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1、,剑桥学习科学手册,THE CAMBRIDGE HANDBOOK OF THE LEARNING SCIENCES,？,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,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。,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,1,2,3,4,5,6,CONTENTS,目 录,导言学习的新科学,1,知识经济时代 教授主义out,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,“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
2、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。,深层学习&传统课堂实践,学习科学的基础,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。,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。,学习中的过程,学习中的过程,学习中的过程,跨学科的学习科学的基础和机遇,2,三条研究主线,内隐学习与大脑,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
3、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,内隐学习与大脑,正式学习&非正式学习,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
4、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,32,建构主义,历史溯源Logo程序设计语言,关键思想知识建构与学习文化,Logo微世界与建构组件,学习导向的软件设计 一种建构主义学习环境,认知学徒制,42,认知学徒制,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,认知学徒制的框架,认知学徒制研究中的主题,认知导师,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
5、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。,活动中的学习,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,在认知分析中运用交互,情景化视角,情景化视角,情境化取向&个体认知取向,知识建构,7,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。,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,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
6、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。,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。,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通过问题解决。,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
7、取得进步、寻求共同理解、拓展彼此接受的事实基础。,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。,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。所有的理解都是创造，创造即出现。,知识建构十二原则,知识建构十二原则,以学习者为中心的设计,8,反思过去，指导未来,技术支持学习失败,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。,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
8、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。,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,9,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,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、维果茨基、杜威的理论,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,递归性：学生建构学科
9、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及交互,史黛妃、莱什、凯莉,教学实验应该研究猜想而非假设,康弗里、拉钱斯,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,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空间进行探究的建议：,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,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
10、特定的概念轨迹。,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,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,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。,皮亚杰、维果茨基、杜威的理论,基于设计的研究,10,学习科学家的方法论工具集,基于设计的研究,指导基于探究的数学学习,11,指导基于探究的数学学习,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
11、生参与民主社会的能力。,评估流程：,目的：让学生带着解决有意义问题的目标开始分析真实的数据。,对比：,对数据生成过程进行一次全班讨论；进行一次个别或小组活动；进行一次对学生所做分析的全班讨论。,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,12,会话分析者关注会话的微秒动态。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。,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
12、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，而不仅仅是个体的所有物。,最为常见的教学周期：,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。,2.1 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。,会话失败：阿里关注解决数学问题，即使仅有他自己，
13、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。,2.3 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。,微妙转录标志法：,评估深层理解,13,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。,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；把评估设计决策集中在假
14、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；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。,1.1 有效地评估深层理解,1.2 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。,2.1 有效评估的标准,2.2 目标指向深层理解的评估类型,系统的观察,研究学习者的学习产品,引出学习者的反应,学生对帮助如何反应,运用问卷和访谈,2.3 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,2.4 把评估设计聚焦于教学/学习过程,
