科学探究学习中技术使能的作用空间与效果研究

发布时间：2017-12-31 15:14

本文关键词：科学探究学习中技术使能的作用空间与效果研究　出处：《华东师范大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近百年来科学技术飞速发展,科学教育范式也发生了多次改变,总体上呈现了从“知识取向”到“探究取向”的转变。从各国官方发布的科学教育标准和指导框架等报告中可以发现,让学生开展科学探究学习已成为世界各国科学教育的主旋律。然而,诸多研究表明,我国科学教育实践中探究学习开展的情况并不乐观,普遍存在探究形式化、学生主动性不够、探究情境真实性不足等一系列问题,从而制约了学生科学探究能力的培养和提升。现代信息技术的快速发展及其在教育领域的普及和推广,特别是虚拟仿真技术的日益成熟,在某种程度上能够化解探究学习开展的困难和障碍,使课堂环境下难以实施的探究学习活动得以实施,从而提升探究学习的效果。本论文研究的核心内容是科学教育中技术如何使能探究学习开展及其主要影响,论文从文献分析、理论建构到实证研究,层层递进,逐步细化,围绕以下四个主要的研究问题： (1)科学教育中探究学习的内涵是什么?(2)探究学习中技术使能的作用空间(功能范畴)何在?(3)典型探究学习环境是如何设计的,其功能特点与使用效果如何?(4)虚拟世界如何使能探究学习的开展,以及对学习结果的影响如何?论文首先对科学教育中的探究学习相关理论进行了系统的梳理,包括探究学习的定义和特征、典型模式、探究层次与一般过程要素,综述了相关实证研究状况和研究发现,并分析了我国基础教育中探究学习开展的实践困境。其次,在对信息技术教学价值思考的基础上,提出了技术使能的探究学习的定义和内涵,并在相关学习理论的指导下分析了探究学习中技术使能的作用空间。进而,采用案例研究的方法对国内外已有的探究学习环境案例及其研究成果进行了调研和分析,并在案例分析的基础上优化了探究学习中技术使能的作用空间模型。最后,鉴于国内缺乏虚拟世界使能的探究学习实证研究,本研究针对Omosa虚拟世界使能的探究学习,采用混合研究的方法在S市两所中学开展了为期1年半的实证研究。研究分为第一轮探索性研究(T中学)和第二轮正式研究(L中学),通过课堂观察、访谈等形式收集质性数据,通过问卷收集量化数据。研究聚焦于虚拟世界使能的科学探究学习开展的方式,以及学生在科学探究能力、知识建构和科学态度三个维度上的学习产出及其影响因素。通过对Omosa课程实施过程的回顾和思考,基于人类学视角的情境学习理论,笔者认为,虚拟世界使能的探究学习本质上是学生在科学探究实践活动中合法的边缘性参与。Omosa虚拟世界为课堂中的科学探究实践创设了真实且有意义的问题情境和探索空间,学生可以在虚拟世界中漫游探索,观察、调查以获取数据。科学探究知识涉及到科学探究能力的形成与发展,属于默会知识的范畴。在Omo sa课程中,学生的探究学习发生在Omosa岛上的科学探究实践中,随着“学生科学家”角色的不断变化,通过实践逐渐领会和掌握科学探究默会知识,从而实现探究能力的提升。教师作为科学探究实践共同体的一员,适时地提供脚手架能够帮助学生克服开放式探究学习过程中遇到的困难,从而提高探究学习产出。就虚拟世界使能的探究学习产出而言,通过数据分析发现：(1)在探究能力提升方面,通过对科学探究问卷前后测数据的配对T检验发现,使用Omosa虚拟世界的实验班在科学探究过程和要素的理解上得分有显著性提高(t=3.11,df=49,p=.003)。问卷内容涉及科学家和科学研究工作、研究假设、实验设计、观察和推论、科学测量、实验设计与假设检验的关系、科学研究结果图表表达等方面的题目。通过散点图与相关分析发现,学生在基于Omosa的探究学习过程中的自我效能感会影响学生对个入学习情况的自我评价,但相关程度并不显著；自我效能感与学生探究能力提升之间呈现出一定的负相关；学生的学业成绩与自评分数之间不存在明显的相关关系,与学生探究能力变化之间也没有明显的相关性。然而,部分常规课程中的“学困生”,在基于Omosa虚拟世界的探究学习过程中表现出很高的学习积极性,在前后测科学探究问卷得分的变化上反映出了他们良好的学业表现。(2)在知识建构方面,Omosa探究课程的学习内容是围绕生态系统这个主题展开的,问卷调查结果和学生作业反映出Omosa探究课程有助于学生对生态系统相关科学知识的建构。(3)在情感态度和价值观方面,研究数据还显示,Omosa探究课程有利于帮助学生正确认识科学家的科学实践活动,养成良好的科学态度。
[Abstract]:In this paper , a series of problems , such as the definition and characteristics of inquiry learning , the definition and connotation of the technology - enabled inquiry learning in science education are discussed , and the research and learning activities in the field of science education are studied and analyzed . In the course of Omo sa , students ' inquiry learning takes place in the field of tacit knowledge . In Omo sa course , students ' inquiry learning takes place in the science inquiry practice of Omosa Island . As a member of science inquiry practice community , teachers can help students overcome the difficulties encountered in open - ended inquiry learning process , so as to improve the inquiry learning output . This paper deals with the research work , research hypothesis , experimental design , observation and inference , scientific measurement , experiment design and hypothesis testing , and chart expression of scientific research results .

【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G434;G633.98

【参考文献】