利用混合学习促进计算机实验室小学学生数学思维过程的学习 ——以计算简单区域为例外文翻译资料

 2023-01-05 02:01

利用混合学习促进计算机实验室小学学生数学思维过程的学习

——以计算简单区域为例

摘要：小学生在传统学习环境中第一次遇到数学,往往会造成终身的'数学恐惧症'。(帕佩特1980)这比旨在使大多数人口失去教育权力的压迫性教育制度的国家的情况要糟糕得多。在以前处于不利地位的南非小学,典型的情况是教室充满了教育工作者难以建立有效的学习环境。因此,教育者采用死记硬背的学习、练习和实践,采用'粉笔和对话'的教学方法。忽视了学习者的个人需要和水平,采用了一揽子评估方法(naidoo和naidoo2006b)。协作学习是最小的或不存在的。这些传统的教学策略往往忽视了文化和社会因素,以及学习者的知识知识基础。此外,在南非,合格的数学教育工作者严重短缺。因此,迫切需要替代的教学和学习策略,以解决小学数学教学的问题。在以前处于不利地位的南非小学引进联网计算机实验室,使人们能够利用计算机作为有力的工具,分析学习者在早期接触数学时的思维过程。一种混合学习方法,采用网络计算环境和标志性数学,以促进五年级班级地区的教学和学习,为学习者和教育工作者带来了更高的分数和增强的学习体验,与只使用传统教学和学习方法的二年级五年级相比。这项研究需要使用软件来促进协作学习,包括学习者与学习者的互动。除了通过软件使用计算机作为教学媒介的教育者外,学习者也是一个更好的教育者。

1．研究背景

研究的动机是在德班技术大学对大学一年级学生理解小学微积分进行的一项研究(naidoo,1998年)。研究的结果之一是,学生对面积、体积和周长没有基本的了解。他们记住了基本的公式。显然,小学一级没有理解这些概念。在小学进行传统学习(naidoo和naidoo2006年a)。随着信息技术在南非小学的引进,有必要探索途径,最大限度地利用计算机辅助学习。关于这种学习媒介的有效性和实施方式的研究很多(karuppan,2001年)。

与上述问题相吻合的是,小学学生在传统学习环境中第一次接触数学往往会产生终身的'数学恐惧症'(帕佩特,1980年)。这一点在高等教育中最为明显,因为学生由于对基本数学概念的掌握不足而遇到困难。在以前处于不利地位的南非小学,典型的情况是教室充满了教育工作者难以建立有效的学习环境。因此,教育者采用死记硬背的学习、练习和实践,采用'粉笔和谈话'的教学方法。忽视了学习者的个人需要和水平,采用了一揽子评估方法(naidoo和naidoo2006b)。协作学习是最小的或不存在的。这些传统的教学策略往往忽视了文化和社会因素,以及学习者的知识前框架。因此,迫切需要另一种教学和学习。

研究人员试图最大限度地利用网络计算环境提供的机会,通过在数学教室中进行发现学习,增强学习者的体验和互动,后者是计算机实验室。为实现上述目标,由20名五年级学习者组成的2组学生分别接触该地区的教学和学习,1组在计算机实验室使用徽标数学,另一组使用传统的课堂教学;学习。选择区域的原因是教育工作者经常发现学习者在概念领域有困难。这可能是由于误解、与周边混淆的区域或完全不了解这一概念(leung,2001年)。此外,研究人员还采用了混合学习的方法,因为计算机,特别是网络计算环境,对南非小学生来说是比较新的现象,因此面部与面部的结合。

2．理论基础

本研究的一个组成部分是建构主义方法和协作学习。此外,学习者被视为认识论家,文化被视为对学习者与学习体验互动的方式产生了不可磨灭的影响。关于学习者发展阶段的理论以及知识前的框架和深层和表面结构是这项研究的核心。

2.1建构主义方法与协作学习

本研究是在建构主义框架内进行的,协作学习发挥着不可或缺的作用。根据建构主义方法,在任何学习情况下,一个关键目标是学习者应该积极寻求对世界的理解(jolliffe,2001年)。此外,学习被视为一个建设性的过程,学习者建立了知识的内部代表性。学习者必须同时参与社会和文化因素,以完成活动和任务。协作学习是一种学习方法,在这种方法中,学习者被分成小组或对,以实现共同的学术目标(gokhale,1995年)。这意味着学习者对其他小组成员以及他们自己的学习负责。合作学习的支持者声称,共享学习使学习者能够对自己的学习负责,成为关键的思想家并参与讨论,这必然会导致社交技能的提高(totten、sills、digby)和rs1991由gokhale1995年引述)。

2.2作为认识论家的学习者

就在过去一个世纪,人们普遍认为,儿童的思想不那么复杂,不那么复杂,但在质量上与成人相似。然而,这一想法已逐渐演变为一个支持儿童以与成人不同的方式思考,并从相同的数据中得出不同结论的想法。在这方面最有影响力的理论家之一是皮亚杰。

皮亚杰发展的认知发展理论指出,儿童和青少年在操作和发现自己的世界时不断地构建智力。该理论进一步提出,遗传和环境因素决定了儿童发展的根本原因(berk,2000年)。然而,环境影响儿童的学习方式和内容,而发育过程是根据认知结构的阶段从儿童内部决定的。因此,基本的信念是,生物发展推动运动从一个认知阶段到下一个认知阶段(huitt和hummel2003)。皮亚杰确定了认知发展的四个不同阶段(图1)。

皮亚杰的理论容易受到批评,因为他的研究方法主要是基于案例研究。青少年横断面研究的数据并不支持他的观点,即随着个体在生物学上的成熟,他们会自动进入认知发展的下一个阶段。一项研究机构(kuhn等人,1977年)表明,只有30%至35%的高中毕业生达到了正式手术的认知发展阶段(图2)。此外,相反的情况可能是事实,即学习者可能在进入青春期之前就达到认知发展的正式操作阶段。

图1:皮亚杰的认知发展阶段(berk,2000年)

图2:青少年实现正式行动思维的情况(renner等人,1976年)

帕佩特(1980年)和皮亚杰一样,将儿童视为构建自己智力结构的建设者。孩子们在上学之前很好地获得了大量的知识,没有被教导。然而,帕佩特与皮亚杰在为什么有些学习发生得这么早的区域不同,而其他学习必须被故意强加作为正式指示以后(papert1980年)。他认为,学习者周围的文化是培养他们智力的物质来源,是儿童作为认识论家发展的关键因素。通常,学习者所处的文化表现出缺乏正式材料和文化障碍,就像正式数学一样。

我们将一次又一次地看到,数学恐惧症的后果远远超出了阻碍数学和科学学习的范围。它们与其他地方性的'文化毒素'相互作用,例如,与流行的能力理论相互作用,污染人们作为学习者的形象。学校数学的困难往往是侵入性智力过程的第一步,它导致我们都将自己定义为能力和能力的捆绑,即'数学'或'非数学'、'艺术'或'不艺术'或'不音乐'或'不具有'音乐剧,'深刻'或'肤浅','聪明'或'哑巴'。因此,缺陷成为身份,学习从幼儿对世界的自由探索转变为被不安全和自我强加的限制所困扰的苦差事(帕佩特1980:8)。

帕佩特建议在数学教育中使用计算机作为克服这些文化障碍的一种手段。他假设孩子们可以学会熟练使用电脑,学会使用电脑可以改变他们学习其他东西的方式(帕佩特1980:8)。为此,logo数学的使用是核心。相对于传统的学习环境,教育者的指导和学习者遵循,在这种学习环境中,学习者承担教师和程序员的角色。此外,学习者通过计算机与logo的交互不是一个单向的过程。该程序提供反馈的方式是为学习者提供他们希望如何应对的选择。logo是一种为学习而设计的计算机编程语言。它允许学习者访问创建屏幕效果和作为其基础的数学概念(noss1998)。有一些纵向研究试图从数学的角度分析这种环境的力量,这些研究表明,儿童能够在广泛的背景下探索和使用各种数学思想(帕佩特1979年;hoyles1985)。研究机构表明,使用logo的学习者通过创建可见、可量化并坚持传统数学的对象并与之交互,在空间思维和代数思维之间建立联系。数学对学习者来说变得更加具体,代数形式化是通过logo程序得到支持的。此外,学习者有机会尝试的想法和修改计划,这是数学解题的基本要素。学生可以制造和测试猜想,这是数学推理的重要组成部分(jones2005)。这些研究证实了帕佩特的说法,即通过学习logo,孩子是作为数学家的行为。帕佩特提出,通过logo带来的主动学习是建立在皮亚杰理论的基础上的。然而,布鲁纳的工作更接近logo,因为他假设学习是活跃的、标志性的和象征性的。首先学习者身体操纵海龟,然后他们在屏幕上指挥图片海龟,第三,他们在logo中编写程序,这是象征性的(欧内斯特,1989年)。

库尔克兰德和佩亚(1985:241)提出了反对帕佩特的观点(1985:241),他们将帕佩特的理论称为'理想主义的个人皮亚吉蒂安学习'。他们认为,自我引导的发现需要'在教学背景下进行调解'(同上)。

然而,帕佩特的理论与南非小学以前处于不利地位的学习者特别相关。鉴于他们的社区,特别是他们每天与之互动的直接成年人所提供的压迫性教育制度和社会经济环境,他们的文化为他们的智力建设提供了材料他们既不充分,也是完美的永久文化块。因此,帕佩特提出的利用计算机克服这些文化障碍的建议是本研究的核心重点。

通过使用logo学习代数的一个重要方面是变量的使用。一项研究表明,学习者很难理解一个字母可以代表一系列的价值观(布斯1984年;科利斯1974年;kuchemann1981)。此外,他们不接受不同的字母可以表示相同的值。然而,lodo的使用似乎克服了这一障碍。研究表明,学习者认为logo中的一个变量代表了一系列数字(noss1986;sutherland1989)。在logo环境中,他们几乎不难接受可以使用任何变量名,并且不同的名称可以表示相同的值。

根据上一段,可以说,使用logo需要学习影响深层结构理解的概念。乔姆斯基(1968)认为大脑的深层结构是与生俱来的。这样做的一个含义是,学习新的语言并不能改变你的思维方式或想法,因为这将是一个表面结构,但学习新的概念会做到这一点。

2.3数学前框架

概念理解的获得受到先验知识的影响(kintsch,1988年)。例如,现有知识有望通过提高学生吸收和整合新信息以及区分相关信息和不相关信息的能力,促进获得概念理解(alo和guthrie,1999年)。这项研究将先验知识称为数学前框架,如戴维斯(1984年)所支持的。为了处理抽象和复杂的概念,学习者利用他们早期发展起来的认知数学前框架。在一定程度上,我们是通过构建认知拼贴来做到这一点的,隐喻是基于孩子们在生命早期学到的简单想法。在他们阐述的形式,这些拼贴画包括分类代数和非标准分析和所有其他现代数学(戴维斯1984:177)。因此,这些拼贴画在塑造我们的思维方面发挥着重要作用。这项研究将展示数学前框架如何影响学习过程。

3.方法

3.1研究背景

采用目的抽样方法选择研究地点。之所以使用这种抽样方法,是因为样本很可能提供关于正在调查的现象的丰富信息数据(white2003)。由于研究的本质被选择的学校必须遇见某些标准。这些标准是:一个完全联网的计算机实验室,至少有20台计算机。用于处理相应软件的服务器。vnc查看器4,使研究人员能够远程访问学习者的计算机。学校人口必须来自一个处境不利的社会经济社区,从而反映了更广泛的南非情况。符合这些标准的学校位于德班以南的伊西宾戈。这所学校为周围的社会经济处境不利的社区服务。学校有一个新安装的设备齐全的计算机实验室,满足了上述所有要求。

3.2研究对象

参与者是通过有目的的抽样过程选出的。该样本由包含学习者群体最具特征和代表性的属性的元素组成(mcmillan和schumacher,1997年)。由于参与者处于同一年级,年龄并不是抽样过程中的一个重要因素。因此,10-11年龄组的五年级学习者自然会下降。分别为实验组和对照组选择了20名学习者的样本。通过传统的课堂方法接触该地区教学和学习的对照组包括11名男性和9名女性。以协同计算为学习领域的实验组由12名男性和8名女性组成。男性对女性的这些比例公平地反映了整个学校人口。

参与者来自处境不利的社会经济社区,很少或根本没有计算机。此外,参与者从直系亲属那里得到的学术刺激微不足道。学校采用的教学方法完全是传统的,并遵守教育部的指导方针。

3.3研究工具

为了本研究的目的,使用了两个研究工具来收集数据。其中包括调查问卷和焦点小组访谈。

针对实验组的第一份调查问卷分为四个部分。a节的目的是征求答复者的传记信息。其中包括关于年龄和性别的问题。b节包括公开和封闭的问题,研究了正方形、矩形和面积的概念。还对问题进行了安排,以征求对学习者先前知识的反应,以及这些知识是否以及如何影响他们进行计算的能力。不限成员名额的问题是为答复者设计的,目的是表达他们对具体问题的想法和感受。研究人员的意图是提供'丰富的信息',以加强这项研究的结果。c部分包括与学习者对使用、logo数学和网络计算环境的认知有关的具体方面的封闭问题。最后一节(d节)包括两个问题,目的是获得学习者在活动中可能学到的其他数学概念的清单。第二份针对控制组的调查问卷仅在c节中有所不同,c节包含了与学习者在传统教学环境中对学习领域的看法有关的具体方面的封闭问题。

研究人员考虑了greeff的一个小组(2002年:311)的论点,即'较小的群体......当参与者对这一主题有大量的分享,或者对讨论的主题有紧张或冗长的经验时,'较小的群体.....。考虑到这一点,研究人员选择了一个由8名参与者组成的小组。虽然研究对象是同质的,因为所有参与者都在同一年龄范围内,并且都在实验组,但研究人员也研究了异质性。性别与学习者人口的比例相当,使用了5名男性和3名女性。这对于征求不同的意见和经验是必要的,以便提高所获得数据的质量和丰富程度。许多作家喜欢格里夫(2002)奥库斯小组访谈进行了。面试时间约为15分钟。在确定thmcmillan和schumacher(1997年)的规模时,terreblanche和durrheim(1998年)建议,焦点小组需要依靠有目的的抽样,研究人员寻找特定的参

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