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1、第二部分 方法论,Cambridge,The Cambridge Handbook of the Learning Sciences,R.Keith Sawyer,01,02,03,04,以学习者为中心的设计,作为方法论的设计研究的发展,基于设计的研究,指导基于探究的数学学习,05,06,协作会话分析,评估深层理解,人们没有很好地理解怎样整合技术才能满足学习者的需要,人们没有清楚认识到技术该如何有效地与教育情境结合才能真正支持学习者活动和达到学习目标,为什么技术没有成功地支持学习？,因此，要使计算机对学习产生积极的影响，教育软件应该围绕学习者的目标、需求、活动和教育情境来设计。,八、以学习者为
2、中心的设计,Learner-Centered Design,3,1,2,形成以学习者为中心的设计方法的设计框架,以学习者为中心的设计：关注学习者的特殊需求,搭建脚手架帮助学习者跨越专业鸿沟,指软件是为学习者而设计的，就软件而言学习者是新手，这时设计者就应考虑很多关键的问题，而不仅是软件的可用性。,以学习者为中心的设计:LCD,01,专业的层次,02,均匀度,03,动机,04,技巧的增长,05,专业鸿沟,01,专业的层次,02,均匀度,03,动机,04,技巧的增长,05,专业鸿沟,UCD,LCD,以用户为中心的设计中，软件用户在特定领域或者在使用软件的练习和活动中，已经掌握一些专业技巧，他们需要
3、的只是一种参与实践的工具,学习者并没有同样的专业经验，因此，学习者需要的工具还要关注他们欠缺的专业经验，并帮助他们理解特定领域的知识,01,专业的层次,02,均匀度,03,动机,04,技巧的增长,05,专业鸿沟,LCD,UCD,专业用户在了解特定内容领域的活动、工具和练习后，他们在很多方面大多都是类似的，因此在设计时应特别注重让理想用户执行的一系列任务，而较少关注用户间的个体差异,01,专业的层次,02,均匀度,03,动机,04,技巧的增长,05,专业鸿沟,UCD,学习者并非总有强烈的动机去参与活动，且易受打击。因此，以学习者为中心的设计要不断激发学习者的动机，使学习者克服新环境中的困难,专业
4、用户对自己的活动有强烈的内部动机与外部动机，在设计时就不用考虑提供额外的激励因素,01,专业的层次,02,均匀度,03,动机,04,技巧的增长,05,专业鸿沟,因为软件用户的起点较高，在使用软件后他们的知识可能并没有明显的增长，所以无需改变软件工具去适应用户的成长,学习者的目标是产生新的理解，软件需要随学习者的改变而改变，使他们产生更深入的理解,01,专业的层次,02,均匀度,03,动机,04,技巧的增长,05,专业鸿沟,UCD,实施鸿沟:用户目标、用户意图与工具的可操作之间的不同之处 评价鸿沟：用户说明物理工具情况所需付出的努力 设计者需要了解人们是如何参与任务、如何理解信息的，从而设计出可
5、缩小实施鸿沟和评估鸿沟的可用软件,LCD,实施鸿沟 评价鸿沟 专业鸿沟：新手和有经验专家之间的鸿沟开发为学习者提供脚手架的软件,PHOTO,PHOTO,软件中搭建脚手架的新方法,2,传统脚手架与基于软件的脚手架的对比,1,软件中脚手架的拆除,3,2.1 脚手架,拥有更多经验的成人或者同伴可以给新手提供协助。维果茨基,2.2 案例交响乐,一个提供脚手架支持建构学习的环境，它为中学生而开发，利用一系列不同的科学工具，包括空气污染数据库和进行探究空气质量问题的可视化工具。这项工程的目标是给学生提供一个支持性软件环境，帮助学生在复杂的环境中进行真实的科学探究实践。,交响乐,Symphony,2.2 案
6、例交响乐,要求学习者在进行下一步学习之前必须使用“计划工作区”，完成计划的制定,1,利用过程图展示给学生一些主要调查活动，使无序的任务分解为具体的调查过程,2,2.2 案例交响乐,以“交响乐”为例总结以学习者为中心的设计过程,1,2,3,描述和体现学习者受众、他们参与的活动和学习目标的特征,辨认哪些是学习者需要获得支持的，以便学习者参与特定的实践练习活动,描述脚手架的搭建方法，并在软件中实施,03,01,学以致用的框架,脚手架知识整合框架,01,02,脚手架 知识整合 框架,脚手架 设计框架,（一）意义建构中的脚手架 帮助学习者将表征与理解联系起来 根据学科学习的策略和术语组织工具和人工制品，
7、清晰展示任务 给学习者提供观察和操作的学科表征（如图表），帮助学习者理解其属性 （二）过程安排中搭建脚手架 建立复杂的任务，并使用任务分解方法向学习者描述复杂的任务，使用软件功能模型约束学习者在规定的时间都可参与的活动空间 提供实践指导，让学习者能参与其中 设计出自动处理分散学习者注意力的、不明显且常见的问题的脚手架 （三）反思和表达中搭建脚手架 给那些习惯回避或者不理解反思工作重要性的人提供脚手架，如设计出帮助学习者计划和组织任务的软件，使学习者反思他们的工作，对未来工作进行追踪，确保高效工作,02,03,脚手架 设计框架,学以致用 的框架,学习动机,知识建构,知识提炼,学习者需要对这些知识
8、进行反思和应用，以便将来回顾和使用,学习者可以通过直接经验和与他人交流的间接经验进行知识建构,使学习者看到自已现有理解的局限来激发学习者 帮助学习者了解实现目标所需要的知识、哪里能整合新知识,九、作为方法论的设计研究的发展,Design-Based Research Methods,设计实验的发展,1,设计实验的最新发展和理论的作用,2,设计研究是否科学？探讨其成立的依据,3,设计研究、设计实验、基于设计的研究方法,概念是如何出现和改变的,如何通过研究学生作业、 录像和课堂评价来完成课堂教学,设计研究,学生完成任务课程的时候， 运用了哪些资源和先前知识,记录和镌刻是如何创造的,学生和教师之间是
9、如何交互的,1.1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,A,B,C,儿童的观点与成人的观点是不一致的,儿童经历一系列的任务，他们的理解通过认知重构、同化、顺应而逐渐深化,儿童必须通过图式建构和反身抽象的过程来衡量想法的可行性、可用性和持久性,图式：意义建构中对事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解，这种理解在大脑中的长期存储形式就是图式。反身抽象：把顺序、关系从动作中分离出来，把形式从内容中分离出来，继而发展为对纯符号的抽象。,1.1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,A,B,C,注重在实验中选择合适的分析单元,系统推理，先从科学概念入手，然后将自己的结构组织转移到自发性概念中，
10、并在此基础上进行重构,研究教“更有知识的他者”在学习中扮演的角色的重要性,1.1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,通过探究对实践中的假设进行转换,最开始需要将存在的问题转换为假设,通过一系列的探究活动，假设被转换为确定的情况，还产生一系列知识主张,这种知识主张需要经过实践检验，被证明在多数情况下都是有效的,1.2 从建构主义和社会文化理论到教学实验,史黛妃、莱什、凯莉,递归性： 学生建构学科知识 教师要建构学生建构学科知识的知识 研究者则要建构前两者的知识,西蒙、科布,将研究置于教师与研究者交互的情境中，认识到“促进教师发展”的重要地位,康弗里、拉钱斯,教学实验应该研究猜想而非假设,1,2,3,假
11、设：那些等待被证明或者被否决的主张猜想：可以将无意义的或令人困惑的新事物变成让人接受的信条。猜想像一个庞大的蓝图。从不同观点出发，使各个观点相互融合，就生成了猜想。,1.3 设计实验的早期发展,01,05,对新方法 进行比较,结合系统 的变化,02,06,给予客观的 评价,经常进行 修正,03,07,选择有前景的新方法,使用多种标准评价成功,04,08,1992年，艾伦柯林斯首次使用了“设计实验”这一术语,参与教师作为 合作研究者,专注于多种学科的专业知识,概念通道是一种理论架构，描述了引导学生成功学习概念内容的可能通道。 在一个设计实验中，学生通过特定的概念通道全面理解特定的概念轨迹。,研究
12、工作中重复研究的可能 设计研究的可推广性 因果关系或机制的证据问题,关注探究、建模以及两者如何更好地促进学习的支架，是这些工作的基础,十、基于设计的研究,表10.1 基于设计的研究与心理实验的不同之处,0,1,基于设计的研究的核心要素:设计、理论、问题、自然情境，这些要素之间是相互影响的,0,2,0,3,设计基于理论，而理论的作用和设计如何解决问题是相关的,0,4,理论、设计、问题与自然情境是有交互的，融合在一起，不可分离,多重迭代:即不断修正，每一次迭代都是对整体设计的一次精炼,刺激了理论的演变与进化,01,02,03,实验、调查已经过充分的执行和分析,相关的观点是已得到证实的、有活力的，与
13、数据、理论密切相关，并为人们所理解,观点与教育实践之间的相关性必须是明确和可行的,2.1 案例探究学习论坛,2.1 案例探究学习论坛,A,B,C,只有所有个体为了同样的目标和实践聚集起来，共同体才可以建立起来，才会得到大家的承认,探究学习论坛还包括处理人、技术、资源和人员数量之间关系的事务，是人机交互模式向人人交互模式的转换,应该努力支持教师之间的相互批判 (创建私人论坛),2.2 案例探索阿特兰蒂斯,初衷:设计出一个综合教育、娱乐与义务三维的多用户环境，让9-12岁的学生沉浸到完成教育任务的过程中,01,02,第一版： 设计包含了教育、娱乐和义务三个因素 学生很少参与人生义务相关的活动 学生
14、感兴趣的是华丽的在线学习环境，而对活动、学习的参与较少,03,第二版：将人生义务作为项目的一个研究问题 结 果：学生能够更好地获得知识，深化理解,2.2 案例探索阿特兰蒂斯,01,学生要获取花瓣，需要浏览页面，更好地理解七项人生义务,02,花瓣会根据花瓣获得者所付出的努力而发出不同的光芒,03,个人主导感、环保意识、社会责任、健康共同体、富有同情心的智慧、创意表达、果断肯定,十一、指导基于探究的数学学习,工具 运用,教学 任务,课堂 会话,初始的评估,批判性地 考察课程,课堂活动的组织,最后的评估,工具 运用,教学 任务,课堂 会话,最后的评估,初始的评估,批判性地 考察课程,课堂活动的组织,
15、0,1,学生需要学会像统计员一样工作,0,2,学生需要掌握统计学，因为统计学在日常生活、与工作相关的活动中都很重要,0,3,随着计算机的普及，统计学推理的使用价值日益增大，这对公共政策的讨论中如何应用数学产生了巨大影响，统计学赋予学生参与民主社会的能力,工具 运用,教学 任务,课堂 会话,最后的评估,初始的评估,批判性地 考察课程,课堂活动的组织,实验发现学生们并不是有意图地分析数据，而是简单地以一种程序化的方式处理数字 如：根据两个篮球运动员的比赛得分，不能仅仅通过计算平均分为一次重要比赛挑选一个运动员，平均分相对低一点的运动员可能更加稳定些，而教练也许会更加重视运动员的稳定性。 我们的目的是让学生带着解决有意义问题的目标开始分析真实的数据。 即数据对日常生活有什么意义呢？,研究有关两种艾滋病治疗方案的相对有效性的实验 初始评估与学生在经过为期10周的实验之后分析数据的方式形成了鲜明对比 9个月后，我们从这些学生中又挑选了部分学生做了一个后继设计实验，这些学生的统计推理能力并没有倒退。,而传统课堂中的学生常常忘记他们曾经熟记下来用于解决那些小范围任务的程序,确保学生的课堂活动设计真实数据分析的调查研究精神,A,利用学生撰写的实验报告开展课堂讨论，在教师指导的同时把内容教给全班学生,C,确保学生学到了重要的统计学观点,B,1,对数据生成过程进行一次全班讨论,2,
