1、第二部分 方法論,Cambridge,The Cambridge Handbook of the Learning Sciences,R.Keith Sawyer,,,,,,01,02,03,04,以學習者為中心的設計,作為方法論的設計研究的發(fā)展,基于設計的研究,指導基于探究的數(shù)學學習,,,05,06,協(xié)作會話分析,評估深層理解,,,人們沒有很好地理解怎樣整合技術才能滿足學習者的需要,人們沒有清楚認識到技術該如何有效地與教育情境結(jié)合才能

2、真正支持學習者活動和達到學習目標,為什么技術沒有成功地支持學習？,因此，要使計算機對學習產(chǎn)生積極的影響，教育軟件應該圍繞學習者的目標、需求、活動和教育情境來設計。,,,八、以學習者為中心的設計,Learner-Centered Design,,,,,,,3,,,,,,1,,,,,,2,形成以學習者為中心的設計方法的設計框架,以學習者為中心的設計：關注學習者的特殊需求,搭建腳手架幫助學習者跨越專業(yè)鴻溝,,,,指軟件是為學習者而設計的，就軟

3、件而言學習者是新手，這時設計者就應考慮很多關鍵的問題，而不僅是軟件的可用性。,以學習者為中心的設計:LCD,,,,,01,專業(yè)的層次,02,均勻度,03,動機,04,技巧的增長,05,專業(yè)鴻溝,,01,專業(yè)的層次,02,均勻度,03,動機,04,技巧的增長,05,專業(yè)鴻溝,,,,UCD,,,,,,LCD,,,以用戶為中心的設計中，軟件用戶在特定領域或者在使用軟件的練習和活動中，已經(jīng)掌握一些專業(yè)技巧，他們需要的只是一種參與實踐的工具,學習

4、者并沒有同樣的專業(yè)經(jīng)驗，因此，學習者需要的工具還要關注他們欠缺的專業(yè)經(jīng)驗，并幫助他們理解特定領域的知識,,01,專業(yè)的層次,02,均勻度,03,動機,04,技巧的增長,05,專業(yè)鴻溝,,,,,LCD,UCD,專業(yè)用戶在了解特定內(nèi)容領域的活動、工具和練習后，他們在很多方面大多都是類似的，因此在設計時應特別注重讓理想用戶執(zhí)行的一系列任務，而較少關注用戶間的個體差異,,01,專業(yè)的層次,02,均勻度,03,動機,04,技巧的增長,05,專業(yè)鴻

5、溝,,,,UCD,學習者并非總有強烈的動機去參與活動，且易受打擊。因此，以學習者為中心的設計要不斷激發(fā)學習者的動機，使學習者克服新環(huán)境中的困難,專業(yè)用戶對自己的活動有強烈的內(nèi)部動機與外部動機，在設計時就不用考慮提供額外的激勵因素,,01,專業(yè)的層次,02,均勻度,03,動機,04,技巧的增長,05,專業(yè)鴻溝,因為軟件用戶的起點較高，在使用軟件后他們的知識可能并沒有明顯的增長，所以無需改變軟件工具去適應用戶的成長,學習者的目標是產(chǎn)生新的理

6、解，軟件需要隨學習者的改變而改變，使他們產(chǎn)生更深入的理解,,01,專業(yè)的層次,02,均勻度,03,動機,04,技巧的增長,05,專業(yè)鴻溝,UCD,實施鴻溝:用戶目標、用戶意圖與工具的可操作之間的不同之處評價鴻溝：用戶說明物理工具情況所需付出的努力設計者需要了解人們是如何參與任務、如何理解信息的，從而設計出可縮小實施鴻溝和評估鴻溝的可用軟件,LCD,實施鴻溝評價鴻溝專業(yè)鴻溝：新手和有經(jīng)驗專家之間的鴻溝開發(fā)為學習者提供腳手架的軟

7、件,PHOTO,PHOTO,,軟件中搭建腳手架的新方法,,2,傳統(tǒng)腳手架與基于軟件的腳手架的對比,,1,軟件中腳手架的拆除,,3,2.1 腳手架,擁有更多經(jīng)驗的成人或者同伴可以給新手提供協(xié)助。 ——維果茨基,,2.2 案例—交響樂,一個提供腳手架支持建構(gòu)學習的環(huán)境，它為中學生而開發(fā)，利用一系列不同的

8、科學工具，包括空氣污染數(shù)據(jù)庫和進行探究空氣質(zhì)量問題的可視化工具。這項工程的目標是給學生提供一個支持性軟件環(huán)境，幫助學生在復雜的環(huán)境中進行真實的科學探究實踐。,交響樂,Symphony,,2.2 案例—交響樂,要求學習者在進行下一步學習之前必須使用“計劃工作區(qū)”，完成計劃的制定,1,利用過程圖展示給學生一些主要調(diào)查活動，使無序的任務分解為具體的調(diào)查過程,2,,2.2 案例—交響樂,以“交響樂”為例總結(jié)以學習者為中心的設計過程,,1,2

9、,3,描述和體現(xiàn)學習者受眾、他們參與的活動和學習目標的特征,辨認哪些是學習者需要獲得支持的，以便學習者參與特定的實踐練習活動,描述腳手架的搭建方法，并在軟件中實施,,,,03,01,學以致用的框架,腳手架知識整合框架,,,,,01,02,腳手架知識整合框架,腳手架設計框架,（一）意義建構(gòu)中的腳手架幫助學習者將表征與理解聯(lián)系起來根據(jù)學科學習的策略和術語組織工具和人工制品，清晰展示任務給學習者提供觀察和操作的學科表征（如圖表），

10、幫助學習者理解其屬性（二）過程安排中搭建腳手架建立復雜的任務，并使用任務分解方法向?qū)W習者描述復雜的任務，使用軟件功能模型約束學習者在規(guī)定的時間都可參與的活動空間提供實踐指導，讓學習者能參與其中設計出自動處理分散學習者注意力的、不明顯且常見的問題的腳手架（三）反思和表達中搭建腳手架給那些習慣回避或者不理解反思工作重要性的人提供腳手架，如設計出幫助學習者計劃和組織任務的軟件，使學習者反思他們的工作，對未來工作進行追蹤，確保高效工

11、作,,,,02,03,腳手架設計框架,學以致用的框架,,學習動機,知識建構(gòu),知識提煉,學習者需要對這些知識進行反思和應用，以便將來回顧和使用,學習者可以通過直接經(jīng)驗和與他人交流的間接經(jīng)驗進行知識建構(gòu),使學習者看到自已現(xiàn)有理解的局限來激發(fā)學習者 幫助學習者了解實現(xiàn)目標所需要的知識、哪里能整合新知識,,九、作為方法論的設計研究的發(fā)展,Design-Based Research Methods,設計實驗的發(fā)展,1,設計實驗的最新發(fā)展和理

12、論的作用,2,設計研究是否科學？探討其成立的依據(jù),3,設計研究、設計實驗、基于設計的研究方法,,,,,,概念是如何出現(xiàn)和改變的,如何通過研究學生作業(yè)、錄像和課堂評價來完成課堂教學,設計研究,學生完成任務課程的時候，運用了哪些資源和先前知識,記錄和鐫刻是如何創(chuàng)造的,學生和教師之間是如何交互的,,1.1皮亞杰、維果茨基、杜威的理論,,A,,B,,C,兒童的觀點與成人的觀點是不一致的,兒童經(jīng)歷一系列的任務，他們的理解通過認知重構(gòu)、同化、順

13、應而逐漸深化,兒童必須通過圖式建構(gòu)和反身抽象的過程來衡量想法的可行性、可用性和持久性,圖式：意義建構(gòu)中對事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其他事物之間的內(nèi)在聯(lián)系達到較深刻的理解，這種理解在大腦中的長期存儲形式就是圖式。反身抽象：把順序、關系從動作中分離出來，把形式從內(nèi)容中分離出來，繼而發(fā)展為對純符號的抽象。,,1.1皮亞杰、維果茨基、杜威的理論,,A,,B,,C,注重在實驗中選擇合適的分析單元,系統(tǒng)推理，先從科學概念入手，然后將自己的結(jié)構(gòu)

14、組織轉(zhuǎn)移到自發(fā)性概念中，并在此基礎上進行重構(gòu),研究教——“更有知識的他者”在學習中扮演的角色的重要性,,1.1皮亞杰、維果茨基、杜威的理論,通過探究對實踐中的假設進行轉(zhuǎn)換,,,,最開始需要將存在的問題轉(zhuǎn)換為假設,通過一系列的探究活動，假設被轉(zhuǎn)換為確定的情況，還產(chǎn)生一系列知識主張,這種知識主張需要經(jīng)過實踐檢驗，被證明在多數(shù)情況下都是有效的,,1.2 從建構(gòu)主義和社會文化理論到教學實驗,史黛妃、萊什、凱莉,遞歸性：學生建構(gòu)學科知識教師要

15、建構(gòu)學生建構(gòu)學科知識的知識研究者則要建構(gòu)前兩者的知識,西蒙、科布,將研究置于教師與研究者交互的情境中，認識到“促進教師發(fā)展”的重要地位,康弗里、拉錢斯,教學實驗應該研究猜想而非假設,,,,,,,,,,,,,1,2,3,假設：那些等待被證明或者被否決的主張猜想：可以將無意義的或令人困惑的新事物變成讓人接受的信條。猜想像一個龐大的藍圖。從不同觀點出發(fā)，使各個觀點相互融合，就生成了猜想。,,1.3 設計實驗的早期發(fā)展,,,01,05,對

16、新方法進行比較,結(jié)合系統(tǒng)的變化,02,06,給予客觀的評價,經(jīng)常進行修正,03,07,選擇有前景的新方法,使用多種標準評價成功,04,08,1992年，艾倫·柯林斯首次使用了“設計實驗”這一術語,參與教師作為合作研究者,專注于多種學科的專業(yè)知識,,概念通道是一種理論架構(gòu)，描述了引導學生成功學習概念內(nèi)容的可能通道。在一個設計實驗中，學生通過特定的概念通道全面理解特定的概念軌跡。,,,,研究工作中重復研究的可能設計研

17、究的可推廣性因果關系或機制的證據(jù)問題,,,,關注探究、建模以及兩者如何更好地促進學習的支架，是這些工作的基礎,十、基于設計的研究,,,表10.1 基于設計的研究與心理實驗的不同之處,,0,1,基于設計的研究的核心要素:設計、理論、問題、自然情境，這些要素之間是相互影響的,0,2,,0,3,設計基于理論，而理論的作用和設計如何解決問題是相關的,0,4,理論、設計、問題與自然情境是有交互的，融合在一起，不可分離,多重迭代:即不斷修正，每

18、一次迭代都是對整體設計的一次精煉,刺激了理論的演變與進化,,,,,,,01,,02,,03,實驗、調(diào)查已經(jīng)過充分的執(zhí)行和分析,相關的觀點是已得到證實的、有活力的，與數(shù)據(jù)、理論密切相關，并為人們所理解,觀點與教育實踐之間的相關性必須是明確和可行的,,2.1 案例—探究學習論壇,,,2.1 案例—探究學習論壇,,A,,B,,C,只有所有個體為了同樣的目標和實踐聚集起來，共同體才可以建立起來，才會得到大家的承認,探究學習論壇還包括處理人、技術

19、、資源和人員數(shù)量之間關系的事務，是人機交互模式向人人交互模式的轉(zhuǎn)換,應該努力支持教師之間的相互批判 (創(chuàng)建私人論壇),,2.2 案例—探索阿特蘭蒂斯,初衷:設計出一個綜合教育、娛樂與義務三維的多用戶環(huán)境，讓9-12歲的學生沉浸到完成教育任務的過程中,01,,02,,第一版：設計包含了教育、娛樂和義務三個因素學生很少參與人生義務相關的活動學生感興趣的是華麗的在線學習環(huán)境，而對活動、學習的參與較少,03,,第二版：將人生義務作為項目的

20、一個研究問題結(jié) 果：學生能夠更好地獲得知識，深化理解,,2.2 案例—探索阿特蘭蒂斯,,,01,,學生要獲取花瓣，需要瀏覽頁面，更好地理解七項人生義務,02,,花瓣會根據(jù)花瓣獲得者所付出的努力而發(fā)出不同的光芒,03,個人主導感、環(huán)保意識、社會責任、健康共同體、富有同情心的智慧、創(chuàng)意表達、果斷肯定,,十一、指導基于探究的數(shù)學學習,,,,,工具運用,,教學任務,,課堂會話,,初始的評估,,,批判性地考察課程,課堂活動的組織,,

21、最后的評估,,,,,,工具運用,,教學任務,,課堂會話,,,最后的評估,,初始的評估,,,批判性地考察課程,課堂活動的組織,,0,1,學生需要學會像統(tǒng)計員一樣工作,0,2,學生需要掌握統(tǒng)計學，因為統(tǒng)計學在日常生活、與工作相關的活動中都很重要,0,3,隨著計算機的普及，統(tǒng)計學推理的使用價值日益增大，這對公共政策的討論中如何應用數(shù)學產(chǎn)生了巨大影響，統(tǒng)計學賦予學生參與民主社會的能力,,,,,工具運用,,教學任務,,課堂會話,,,

22、最后的評估,,初始的評估,,,批判性地考察課程,課堂活動的組織,實驗發(fā)現(xiàn)學生們并不是有意圖地分析數(shù)據(jù)，而是簡單地以一種程序化的方式處理數(shù)字如：根據(jù)兩個籃球運動員的比賽得分，不能僅僅通過計算平均分為一次重要比賽挑選一個運動員，平均分相對低一點的運動員可能更加穩(wěn)定些，而教練也許會更加重視運動員的穩(wěn)定性。我們的目的是讓學生帶著解決有意義問題的目標開始分析真實的數(shù)據(jù)。即數(shù)據(jù)對日常生活有什么意義呢？,,,,研究有關兩種艾滋病治療方案的相對

23、有效性的實驗初始評估與學生在經(jīng)過為期10周的實驗之后分析數(shù)據(jù)的方式形成了鮮明對比9個月后，我們從這些學生中又挑選了部分學生做了一個后繼設計實驗，這些學生的統(tǒng)計推理能力并沒有倒退。,,而傳統(tǒng)課堂中的學生常常忘記他們曾經(jīng)熟記下來用于解決那些小范圍任務的程序,,確保學生的課堂活動設計真實數(shù)據(jù)分析的調(diào)查研究精神,A,利用學生撰寫的實驗報告開展課堂討論，在教師指導的同時把內(nèi)容教給全班學生,C,確保學生學到了重要的統(tǒng)計學觀點,B,,,,,,1,

24、,對數(shù)據(jù)生成過程進行一次全班討論,,,,2,,進行一次個別或小組活動，學生一般是在計算機上分析數(shù)據(jù),,,,3,,進行一次對學生所做分析的全班討論,,,,,,計算機工具應該與學生的推理能力相適應,,,,,,學生應該逐漸使用越來越復雜精密的方法來推理分析數(shù)據(jù),,,,哪種類型的小汽車更加安全？,,,,（1）一個小組計算每個類型的小汽車在剎車后的滑行距離的平均數(shù)，另一個小組則對比了這兩種類型的小汽車在剎車后滑行距離的相對一致性（2）第一組認為

25、雙門廂式小客車更加安全；第二組認為廂式小轎車安全（因為剎車后他們?nèi)荚诓坏?8.9英尺的地方停了下來，雙門廂式小客車中有三輛滑行了更長的距離）,,課堂會話：以具有重要意義的問題作為話題的討論要想一個論點被別人接受，就必須說出正確合理的理由來證明用于組織數(shù)據(jù)的方法與正研究的問題是相關的,,聚焦于學習環(huán)境以知識為中心的程度即仔細分析教學的結(jié)果，在教學之后我們想要人們知道什么、能做什么,聚焦于學習環(huán)境以學習者為中心的程度考察的是學習環(huán)境

26、在多大程度上建立在學習者的優(yōu)點、興趣以及先前想法的基礎上,聚焦于學習環(huán)境以評估為中心的程度學生的思維在多大程度是明顯可見或可覺察的，以便教師能夠調(diào)整教學使其適應學生,聚焦于學習環(huán)境以共同體為中心的程度考察的是課堂在多大程度上是一個學生能學會合作學習的環(huán)境,,布蘭斯福德，布朗和科金為了檢驗學習環(huán)境，提出了一個由四個重疊鏡片組成的框架：,十二、協(xié)作會話分析,會話分析者關注會話的微秒動態(tài)。他們創(chuàng)新了轉(zhuǎn)錄的方法，用以捕捉并記錄文字所不能提供

27、的信息，如談話過程中的停頓、嘆氣、中斷以及重疊性的話語等現(xiàn)象所隱含的信息,,阿里并沒有對著居爾說話，即他幾乎沒有說過期待居爾做出反應的話語,,對箭頭指向的那句話的反應,反應箭頭：垂直指向、向后或向上的斜線指向表示箭頭始發(fā)的這句話是對箭頭指向的那句話的反應前攝箭頭:垂直指向、向前或向下的斜線指向，表示箭頭始發(fā)的這句話期待能引起反應，而箭頭指向的那句話就是所期待的反應,,,,,,當學生低頭看筆記的時候，反饋通路就比較少。反饋通路：當說

28、話者繼續(xù)說話的時候，聽話者所進行的語言和非語言的交流,當學生低頭看筆記本的時候，重疊性話語就比較少,當學生低頭看筆記本的時候，學生在話輪之間停頓的時間更長,,對一個主題的討論，基本上是以學生們檢查自己的筆記本開始,,,當小組成員抬頭，用自己的語言復述材料，并在材料內(nèi)容與個人經(jīng)歷或者其他材料之間建立起聯(lián)系，談話開始逐漸加入了越來越多面對面的會話,,整個小組都是照著筆記本讀的方式開始對每個主題的討論,一個主題單元以所有學生都抬頭看而結(jié)束，之

29、后再進入下一個主題,,十三、評估深層理解,,,,02,Sample title,01,Sample title,03,Sample title,01,02,03,策略性的評估設計,運用層級研究法評估,在復雜環(huán)境中評估的認知基礎,,首先要有清晰的學習目標,A,明確規(guī)定深層學習的關鍵特征 (知識技能、態(tài)度、動機、元認知),B,最后達到從新手到專家的轉(zhuǎn)變,C,,1.1 如何達到深層理解,有一個關于深層理解及獲取深層理解過程的清

30、晰模式 精心設計的用于評估目標知識的任務和基于原始模式的可信計分法用于從績效中推斷結(jié)論的有效過程,,從績效中推斷結(jié)論,,1.2 三角評估法,,合理的：研究人員必須考慮效度問題,系統(tǒng)的：根據(jù)一種明確的協(xié)議進行一致的管理，這樣從每個個體收集的數(shù)據(jù)資料才是統(tǒng)一的，并且這些一致的評分可以被清楚地解釋,敏感的：敏感的評估適合于學習者的發(fā)展性特點,,2.1 有效的評估標準,,,2.2 目標指向深層理解的評估類型,,① 分班設計利用隨機或者

31、分層隨機的分配方式來決定哪些學生將接受處理操作（干預+）。通過使每個班都進行分班設計，不是指定一個班為干預班而另一個班為控制班,,2.3 實驗設計選擇,,② 即時—延時設計所有學生最終都能成為干預組的一部分，因此在控制組的數(shù)量沒有減少的情況下被試數(shù)量可以達到最大化原始的干預組在沒有接受進一步干預的情況下是否保持了原有的進展，研究人員可以監(jiān)測一段時期內(nèi)學習的穩(wěn)定性,,2.3 實驗設計選擇,,,1,從直接教學法到引導性發(fā)現(xiàn)法，學齡前

32、兒童比幼兒園兒童成績提高的更多,,2,學生對運用直接教學法的課不感興趣，尤其是先運用指導性的發(fā)現(xiàn)教學法后再用直接教學法,,3,這種效果對于直接教學法體驗較少的學齡前兒童最為強烈,,2.4 把評估聚焦于教學/學習過程,,運用多個層級處理一個研究的不同方面、分析的不同階段或者一個研究計劃的不同階段,1,這種方法對研究的評估更合理一些，不會出現(xiàn)小題大做的現(xiàn)象,2,越是縮小對中心問題的關注范圍，就越清楚將精力和時間何時投入,3,層級研究就是不斷