1、剑桥学习科学手册目录CONTENTS1基础理论2方法论3知识的本质4可视化知识5共同学习6学习环境维度维度教授主义教授主义知识社会知识社会知识有关世界的事实，问题解决的程序整合的、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、重视实践教师机械传授创设符合教学的情境，启发学生思考教学专家研究决定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多少陈述性和程序性知识知识的迁移应用，解决实际问题导言知识经济时代导言教育的目的：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
2、运用到更广泛的情境中。总结：教授旨在促进智力发展的深层知识01知识的性质：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。总结：知识是情境性的02导言深层学习&传统课堂实践认知科学的发现认知科学的发现教授主义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
3、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导言建构主义A认知科学教育技术学学科知识社会文化BCDE学习科学的基础导言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
4、认知科学导言促进更好的学习 提供支持来促进学习者有效地学习、意义建构。脚手架外化和表达反思建构学习的正常过程始于较具体的信息，进而逐渐变得较为抽象。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。如何支持学生进行有效的教育反思。发现迷迷思概念思概念misconceptions 迷思概念（misconceptions）指和现在的学科概念不同的概念。教学中把头脑中存在的与科学概念不一致的认识叫做“迷思概念”。目录CONTENTS1基础理论2方法论3知识的本质4可视化知识5共同学习6学习环境目录CONTENTS1跨学科的学习科学的基础和机遇2建构主义3认知学徒制4认知导师5活动中的学习6知识
5、建构-理论、教学和技术跨学科的学习科学的基础和机遇三条研究主线内隐学习与大脑非正式学习正式学习有效学习？达成一个完整一致的对话跨学科的学习科学的基础和机遇内隐学习Implicit Learning 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。跨学科的学习科学的基础和机遇正式学习&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
6、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跨学科的学习科学的基础和机遇适应性专门知识：支持持续学习、即兴创作和自主扩充的专业知识01适应性专长：引导创新或发明过程，熟练的流程获得效率02整合正式学习和非正式学习的设计跨学科的学习科学的基础和机遇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。01 超越个人的研究02 情感在学习中的作用03 扩展“学到了什么”这一概念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。目录CONTENTS1跨学科的学习科学的基础和机遇2建构主义3认知学
7、徒制4认知导师5活动中的学习6知识建构-理论、教学和技术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；以一种分布式的视角审视教学，强调师生、生生间的互动。建构主义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。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
8、识建立连结。目录CONTENTS1跨学科的学习科学的基础和机遇2建构主义3认知学徒制4认知导师5活动中的学习6知识建构-理论、教学和技术认知学徒制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。认知学徒制维度传统学徒制&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
9、化的知识，拓展了实践的应用范围。认知学徒制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的框架认知学徒制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
10、因并提高目录CONTENTS1跨学科的学习科学的基础和机遇2建构主义3认知学徒制4认知导师5活动中的学习6知识建构-理论、教学和技术认知导师认知导师 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。认知导师帮助跟踪了解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；评价对学生进行持
11、续的需求评价，并在其个别需求的基础上开展教学。问题解决认知导师的用途认知导师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认知导师认知导师如何做设计原则 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认知导师认知导
12、师如何做 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剑桥学习科学手册读书汇报杨瑞目录CONTENTS1基础理论2方法论3知识的本质4可视化知识5共同学习6学习环境目录CONTENTS1跨学科的学习科学的基础和机遇2建构主义3认知学徒制4认知导师5活动中的学习6知识建构-理论、教学和技术活动中的学习源于认知科学，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
13、建构知识，依据专业学者的实践来为学生学习制订目标。个体认知取向：关注信息结构及过程交互取向：关注参与结构与过程活动中的学习在认知分析中运用交互从认知到交互010102020303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活动中的学习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境在内的复杂的社会组织。情景化视角活动中的学习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。个人认知是与更为普通的交互模式相联系的；
14、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。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。对象观点目的活动中的学习情境化取向&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目录CONTENTS1跨学科的学习科学的基础和机遇2建构主义3认知学徒制4认知导师5活动中的学习6知识建构-理论、教学和技术知识建构理论、教学和技术过程定义 知识建构是从浅层建构走向
15、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。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。知识建构知识建构理论、教学和技术0606010102020303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0404合作解决问题的方式是会话而不是争论0505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、教学和技术主题一共同体知识增
16、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、教学和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、教学和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通过问题解决。知识建构理论
17、、教学和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、教学和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、教学和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。所有的理解都是创造，创造即出
18、现。知识建构理论、教学和技术4321真实的观点、现实的问题多样化的观点持续改进的观点观点的概括和升华知识建构十二原则知识建构理论、教学和技术8765“民主化”的知识对等的知识发展学生是积极的认知者社区知识与协同认知责任知识建构十二原则知识建构理论、教学和技术1211109无处不在的知识建构知识建构对话权威资料的建构性使用嵌入活动的形成性评价知识建构十二原则目录CONTENTS1基础理论2方法论3知识的本质4可视化知识5共同学习6学习环境目录CONTENTS8以学习者为中心的设计9作为方法论的设计研究的发展10基于设计的研究11指导基于探究的数学学习12协作会话分析13评估深层理解以学习者为中心
19、的学习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。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。技术支持学习失败以学习者为中心的学习以学习者为中心的设计 010102020303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学习相关要素以用户为中心以学习者为中心专业层次专业水准较高无专业经验（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、变化较大关注学习者的
20、特殊需求以学习者为中心的设计经验丰富的成人辅导者能够给年轻学习者提供支持搭建脚手架跨越专业鸿沟拥有更多经验的成人或者同伴可以给新手提供帮助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。以“交响乐”为例以学习者为中心的设计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以学习者为
21、中心的学习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010102020303使科学更易于理解，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0404提高自主学习和终身学习能力以学习者为中心的设计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
22、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 意义建构过程安排反思和表达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。目录CONTENTS8以学习者为中心的设计9作为方法论的设计研究的发展10基于设计的研究11指
23、导基于探究的数学学习12协作会话分析13评估深层理解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 作为方法论的设计研究的发展设计实验的发展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皮亚杰作为方法论的设计研究的发展 人通过认识自己而认知世界皮亚杰图式：意义建构中
24、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。作为方法论的设计研究的发展皮亚杰、维果茨基、杜威的理论设计实验的发展1 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作为方法论的设计研究的
25、发展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。目录CONTENTS1基础理论2方法论3知识的本质4可视化知识5共同学习6学习环境目录CONTENTS8以学习者为中心的设计9作为方法论的设计研究的发展10基于设计的研究11指导基于探究的数学学习12协作会话分析13评估深层理解基于设计的研究 基
26、于设计的研究（design-based research,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、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
27、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。目录CONTENTS8以学习者为中心的设计9作为方法论的设计研究的发展10基
28、于设计的研究11指导基于探究的数学学习12协作会话分析13评估深层理解指导基于探究的数学学习1批判传统教学知识是由诸多需熟记的事实和程序组成2初始评估已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性的考察课程1 1学生需要学会像统计员一样工作；2 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
29、；3 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 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。指导基于探究的数学学习初始的评估评估流程：1 1如实记录先前教学所产生的效果；2 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 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 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的数据。指导基于探究的数学学习最后的评估对比：1 1经过训练的学生与
30、初始评估时分析数据的方式形成鲜明对比；2 2根据相对频率而不是绝对频率来推理分析；3 3分析数据是为了深入洞察研究中的情境，根据数据来推理；4 4学生的统计推理能力并没有倒退。指导基于探究的数学学习课堂学习环境 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
31、小组活动；进行一次对学生所做分析的全班讨论。目录CONTENTS8以学习者为中心的设计9作为方法论的设计研究的发展10基于设计的研究11指导基于探究的数学学习12协作会话分析13评估深层理解协作会话分析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。协作会话1交互分析：旨在分析自然发生的会话 转录法010102020303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；0404寻找教学周期，即那些经常发生的棋
32、步的程序序列。协作会话分析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。协作会话分析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
33、 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。指导基于探究的数学学习交互分析案例2会话失败：阿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。指导基于探究的数学学习方法论问题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。缺点是只能关注课堂谈话的复杂流
34、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。目录CONTENTS8以学习者为中心的设计9作为方法论的设计研究的发展10基于设计的研究11指导基于探究的数学学习12协作会话分析13评估深层理解评估深层理解目标：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
35、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。评估深层理解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评估深层理解策略性地评估设计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。评估深层理解策略性地评估设计22.2 目
36、标指向深层理解的评估类型21435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评估深层理解策略性地评估设计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在主题单元中培养知识建构的教学法法 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
37、童最为强烈。评估深层理解运用层级研究法评估3层级研究法010102020303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；0404层级研究就是不断对问题深入细化、寻求问题的重点。目录CONTENTS14基于案例的推理15学与教的知识整合视角16概念转变研究的历史17学习中的空间表征和意象18素养和学习科学CBR简要回顾脚本：是指在记忆中贮存的知识结构，它可以表征日常的情景、事件的顺序和特点以及与某些特定经验
38、相关的物件等。eg:餐厅脚本 CBR解释了人们如何利用先前经验解决新情景中发生的问题。基于案例的学习理论学习效果最优策略21435兴趣导向案例积累应用经验学习他人及时反馈应用CBR促进教育 1.根据CBR的整套原则设计出了新的教学方法。2.根据学习者可以通过他人经验中学习的原则，设计了案例库。3.CBR认为阐述经验可以促成富有成效的学习，据此产生了案例编写工具。目录CONTENTS14基于案例的推理15学与教的知识整合视角16概念转变研究的历史17学习中的空间表征和意象18素养和学习科学学与教的知识整合视角知识整合视角：来源 对学生带到科学课堂上的科学现象概念的研究，改进科学教学的设计研究。以
39、及对学生在过去数周、数月甚至数年中的学习所作的纵向研究。强调 学生应尽力解决科学现象观点的多样性、冲突性以及含糊性等问题。学与教的知识整合视角知识整合的轨迹010102020303概念化：规范的观点，忽视日常生活中的例子；实验化：归纳出某个境脉下的观点并解释另一个境脉中观察到的现象；策略化：科学涉及的是解决测验中的问题；0404境脉化：孤立的观点放到具体的境脉中，而不探究观点间的联系。学与教的知识整合视角4321案例学习使计算机科学易于理解案例学习有助于程序设计者的思想可视化案例学习使学生能互相学习案例学习的应用可促进终身学习四条原则学与教的知识整合视角设计模式引出观点境脉、链接、联系补充规范
40、观点建立类比、关键案例形成标准内在理解整理观点建立联系目录CONTENTS14基于案例的推理15学与教的知识整合视角16概念转变研究的历史17学习中的空间表征和意象18素养和学习科学概念转变研究的历史学生必须在原有观点境脉下建立新的观点强调转变而非简单获得概念并非字面意思，还有信念、理论、本体论之类的实体 概念转变概念转变研究的历史迷思概念 学生具有的错误的、固执的概念 通常指与科学相悖的观念 学生用不规范的方式来回答简单、核心的概念问题。解决方法：让学生克服，或说服学生放弃先前概念。目录CONTENTS14基于案例的推理15学与教的知识整合视角16概念转变研究的历史17学习中的空间表征和意象
41、18素养和学习科学空间表征概念 空间表征（spatial representation）是指对一个区域的地理学三维特征（位置及地形、地貌）的记载和表示。有两种形式：（1）言语描述表征。即用描述性的语言记载和表示一区域的三维地理特征。（2）类比的图式表征。即将该区域的三维地理特征用心理地图的形式记载和表示。空间表征支持阅读、数学和科学的学习。仿真心理情况，实现可视化，以促进创新和科学发现。用途空间表征相关实验010102020303斯坦丁、五天、一万张图片、掺杂、83%、视觉是帮助学生记忆的一种很有效的方法。派威尔、双重编码、视觉场景，解释、直觉编码、言语编码希腊人、演讲、位置记忆法知觉的四个属
42、性 知觉的任务是合成和架构由感觉提供的信息。认知可从知觉中自由地获得结构化输出，而不再需要进行认知处理或者意识关注。简易性结构决定论预解释知觉-动作匹配教育启示：让人们去意象那些现实中没有发生过的空间变化或运动，是没多大意义的。通过视觉系统来知觉空间表征，并不会像语言描述那样模糊，具有明确性。决定论对学习是很有价值的，因为它能防止人们产生模糊不清的意象。当知觉独立于信念而发生作用时，它就是预解释。建构心理模型心理模型是内在表征，模型内部随外部世界的改变而改变。心理模型能够在很大程度上使人们通过阅读提高学习能力。创建空间结构的简易性常常也会导致一些状况发生，就是人们会自发地产生创造一些度量结构，
43、这些度量结构中的推断胜于文字表达的信息。”拖拉机正在驶向篱笆“优秀的读者常常能自发地对他们所阅读的内容建构决定性结构。“一只海龟趴在浮木上，一条鱼在浮木下游”简易性结构决定论目录CONTENTS14基于案例的推理15学与教的知识整合视角16概念转变研究的历史17学习中的空间表征和意象18素养和学习科学素养和学习科学432学习科学围绕教育技术展开；“素养和技术不再是互相排斥的，而是一个联合的词组。学习科学和素养共同体都认为建模学习是关注的焦点（真实世界）。一直都探讨和交流认知和社会文化视角下的结构主义。学习科学更强调设计的本质，而素养很少运用设计实验。5同样关注真实性和情境性的实践。1学习科学与
44、素养的异同素养和学习科学因特网和其他信息与通信技术的新素养包括能够成功运用并适应现代日新月异的信息与通信技术以及情境的技能、策略和倾向。新素养素养和学习科学4321新素养和技术之间的关系是相互影响的批判素养是新素养中的重要成分策略知识的新形式是新素养中的核心之一教师角色变得尤为重要引导新素养理论发展的原则素养和学习科学传统的多媒体：是将媒体混合使用，例如同时使用照相机、录音机、录像机和三维实体来展现教学内容但不是以数字化的形式。01数字化的多媒体：是数字化混合的媒体，例如视频、声音、图片、文本、照片，它们处于线性的结构。02素养的三个维度操作素养内涵包括使用工具、程序的能力和熟练运用书面语言的
45、技巧阅读读者已有的知识、书面语言暗含的信息和阅读状况的境脉三者在动态交互中进行意义建构的过程微观结构指的是原文本身的结构，或者原文中句子所传达的信息宏观结构指的是表现原文整体结构的层级顺序素养多媒体原则A空间接近原则短暂接近原则冗余原则形式原则BCEF多媒体设计的七个原则一致性原则D个体差异原则G素养的三个维度文化素养内涵被认为是理解实践意义的系统能力知识资产是存在于家庭环和社区中的智力知识和社会知识素养的三个维度批判素养内涵是指如何运用文本表达自己和他人情况的能力方法1.诋毁目标文化2.鼓励对文化的批判态度3.强调学生从不同形式的媒体制品中获得的愉悦4.开发学生在利用大众文化中自我反思的能力
46、目录CONTENTS1基于项目的学习2让学习者进入真实实践3儿童对物种多样性的探究4科学教育中基于模型的推理能力培养5通过建构和协作探究数学问题目录CONTENTS1基于项目的学习2让学习者进入真实实践3儿童对物种多样性的探究4科学教育中基于模型的推理能力培养5通过建构和协作探究数学问题基于项目的学习PBL定义五个特征理论背景 基于项目的学习（PBL）是一种基于建构主义理论的情境化学习方式，学生通过应用知识、实际操作的方式来学习知识及思想的实践，能够加深对学习材料的理解。在PBL方式中，学生参与真实而有意义的问题探讨，PBL与学生的生活密切相关，学习方式类似于科学家、作家、历史学家等。PBL课
47、堂允许学生探究问题、提出假设、作出说明、讨论思想、彼此质询、试验新思想。基于项目的学习PBL定义五个特征理论背景驱动问题A情境探究协作活动创造制品技术工具BCDE基于项目的学习PBL定义五个特征理论背景积极建构学习是一个积极、持续不断的过程，从新的经历和概念中建构、从先行知识和经历中重构。AB情境学习在真实的问题情境中对所学内容的意义建构，运用在更多的情境中。C社会交互在学习共同体中学习者围绕问题，通过反复分享、应用、讨论形成解决问题的方法。认知工具一切能促进学习者认知、帮助学生进行思维的工具，如图表、思维导图等。D目录CONTENTS1基于项目的学习2让学习者进入真实实践3儿童对物种多样性的
48、探究4科学教育中基于模型的推理能力培养5通过建构和协作探究数学问题让学习者进入真实实践1.帮助学生处理真实实践的复杂性；2.帮助学生理解这些实践要素的基本原理；3.教师过去可能从未接触过这样的实践；4.时间和资源方面也受到限制。挑战？挑战？策略策略A.使学生处于有意义情境的真实实践中；B.减少真实实践的复杂性；C.使真实实践的内隐要素外显化；D.根据发展的进程对学习活动进行排序。挑战及策略目录CONTENTS1基于项目的学习2让学习者进入真实实践3儿童对物种多样性的探究4科学教育中基于模型的推理能力培养5通过建构和协作探究数学问题儿童对物种多样性的探究五六年级的学生对动物关系和适应性有一定概念
49、基础，但对概念的处理过于简单化，儿童在适当的指导下，能够对动物复杂交互的原因进行推理。学习可能会随着时间推移而得到促进；布鲁姆：复杂的知识可以在较小年龄段的儿童中培养。理论基础学习者分析研究项目培养目标连续八周的科学单元（单元1，生命科学：生物多样性；单元2，地球科学：天气；单元3，物理科学：简单的机器），能够成为学习者开始形成科学探究能力的跳板，为后续单元中的高级推理形成富有成效的内容和推理基础。主要培养学生的科学探究推理能力，并在探究过程中给予指导（解释的形成、数据的分析、建构假设）科学中的复杂推理课程活动结构科学课程脚手架从数字资源到认知工具课程活动结构发展儿童对物种多样性的探究需要在学
50、生处理复杂问题、确定相关证据时提供必要的额外支持来协助学生，对有成效和无成效的学习尝试都要提供适当的指导。问题问题版本B作为一个小组，你们认为哪一张图片最能表明生物多样性：照片：_给出选择该照片的两个理由：版本C哪张照片（A、B或C）最能体现生物多样性？回答：我们认为照片_最能体现生物多样性。因为数据或证据l这张照片有最多的种类？l这张照片物种最丰富？l这张照片既有显著的丰富性又有显著的多样性？当给学生提供能够支持解释的适当的内容暗示和提示时，学生能够在产生科学论断和有效科学解释的能力获得进步，探究推理能力随任务难度提高而提高。科学中的复杂推理课程活动结构科学课程脚手架从数字资源到认知工具课程
