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1、剑桥学习科学手册THECAMBRIDGEHANDBOOKOFTHELEARNINGSCIENCES？这是一本什么类型的书？1这本书到底在谈些什么？2这本书说得有道理吗？3这本书跟我有什么关系？4构成要素具体内容一、起源1991年，以第一次国际会议的举办和学习科学期刊的创刊为标志。二、发展（1）认知科学角度研究意识的高级心理现象（知觉、记忆、推理）；（2）认知神经科学视角研究脑是如何实现认知活动的（自我意识、思维想象、语言）。思维的变化：学习就是新手变为专家的过程。三、研究领域认知科学、教育心理学、计算机科学、人类学、社会学、信息科学、神经科学、教育学、设计研究、教学设计及其他领域。四、研究目标
2、（1）为了更好地理解认知过程和社会化过程以产生最有效的学习；（2）为了用学习科学的知识来重新设计我们的课堂和其他学习环境。五、概念界定研究多种情境下的学习（正式学习与非正式学习）；多学科、跨学科的新科学；为未来学校绘制发展蓝图。本书目的：通过展示不同的人设计学习环境和课堂的方式，来建立新的学习科学。人员类型学习后的转变教师在课堂教学中更有效率家长对学校教育有全方面的了解管理者引导学校教育走向21世纪决策者理解当前的课程、教师培训项目、标准化测试，并展望未来技术人员明白为何有许多人在科学、技术、国际关系、经济以及其他基于知识的学科方面信息如此匮乏教育研究者发现自身的研究与学习科学的关系，了解如何
3、参与到未来学校的建设中基础理论方法论知识的本质可视化知识共同学习学习环境123456C O N T E N T S目录学习任务基础理论（第二章至第七章）方法论（第八章至第十三章）导言（第一章）CBA导言导言学习的新科学学习的新科学1 1知识经济时代教授主义out维度教授主义知识社会知识有关世界的事实以及问题解决的程序的集合整合的、可用的、情景化、可迁移学校传授陈述性知识和程序性知识关注学生的学习环境、重视实践教师把陈述性知识和程序性知识传授给学生创设符合教学的情境，启发学生思考教学专家研究决定，不根据学生实际情况（讲授）基于学习者已有知识经验、关注教学技巧、学习过程、注重反思评价测试学生获得了
4、多少陈述性和程序性知识知识的迁移应用，解决实际问题教育的目的&知识的性质教授旨在促进智力发展的深层知识知识是情境性的当学生学习深层知识并且能清楚在真实世界和实际情况中如何运用这些知识时，知识才会在学生头脑中保持的更持久，他们也能够将这些知识运用到更广泛的情境中。“情境性”是指知识并非是学习者头脑中静态的智力结构，而是一个包括人、工具、环境中的其他人以及运用知识的活动内在的认知过程。认知科学的发现教授主义在新旧知识、概念、经验间建立联系没有在课程材料与原有知识之间建立联系将知识归纳到相关的概念系统中将课程材料视为不连贯的知识碎片要求学习者寻找模式和基本原理记忆陈述性知识和程序性知识，却不理解为什
5、么要这么做，也不知道怎么做评价新的想法并能与结论联系起来遇到不同于课本中所讲述的问题时，不知如何解答了解对话的过程，即知识产生的过程；能够批判地检查论据的逻辑性将陈述性知识和程序性知识视为静态知识，认为这些知识只来自于权威著作要求学习者反思其理解及学习的过程仅仅记忆知识，没有对目的和学习策略等进行反思深层学习&传统课堂实践学习科学的基础建构主义认知科学教育技术学社会文化研究学科知识研究科学知识是情境性的、实践性的、通过协作产生的。解释学生通过听教师讲授和阅读课本不能深刻学习的原因。融合了心理活动实验研究与计算机建模的综合学科。认知行为是在一个由工具、机器、合作者、伙伴等组成的复杂环境中发生的。
6、计算机的可视化功能和处理能力能够支持深层学习行为。认知科学认知科学中许多关键的概念已经成为学习科学的中心概念。问题解决反思专家智力活动是基于表征的；表征是指概念、信念、事实、模式等知识结构。专家（熟练者）的专门知识是基于丰富的表征结构、丰富的程序性知识和计划、即时应用计划、反省的能力。学习就是通过使新手掌握专家那样的反思能力。取决于人的心理所具有的问题空间表征；问题解决被看作是在问题空间中进行搜索，直到达到目标状态的过程。思维儿童思维和成年人思维存在区别。表征学习中的过程问题学习是如何发生的？不同的学习环境是怎样对学习产生影响的？我们应当怎样改进学习环境来促进学习？焦点在一个学习环境中正在发生
7、什么。学习环境是如何提高学生的学习绩效的。从新手到专家的转变学习是如何发生的原有知识的利用新手是怎样思考的，有哪些迷思概念？学习总是在原有知识背景下发生的，学生进入课堂时，是带着对现实世界各种各样的半成型的观点和迷思概念。设计课程，通过有效途径将迷思概念转为专家概念。学习中的过程学习中的过程脚手架外化和表达反思建构促进更好的学习当学习者外化并表达自己正在形成的知识时，学习效果会更好。学习的正常过程始于较为具体的信息，进而逐渐变得较为抽象。提供支持来促进学习者有效地学习、意义建构。如何支持学生进行有效的教育反思。 跨学科的学习科学的基础和机跨学科的学习科学的基础和机遇遇2 2内隐学习与大脑非正式
8、学习正式学习有效学习？达成一个完整、一致的对话三条研究主线内隐学习与大脑内隐学习ImplicitLearning内隐学习是认知心理学的一个重要概念，指的是在不知不觉中获得某种知识，学习了某种规则。而这种学习的效果可以通过某种测试表现出来，但是意识层面却无法觉知这种规则，不能外显的把这种规则说出来。内隐学习与大脑认知神经科学纳入学习科学的原因010203揭示学习的内在机制和生理基础，加深了我们对学习产生的认识检测大脑活动的新技术揭示记忆与学习的脑机制对理解学习的个体差异提供帮助内隐学习与大脑脑科学发现及其意义010203资源丰富的环境（复杂环境）有助于大脑皮层神经元的发展严格的学习关键期假设不存
9、在，其依赖于时间和经验神经束扮演了一个影响后续处理的过滤器角色04神经可塑性婴儿能自然地从自然语言情境中学习05镜像神经元的发现强调了模仿学习的重要性正式学习&非正式学习学习分类特点/特征正式学习信奉普适的行为价值、准则和标准教育和学习的主要媒体是语言教和学的发生脱离境脉非正式学习是个人取向的，学习目标的设定取决于个体本身助长传统主义，年长者地位最高情感和智力融合，情感的参与和认知投入紧密结合在一起整合正式学习和非正式学习的设计 利用学习科学来创建学习环境，并研究这些学习环境设计的效果如何推动理论的发展。适应性专门知识支持持续学习、即兴创作和自主扩充的专业知识适应性专长引导创新或发明过程熟练的
10、流程获得效率走向协同的学习科学未来的学习科学将整合神经和行为层面的学习，并势必会导致内隐学习、非正式学习和正式学习活动及其成果的整合。扩展“学到了什么”这一概念03情感在学习中的作用02超越个人的研究01学习科学具有生态学、情境化以及越来越多的文化取向特点。 建构主义建构主义3 32 2建构主义相关要素具体内容定义建构主义是一种关于知识和学习的理论，强调学习者的主动性，认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程，而这一过程常常是在社会文化互动中完成的。属性将学习视为任何情境下建构知识的过程；有意识的建构时学习更容易发生；关注知识在个人和社会层面相互联系的本质，注重发现学习；以一
11、种分布式的视角审视教学，强调师生、生生间的互动。历史溯源Logo程序设计语言相关要素具体内容优势Logo语言学习能确保学习的不仅仅是编程，还能让儿童学会自己思考和学习，以及用全新的方法学习数学和科学。特点学习者与计算机的互动方式可视化；Logo的小海龟能够作为正规数学的首选替代物来帮助儿童学习数学；可以帮助儿童学会学习、学会思考，或者说反思或元认知。关键思想知识建构与学习文化学习过程中在已有的心智实体和以微妙方式脱离意识控制而出视的新心智实体之间建立联系的有意实践。建构主义把注意力集中在社会境脉如何提供机会帮助学习者对正在学习的知识建立连结。Logo微世界与建构组件提供课本或课堂无法接触到的观
12、点和现象；提供对学生的互动和操作进行反馈的环境；互动中学习者主动建构知识；作为建构主义学习环境的原型。建构主义乐高组件玩具与Logo程序设计语言结合在一起（马达、传感器和控制语言的乐高玩具砖块），创造出了用计算技术增强的建构组件，能让儿童探索工程和建筑设计。学习导向的软件设计一种建构主义学习环境教学软件设计项目创新实践目的帮助低年级的学生学习分数01学生在笔记本上写下软件和教学的设计方案02在班上讨论分数的表征形式03邀请部分目标用户以获得反馈04在教师的引导下对软件试用进行评论01将程序设计学习与其他学科内容整合02要求用程序创造有意义的人工制品03编程活动安排在教室而不是计算机实验室 认知
13、学徒制认知学徒制4 42 2认知学徒制强调内容认知学徒制主要针对教学过程，这一过程中专家通常是处理复杂任务的。“认知”强调关注认知技能和认知过程，而不是现实技能和过程。设计认知学徒制是用来外显化认知过程（内部思维过程），便于观察、参与、实践。传统学徒制&认知学徒制共同点强调知识必须用来解决现实生活中的问题既关注专家过程又关注情境学习不同点前者：任务和问题的解决源于工作需要，教学领域有限；后者：为了说明特定技术和方法的功能，应用于多情境。前者：强调在应用境脉中教授技能；后者：强调一般化的知识，拓展了实践的应用范围。认知学徒制的框架内容方法顺序社会学专家技能需要的知识类型促进专家技能发展的方法安排
14、学习活动顺序的关键学习环境的社会特征领域知识示范、辅导增加复杂性情景化学习启发式策略脚手架增加多样性实践共同体控制策略表达、反思全局到局部技能内部动机学习策略探索合作认知学徒制研究中的主题1情景化学习关注完成任务关注执行任务所需的潜在能力2共同体实践成为核心成员不同人聚在一起从事不同的活动3学习者共同体提高机体知识并以此带动个体知识的增长4脚手架活动的支持系统构造任务，诊断不足5表达提炼知识，表达出来，促进迁移6反思（三种形式）突出关键因素，思考优秀绩效产生的原因并提高 认知导师认知导师5 5技术将学习科学带进课堂认知导师是什么？1做什么？2为什么？3怎么做？4认知导师是围绕学生当前所学知识的
15、认知模型而建构的智能导师系统。表征了学习者在其感兴趣的领域中的思维和认知，也包括对早期学习者的各种策略和迷思概念的表征，这些迷失概念是从新手到专家转变过程轨迹中的一个阶段。认知导师是什么？认知导师能做什么？用领域知识解决问题并且进行推理；了解学生的典型迷思概念、相关的非正式知识和学习轨迹；逐步跟踪学生的推理过程，并且熟悉学生何时何地暴露出对知识或理解的缺乏；当学生需要时，结合情境给他们提供适当的脚手架、反馈和帮助；对学生进行持续的需求评价，并在其个别需求的基础上开展教学。为什么用认知导师？认知导师做中学监控学生的学习，并且选择问题解决的活动，这些活动涉及学生个体能力范围内的知识目标。监控学生行
16、为表现，并且当个体学生需要时提供特定情境的指导。提高学生动机学生倾向做中学，互动、反馈提供帮助、反复联系、出错率低创设情境有趣、可感、联系实际CBA认知导师怎么做？跟踪问题解决步骤，提供即时个别化帮助监控问题解决活动获得产生式规则的过程表征学生的多种策略和典型迷失概念知识跟踪模型跟踪认知模型工作机制设计原则以产生式规则集的形式展现学生的能力在问题解决的情境中提供指导在问题解决之前传达目标结构促进对问题解决知识的正确、总体的理解将学习外部的工作记忆负荷减弱到最低程度对与预期绩效模型相关的错误提供即时反馈 活动中的学习活动中的学习6 6个体认知取向&交互取向关注信息结构及过程关注参与结构与过程源于
17、认知科学，认知的解释是过程的模型，认为个体利用模型来建构、存储、重新获得与修正信息模式，研究关注参与者的信息结构，包括已有的和利用情境建构的。源于交互作用研究，关注整个活动系统，认为个体通过交互作用来建构知识，依据专业学者的实践来为学生学习制订目标。在认知分析中运用交互从认知到交互010203可以将群体分解为单独个体的方式研究解释群体将认知原则从个人延伸到群体活动是相当有价值的群体活动分析可能会涉及个体活动中不明显的重要活动情景化视角情境化方法Situative Approach情境化方法的明确特征是不再关注个体学习者，分析的主要焦点在于活动系统：包含学习者、教师、课程材料、软件工具以及自然环
18、境在内的复杂的社会组织。情景化视角活动系统的表现和学习：人的集合及其他系统；重视在不同学习环境中发生的活动。整合认知与交互研究的概念和方法，并汲取两者的长处，以期能够更好地理解学习是怎样发生的以及如何设计学习环境。目的对象概述个人认知是与更为普通的交互模式相联系的；学习环境是活动系统，学习者在活动系统中与其他人、物质、信息与概念资源相互作用。观点情境化取向&个体认知取向相关要素情境化取向个体认知取向推测信息结构属性的数据记录参与者的活动个体出声思维法的记录信息结构的形成与使用活动系统的所有层次个体心理活动的层次表征的理解是符号和情境之间的联系是信息结构 知识建构知识建构7 7理论、教学与技术定
19、义知识建构过程知识建构是从浅层建构走向深层建构，尝试以最基础的方法重塑教育，并相应地试图将学生引入一个创造知识的文化中。不仅发展学生的建构能力，同时让学习者认识到自身和自己的努力也是人类开拓知识领域工作的一部分。知识建构理论、教学与技术建构失败：不能同知识创新相联系，将任务和问题当练习；教师要相信学生能完成、会主动进行知识创新。06010203知识进步作为共同体而不是个人的成果知识进步是观念的更新知晓与了解的比较04合作解决问题的方式是会话而不是争论05建设性的使用权威信息理解是一个认知突现的过程学生从学习者或探究者到知识建构社区成员这一转变中隐含的六个主题知识建构理论、教学与技术知识建构理论
20、、教学与技术主题一共同体知识增长知识创新工作就是推动知识实践共同体创新的工作；知识创新工作可以真实地发生在教学中知识创新工作不是效仿学者或设计师的工作，而是实质性地在课堂、社区以及更大的社会情境中推进知识创新活动。知识建构理论、教学与技术主题二观念更新衡量进步的方法通常是与开始状态相比，而不是与预定终点还有多远来衡量；观念更新就是向真理逼近，进步可以作为衡量知识本身的标准。知识建构理论、教学与技术主题三知晓与了解对比知晓包括显性知识和没有直接表述而需要推断的隐性知识，是一个比程序性知识更宽泛的概念；学习者只有在问题中进行学习才能导致深度结构知晓的产生。了解等同于陈述性知识，获得了解最后的方式是
21、通过问题解决。知识建构理论、教学与技术主题四知识建构话语话语是共享知识和提出反对意见的主要方式，包括书面出版物、口头演讲以及问答。知识建构中话语的目标是知识状态的进步，即观念的更新。与其他话语区别在于:致力于取得进步、寻求共同理解、拓展彼此接受的事实基础。知识建构理论、教学与技术主题五适当使用权威信息不同种类的信息，无论是一手还是二手的，只要对知识建构有用，它便有价值。信息的质量很重要，但它的重要性随任务而定；评判信息的质量是知识建构的问题，会涉及争论但能为总体任务达成提供帮助。知识建构理论、教学与技术主题六突现的理解突现是指在复杂系统的自组织过程中涌现出新的、和谐的结构、类型和性质。所有的理
22、解都是创造，创造即出现。知识建构理论、教学与技术知识建构十二原则06010203真实的观点、现实的问题多样化的观点持续改进的观点04观点的概括和升华05学生是积极的认知者社区知识与协同认知责任知识建构理论、教学与技术知识建构十二原则12070809“民主化”的知识对等的知识发展无处不在的知识建构10知识建构对话11权威资料的建构性使用嵌入活动的形成性评价 以学习者为中心的设计以学习者为中心的设计8 8反思过去，指导未来以学习者为中心的设计反思过去，指导未来技术支持学习失败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
23、达到学习目标。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。以学习者为中心的设计反思过去，指导未来以学习者为中心的设计010203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相关要素以用户为中心以学习者为中心专业层次专业说准较高无专业经验（低）均匀度用户层次较统一，水平相当用户多层次，水平不一致动机内外动机都很强烈动机不强技巧的增长没有明显增长理解更加深入、变化较大概念距离实施鸿沟与评估鸿沟专业鸿沟以学习者为中心的设计搭建脚手架跨越专业鸿沟脚手架概念拥有更多经验的成人或者同伴可以给新手提供帮助经验
24、丰富的成人辅导者能够给年轻学习者提供支持软件中的脚手架一般都通过将学习者置身真实的实践情境中，通过使真实练习的各个方面可视化和直观化，支持学生参与和他人的讨论这些方式，为学习者提供认知支持。以学习者为中心的设计过程以“交响乐”为例设计过程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方面，以便于学习者参与特定的实践练习活动；开发脚手架的搭建方法，可以用概念来描述，并在软件中实施。形成以学习者为中心的设计方法的设计框架设计框架脚手架知识整合框架脚手架式设计框架学以致用的方法形成以学习者为中心的设计方法的设计框架脚手架知识整合框架010203使科学更易于理解，
25、激发学习兴趣和动机使思考可视化（内隐知识和想法可视化）帮助学习者学会向他人学习04提高自主学习和终身学习能力形成以学习者为中心的设计方法的设计框架脚手架设计框架意义建构过程安排反思和表达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，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
26、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，确保高效工作形成以学习者为中心的设计方法的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学习者需要对这些知识进行反思和应用，以便将来回顾和使用使学习者看到自已现有理解的局限来激发学习者知识获得与学习都是情境化的，学习者应该在不同情境中应用，以加强知识的广度和深度。 作为方法论的设计研究的发展作为方法论的设计研究的发展9 9作为方法论的设计研究的发展设计研究发展历程理论基础方法论相关理论指导教师做出教学决策，促进学生学习讨论与设计研究相关的方法、证据、实践以及理
27、论依据从临床访谈、教学实验和设计实验的变革定位设计研究皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的发展11.1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论2维果茨基3杜威ABC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1皮亚杰设计实验的发展1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。人通过认识自己而认知世界皮亚杰皮亚杰、
28、维果茨基、杜威的理论设计实验的发展11.1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论2维果茨基3杜威ABC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，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皮亚杰皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的发展11.1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论2维果茨基3杜威ABC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皮亚杰皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的发展11.2从建构主义和社会文
29、化理论到教学实验递归性：u学生建构学科知识u教师要建构学生建构学科知识的知识u研究者则要建构前两者的知识及交互史黛妃、莱什、凯莉u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”的重要地位西蒙、科布u教学实验应该研究猜想而非假设康弗里、拉钱斯设计实验的发展1假设：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。从发展角度看，猜想像一个庞大的蓝图；从不同的已有观点出发，使各个观点相互融合而生成猜想。皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的发展11.3设计实验的早期发展1992年，艾伦柯林斯首次使用了“设计实验”这一术语。列出了八条允许在给定的设计
30、空间进行探究的建议：参与教师作为合作研究者对新方法进行比较给予客观的评价选择有前景的新方法专注于多种学科的专业知识结合系统的变化经常进行修正使用多种标准评价成功2 23 34 45 56 67 78 81 1皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的最新发展和理论的作用2评价了“设计实验”的历史，总结了方法论如何演化成一种创造设计科学的方法，以研究在真实世界里的学习现象柯林斯设计研究的目的是“开发一系列关于学习过程和支持学习的方法的理论，这种学习可以是个体学生、课堂共同体、专业教学共同体、学校或学区所进行的学习”科布设计研究的首要贡献是阐明了概念通道为特定领域的学习内容提供了指导方法。设计实验的目
31、标是表述两个相关的概念：概念通道和概念轨迹康弗里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。皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的最新发展和理论的作用2设计研究可以看作是建立和确定多种全面理解概念通道的研究；设计研究本质上是迭代的；还需要其他方法作为辅助；设计研究符合生态上的有效性，具备将研究向实践扩展的潜能。皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计研究是否科学？探讨其成立的证据3任何一个研究都要接受是否科学的评判，评判依赖于该研究与所研究问题是如何联系的。最好的研究可以体现连贯的、清晰的推理。对设计研究批评0102
32、03研究工作的表述，重复研究的可能性设计研究的可推广性、因果关系或机制的证据问题典型性和自由发挥的问题04关注探究、建模以及两者如何更好地促进学习的支架皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计研究是否科学？探讨其成立的证据3成立的依据010203设计研究过程中寻求给出不同层次的细节和详细的说明，这是随时间推移的复杂互动，不仅仅是一个广泛的和具有表现力的模式；设计研究常常提供方法信息，帮助教师将已有经验运用到实践中;关注研究团队的活动日志和讨论记录，为识别、理解，检测不同的假设提供了重要的动态资源;04设计者应该找出确定的和不确定的事件，使建构过程中的阐释无论在何时何地、面向何人都可以清晰表达;05在复
33、杂的课堂情境中，理解、阐释和获得预测不是为了找到普遍的、不变的法则，而是为了通过理论、材料和教学方法，创建类似脚手架的模式，以通向成功的教学。 基于设计的研究基于设计的研究1010学习科学家的方法论工具集是什么？1怎么做？2为什么？3基于设计的研究基于设计的研究（design-basedresearch,DBR）主要研究特定环境中的学习过程。研究者设计特定的环境，并系统地对环境做出改变；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；研究的核心焦点是行动中产生理论；其目的是对一个简单的学习环境进行细致深入的研究；通常发生在真实的情境中，经过多次迭代，以发展新理论
34、、产品和可以在其他学校或班级推广的实践；检验系统的变化是如何影响学习和实践的。基于设计的研究基于设计的研究的步骤123456基于现有的工作，清晰地建立假设和理论基础收集与正在形成的理论相关的数据资料有责任向大家呈现多种说明结构。（包括学生或教师提出不喜欢某一设计方面的说明；当地政府人员或其他人员对项目作出批评的正式会议。）收集大量相关的、不同类型的理论数据应该多听他人对理论、对整个设计的批评和建议辩证地看待理论、设计和现有的文献基于设计的研究的意义可推广性强；提高教师、学生的积极性；理论与实践的结合。 基于设计的研究是一种新兴的教育技术学研究范式，通过为特定的场合设计学习环境实现理论与实践的双
35、重发展。基于设计的研究为质的研究和量的研究的统合提供了方法论桥梁，它的理论与实践相结合的研究取向，具有迭代循环等特点，为我们今后教育技术学研究提供了有益的启示。 指导基于探究的数学学习指导基于探究的数学学习11111批判传统教学知识是由诸多需熟记的事实和程序组成2初始评估以形成的能力理解所做事情的意义3最后的评估分析数据更有依据，更科学研究与问题相关4课堂学习环境对支撑学生学习至关重要教学任务：重视探究过程和学科观点、又注重实践。课堂活动的组织：数据不仅是数字而且是问题的真实测量。使用工具：运用基于计算机的工具来创建和处理数据。课堂对话：讨论应关注有意义的统计学观点。指导基于探究的数学学习批判
36、性的考察课程1学生需要学会像统计员一样工作；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；3计算机在社会中日益普及，使得统计学推理的使用价值日渐增大；学校究竟为什么教授统计学呢？4政策的决策越来越多地依据基于数据分析的论证，统计学赋予学生参与民主社会的能力。初始的评估评估流程：1如实记录先前教学所产生的效果；2分析表明，学生不觉得数据在理解真实世界的现象或者作决策的时候是有用的；3学生并不是有意图的分析数据，而是简单地程序化的处理数字，没有理解他们所做事情的意义；4处理数据时没有考虑这样做是否能让他们解决正在研究的问题。目的：让学生带着解决有意义问题的目标开始分析真实
37、的数据。最后的评估对比：1经过训练的学生与初始评估时分析数据的方式形成鲜明对比；2根据相对频率而不是绝对频率来推理分析；3分析数据是为了深入洞察研究中的情境，根据数据老推理；4学生的统计推理能力并没有倒退。课堂学习环境 确保学生的课堂活动涉及真实数据分析的调查研究精神； 确保学生学到了重要的统计学观点。教学任务课堂活动计算机工具应该与学生的推理能力相适应；学生应该逐渐使用越来越复杂精密的方法来推理分析数据。工具使用交谈的话题能突现有意义的统计学观点；论点被别人接受，就必须说出正确合理的理由来证明用于组织数据的方法与正研究的问题是相关的。课堂会话对数据生成过程进行一次全班讨论；进行一次个别或小组
38、活动；进行一次对学生所做分析的全班讨论。检验学习环境布兰斯福德、布朗和科金提出了由四个重叠镜片组成的框架。 聚焦于学习环境以知识为中心的程度，即仔细分析教学的结果，在教学之后我们想要人们知道什么、能做什么。镜片一镜片二以评估为中心的程度，学生的思维在多大程度是明显可见或可觉察的，以便教师能够调整教学使其适应学生的推理分析能力。镜片三以共同体为中心的程度，考察的是课堂在多大程度上是一个学生不仅在提问时感到安全而且也能学会合作学习的环境。镜片四以学习者为中心的程度，考察学习环境在多大程度上建立在学习者的优点、兴趣以及先前想法的基础上。 协作会话分析协作会话分析1212会话分析者关注会话的微秒动态。
39、他们创新了转录的方法，用以捕捉并记录文字所不能提供的信息，如谈话过程中的停顿、叹气、中断以及重叠性的话语等现象所隐含的信息。协作会话1交互分析：旨在分析自然发生的会话转录法010203把课堂会话分割成话轮转换，或者他们借用国际象棋中的“棋步”；识别出说话者的每一个话轮；利用开发的系统为每一棋步的交互功能进行分类；04寻找教学周期，即那些经常发生的棋步的程序序列。会话在小组和个体的学习中起中介作用，是一个把小组知识建构转化为个体的认 知发展的场所；会话交互是一个中介机制，协作正是凭借这一中介机制促进学习的；协作会话既关注个体思想和行为又关注整个会话的情境；知识和学习是小组的共有财产，而不仅仅是个
40、体的所有物。协作会话1最为常见的教学周期：教师以问题的形式发出的请求性棋步；学生针对教师的提问作出的应答性棋步；教师对学生的回答作出的一个可选的评价性反应。运用计算机显示的运动表征方式关注会话的产生:在话轮层面上，转录揭示出学生选择公开什么信息；在动作单元层面上，转录揭示话轮是如何与完成有目标的活动相关。交互分析案例22.1计算机支持的科学协作计算机表征介入学生会话的五种方式：学生使用计算机并让计算机支持他们努力做事；计算机帮助小组建构意义；计算机是重要数据资料的外部表征；计算机引发学生反应；计算机给学生呈现了出乎意料的信息。计算机有着双重身份，既是参与者又是支持源。交互分析案例2会话失败：阿
41、里关注解决数学问题，即使仅有他自己，而居尔关注交互本身。2.2协作的潜在问题 解决协作问题需要不断地依次交换两种需求，即驾驭人际沟通的需求和进行个体思维的需求。交互分析案例22.3见解浮现的时刻当学生低头看笔记的时候，反馈通路就比较少。反馈通路：当说话者继续说话的时候，听话者所进行的语言和非语言的交流。当学生低头看笔记本的时候，重叠性话语就比较少。当学生低头看笔记本的时候，学生在话轮之间和话轮之内停顿的时间更长。方法论问题3微妙转录标志法：优缺点优点是能够揭示出其他方法不能发现的内隐理解和认知能力。确定是只能关注课堂谈话的复杂流向中的一小部分。结论交互分析给研究者提供了一种方法，研究教师不在场
42、是群体是如何学习的；交互分析能够揭示出外部表征为何能影响会话过程和学习的交互机制。 评估深层理解评估深层理解1313目标：帮助学习科学研究者把有效的评估纳入他们的研究中。评估深层理解1.通过清晰地界定深层理解，并详细说明教学方法和旨在促进并真实描述此类学习的评估，从而为研究奠定认知基础；2.把评估设计决策集中在假设的教学/学习过程的核心上，策略性地遵循适合于情境的有效实验研究指导方针；3.运用层级研究法反复地完善深层理解的定义、教学和评估方法以及研究设计，以便逐步地提出对有效教学/学习过程的更深层次的解释。在复杂情境中评估的认知基础11.1有效地评估深层理解学习目标、学习过程清晰吗？A明确规定
43、熟练的关键特征了吗？(知识技能、技能、元认知、态度、动机)B概述从新手到专家的发展路径了吗？C在复杂情境中评估的认知基础11.2三角评估法有一个关于深层理解及获取深层理解过程的清晰模式；精心设计的用于评估目标知识的任务和基于原始模式的可信计分法；用于从绩效中推断结论的有效过程。认知模式观察技术绩效结论策略性地评估设计22.1有效评估的标准合理的敏感的 系统的研究人员必须考虑效度问题。适合于学习者的发展性特点。根据一种明确的协议进行一致的管理，这样从每个个体收集的数据资料才是统一的，并且这些一致的评分可以被清楚地解释。策略性地评估设计22.2目标指向深层理解的评估类型21435系统的观察研究学习
44、者的学习产品引出学习者的反应学生对帮助如何反应运用问卷和访谈策略性地评估设计22.3实验设计选择即时延时设计所有学生最终都能成为干预组的一部分，因此在控制组的数量没有减少的情况下被试数量可以达到最大化。原始的干预组在没有接受进一步干预的情况下是否保持了原有的进展，研究人员可以监测一段时期内学习的稳定性。分班设计利用随机或者分层随机的分配方式来决定哪些学生将接受处理操作。通过使每个班都进行分班设计，不是指定一个班为干预班而另一个班为控制班。拓展策略性地评估设计22.4把评估设计聚焦于教学/学习过程在主题单元中培养知识建构的教学法没有性别差异或体验差异；使用内容丰富的书籍小组中的儿童比那些使用了内
45、容丰富的歌曲小组中的儿童获得了更多的知识；儿童在寻求知识内容的倾向上似乎有个体差异。直接教学法与发现教学法学龄前儿童比幼儿园儿童更适合直接教学法到引导性发现法；学生对运用直接教学法的课不感兴趣，尤其是先运用指导性的发现教学法后再用直接教学法；这种效果对于直接教学法体验较少的学龄前儿童最为强烈。运用层级研究法评估3层级研究法010203运用多个层级处理一个研究的不同方面、分析的不同阶段或者一个研究计划的不同阶段；能有效的把设计科学和认知科学融合在一起来研究真实世界中学习的复杂性；越是缩小对中心问题的关注范围，就越清楚时间和经历该投入在何处以便更深入的调查研究和分析；04层级研究就是不断对问题深入细化、寻求问题的重点。
