高中信息技术课中学生科学研究能力的培养研究

高中信息技术课中学生科学研究能力的培养研究

来源:www.51fabiao.org作者:lgg发布时间:2018-03-04 20:09
本文是教育论文,教育论文,顾名思义,“论文”是指专深而有系统的学问,是指研究、讨论教育领域问题的文章。教育论文发表就是专门对教育领域中某一问题,进行探讨、分析论证的
本文是教育论文,教育论文,顾名思义,“论文”是指专深而有系统的学问,是指研究、讨论教育领域问题的文章。教育论文发表就是专门对教育领域中某一问题,进行探讨、分析论证的文章发表在国家正式出版物上。(以上内容来自百度百科)。
 
1 绪论
 
1.1 研究背景
随着产业结构的变化,技术的革新,一些职业在消失,一些职业尚且未知,现代社会不再需要服从流水线式的机械的、固态的工人,而是需要能够不断知识更新,充满活力,有创造能力的人,学校提供的初期教育不足以应对人漫长一生中将面对的职业技术变化,人们必须在整个职业生涯过程中不断学习获取新的知识与技能,而教育必须跟上技术变革的步伐。20 世纪 20 年代起,西方发达国家就开始探索以能力为本的教育改革。UNESCO(联合国教科文组织)于1996年发布报告《学会生存-教育世界的今天和明天》提出“学习型社会”的概念,文中指出我们处于科学技术不断革新变革的时代,相应的知识内容也不断的深化扩展和演变;教育的职能应该从传递和储存知识,向寻求获取知识的方法转变[1]。学习这一活动将扩展延续到社会各个层面和人的各个年龄阶段。UNESCO于 2013 年再次发布报告《走向终身学习-每位儿童应该学什么》,文中进一步明确指出,教育的目标应该从“工具性目标”转变为“人本性目标”,坚持以学生发展为本的原则,培养学生在现实及未来生活所需要的素质,使得学生的情感、智力、身体、心理诸方面的潜能和素质都能通过学习得以发展,提高学生的生存能力,让学生以积极的态度应对未来,追求美好的生活。社会需求的变化对教育提出了新的要求。教师应重新审视教育的目的,一改传统的静态展示书本知识的教学形式,立足于联系现实生活,培育学生所需的根本性关键性能力,使得学生即使离开校园后,也能在各个年龄阶段通过各种技术手段获取学习资料,能有效利用学习资料,持续地开展自我学习与教育,实现终身学习的目标,适应社会的变化与要求。
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1.2 研究目的与问题
 
1.2.1 基于研究的背景,本研究的研究目的如下:
通过文献分析和调查研究,分析中学生应该具备哪些科学研究能力,确立中学生科学研究能力维度;分析信息技术课程特点与教材,探讨信息技术课程在培养中学生科学研究能力方面的优势和价值;根据教材特征与一线教师的实践经验,探索以培养中学生科学研究能力为目标的信息技术课程教学方法、教学设计模型及评估方案;在课堂教学实践中运用设计及评价方案,根据课堂反馈及活动作品评价论证基于培养中学生科学研究能力的信息技术教学方法的可行性及有效性。
 
1.2.2 根据研究目的,拟定了如下的研究问题:
1 中学生科学研究能力的构成维度。为了适应社会发展,中学生需要哪些基本能力,哪些是关键性的能力?中学生在知识与能力之间存在着巨大的隔阂,要想弥补隔阂,首先应该根据中学生身心发展特点确定其能力特点;进而辨析哪些能力是学生正在形成成熟,属于终身发展的关键性能力;最终确定中学生科学研究能力的维度构成及其内涵。2 信息技术课程与中学生科学研究能力的关系。信息技术与科学研究有何关系?信息技术课程中的学科关键能力与学生所需研究能力有无共同点?信息技术课程是否能促进学生的研究能力发展?梳理信息技术课程的历史及其价值;对比信息技术过程与科学研究的过程,寻求信息技术课程的学科素养与中学生研究能力的共性;论证信息技术课程对培养学生研究能力具备积极影响。3 如何通过信息技术课程有效提高中学生科学研究能力。基于培养中学生科学研究能力的信息技术课程应该如何设计,如何组织,如何评价?梳理信息技术教材编写逻辑与各章节内容特征,建立信息技术课程内容目标与中学生科学研究能力维度的映射关系;分类归纳信息技术课程教学内容,根据内容,设计基于培养研究能力的教学方法;设计建立基于培养研究能力的教学模型,在教学实践中落实指导学生掌握研究方法,设计研究方案,落实研究步骤,分析研究数据,形成研究报告。4 以信息技术课程为平台来评价学生的科学研究能力。常见的能力评价方式有哪些?使用那种方式来评价学生的科学研究能力较为科学,评价的量规及指标如何设计?信息技术学科具有极强的实践性,如何利用信息技术学科优势,全面地、客观地评价学生的学习过程与学习成果?
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2 相关工作
 
本研究主要是研究如何通过信息技术课程培养学生的科学研究能力。基于研究目的,本文从研究能力的概念及结构,不同学科培养学生能力的教学实践,学生能力的评价方法,信息技术学科研究成果四个角度进行了文献的收集及整理
 
2.1 中学生科学研究能力的概念及结构
国外研究者对科学研究能力的认识持两种观点。1 科学研究能力是过程技能的集合2 科学研究能力是一种科学思维和科学推理能力。前者根据科学研究的流程,将其分解为前后相关的各个活动过程,然后对应每个活动过程将科学研究能力映射分解成一些独立的技能,如 观察技能、推理技能等;后者重视科学研究的整体性,强调个体的实验设计能力及证据评价的能力。20 世纪 90 年代起,西方社会开始探索从以职业技能为导向的教育目的,转化为重视学生需求的教育目的,兴起以“科学素养”“研究能力”等为关键字的教育探索与改革。1996 年美国国家科学院提出《国家科学教育标准》,明确学校教育需要培养学生科学能力,提高学生科学素养,其中将科学素养进行了如下定义:“科学素养就是个人进行决策、参与公民与文化事务、从事经济生产所必备的知识以及对科学概念与过程的理解,同时还包括一些特定的能力”[4]。英国课程指导文件《全国学校课程》提出关于科学素养的能力培养应包括“科学应用能力、科学调查能力、科学交流能力、自我教育能力、科学创造能力”[5]。2003 年德国颁布全联邦性、为能力发展为导向的学科教育标准,提出发展学生相应学科的能力要求,能力标准按三个维度设计:过程、内容、水平[6]。澳大利亚昆士兰州的课程教学目标中提出“培养学生科学素养,使学生投入未来澳大利亚的科学事业”,将学生应具备的能力大致分为:科学思维能力,创新能力,实践应用能力,观察能力,表达能力,操作能力,研究能力[7]。随着时间推移到 21 世纪,关于未来社会需要什么样的公民,公民应该具备怎样的素养与能力,各国各组织进行了广泛的调研和探索,进一步将培养学生科学能力凝练为培养学生的核心素养(关键能力)。2001 年美国教育技术 CEO 论坛在它的第 4 季度报告提出 21 世纪的能力素养,包括基本学习技能、信息素养、创新思维能力、人际交往与合作精神、实践能力[8]。2003 年 OECD 颁布《核心素养促进成功生活和健全的社会》一文,基于“关键能力的界定与选择”的研究,提倡学生的关键能力由三类九种能力构成:使用工具进行沟通的能力(使用语言符号及文本沟通互动的能力;使用知识与信息沟通互动的能力;使用技术沟通互动的能力);在异质集体交流的能力(构筑与他者关系的能力;团队合作的能力;处理与解决冲突的能力);自律地行动的能力(在复杂的大环境中行动与决策的能力;设计与实施人生规划、个人计划的能力;伸张自己的权益、边界与需求的能力)(图 2.1)[9]。美国关于“21 世纪型能力”提倡学生形成:学习能力与革新能力(批判性思维,沟通能力;协同能力;创造能力;);信息、媒体与技术能力;生存能力与职业技能[10]。2013 年日本国立教育研究所提出“21 世纪型能力”的框架:基础力(语言力;数理力;信息力)思考力(问题解决力;发现力;创造力;逻辑思维;批判性思维能力;元认知;适应力)实践力(自律性活动的能力;人际关系形成的能力;社会参与力;对可持续的未来的责任)(图 2.2)[9]。
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2.2 研究能力的教学实践方案
1998 年,欧盟各国如波兰、法国、德国、挪威、英国提出把欧洲的教育和培训制度建立在“知识经济化和数字化”的基础上,提倡理论联系实际,让学生学习更加贴近现实生活,运用直观和项目式解决问题的教学方法。美国自颁布《国家科学教育标准》以来,明确科学探究是教育的核心,探究式的学习是学生建立个人能力,探索认知世界的主要方法,教师通过选择于有利于培养学生实践能力和创造能力的教学内容和方法,用较长的时间周期完成一个单元教学。在完成的过程中,学生会自主的选择课题,分析思辨,动手设计规划,交流评价,在学习的过程中思维方式在提高改变,分析设计能力在提升增强,学生养成了乐于研究勤于研究的好习惯。英国通过“生命进程及生物”“物质及其属性”“物理过程”等模块化教学内容,让学生真切地展开科学探究,从而培养学生进行科学探究所需要的知识、技能和理解力。我国近二十年来,众多研究者聚焦探索某一种研究能力的在教学中的实践方法。王海红设计了教学实验,探究如何培养学生的创造性科学问题提出能力。实验中他分别采用讲授式教学、探究式教学、讲授+探究式三种方式对学生进行教学,通过问卷调查,得出结论:讲授+探究式教学对创造性科学问题提出能力的影响显著高于其他两种方式,尤其在思维流畅性、思维独创性上显著高于另外两种教学方式,能有效促进学生提出问题能力的发展[18]。乐清富针对我国学生“提出问题”能力较差的现状,采用激发学生“提出问题”的动机、教师示范提问、培养学生“提出问题”的思维、结合教材内容创设问题情境、采用相对应的教学模式等策略,进行探索,发现:以上策略分别对提高中等数理基础、较高数理基础、较差数理基础的学生的“提出问题”能力效果为极其显著、显著、接近显著水平[19]。冯巨章认为开放式教学传授学生解决新问题和探究新知识的途径和方法,就是在培养学生的研究能力。开放式教学可以激发学生的智力活动,促进学生形成独立思考的习惯,帮助学生认识发现真理的过程,培养学生的科研动机。具体可以通过教师以培养研究能力为导向,合理进行教学设计;利用案例分析,专题讨论等多种形式提高学生参与研究的兴趣;创设问题情境,训练学生解决问题思维能力;改革考核办法,引导学生重视研究能力的提高四个途径来实现[20]。刘友霞在《高中生问题解决能力发展的实证研究》中调查了高中生问题解决能力的现状,总结影响高中生问题解决能力发展的四大因素为:知识水平、实践经历、学校教育和个体特征,其中实践经历是最重要的影响因素[21]。该研究从政府的政策制定、学校的教育改进、学生个体、家庭和社会四个方面,提出了培养高中生问题解决能力的实践建议。其中在学校的教育改进部分建议教师:培养学生问题意识,引导学生合作探究,利用迁移策略促进问题解决,开展活动增加学生问题解决的实践经历,注重非智力因素,提升学生积极性、增强自我效能感、训练意志和挫折耐受能力。以上研究成果,学者针对学生应具备的某一项研究能力,如问题提出能力,实验实践能力,信息收集能力等为研究目标,结合自己的教学实践,立足于课堂和学科特征,切实地提出实践建议和方案。
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3高中学生科学研究能力模型的建构..........19
3.1高中生科学研究能力模型探索视角.........19
3.2能力模型探索性因子分析..............28
3.3高中生科学研究能力模型的建构.............31
4高中信息技术课中培养学生科学研究能力的教学设计...........39
4.1设计的准则.....39
4.2基于科学研究能力培养的信息技术课堂教学方法.......39
4.3教材内容与能力维度的对应关系.............40
4.4基于科学研究能力培养的信息技术教学设计模型.......43
4.5教师活动与学生活动...........46
4.6教学评价设计............49
5培养学生科学研究能力的高中信息技术课程实践........52
5.1实践目的与对象........52
5.2实验班对照班学情分析.......52
5.3实验变量分析............54
5.4实践方案.........54
5.5实践内容.........55
5.6认知研究类教学实践案例..............55
5.7项目设计类教学实践案例..............64
 
5 培养学生科学研究能力的高中信息技术课程实践
 
5.1 实践目的与对象
实践目的:探讨在教学中实施基于科学研究能力培养的信息技术教学设计,学生的相关能力能否获得发展与提高。实践对象:以树德中学外国语校区高2016级一班学生共43人为实践对象,即实验班。以树德中学外国语校区高2016级四班学生共45人为参照对象,即对照班;
 
5.2 实验班对照班学情分析
 
5.2.1 学前成绩对比
在具体实施教学实践前,为确保实验班与对照班学生的基础水平一致,首先从教务处获取了实验班与对照班入学第一次月考成绩,选择语文与数学科目作为参考进行比对分析。采用 spss17.0 对实验班,对照班的语文及数学成绩进行独立样本 T 检测,得到图 5.1 及图 5.2。数据显示,实验班语文成绩平均分为 64.28,对照班为 66.09,方差方程的 levene检测 sig 值为 0.209,可以视为方差相等,t 检验 sig 值为 0.273,大于 0.05,说明实验班与对照班在语文科目上无显著差异;实验班数学平均分为 81.09,对照班为 79.64,方差方程的 levene 检测 sig 值为 0.176,可以视为方差相等,t 检验 sig 值为 0.703,大于 0.05,说明实验班与对照班在数学科目上无显著差异。说明学生在识记理解,分析综合,表达应用,运算求解,数据处理等方面水平较为接近,可以进行教学实践对比。
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总结
 
经过为期 1 年的理论研究和 3 个月的教学实验,本研究从理论到实践,采用多种研究方法,充分利用信息技术课程特点,尊重学生需求,借鉴前人的研究成果,围绕研究目的与研究内容,解决了以下问题:
1 构建中学生科学研究能力的维度。通过大量的文献资料和调查研究,本文选择了体现信息技术过程,与信息技术课程核心素养有共性的关键性能力,构建中学生科学研究能力维度,分别为:问题意识、信息意识、实践意识、数据意识、交流表达意识。阐述了信息技术课程能有效培养学生科学研究能力,对学生个体在未来社会的生存与发展起重要作用,有着不可替代的价值与意义。
2 构建了培养中学生科学研究能力的信息技术教学模式。通过对新课程教育改革思想指导下的信息技术教材内容进行分析,将信息技术教学内容归纳为认知研究类与项目设计类,以中学生科学研究能力为指导,设计基于培养中学生科学研究能力的信息技术课程教学模式。将课堂应用流程分为六个阶段:情境展开——需求分析——信息采集——设计方案——实践并形成成果——评价总结。每个教学阶段对应一两种研究能力的培养。新版教材以方法思路的训练为主,将具体的教学内容与教学组织形式留给教师把握,本研究将能力培养落实到具体的可操作、可评测课程中,为一线信息技术教师处理教学内容,组织课堂提供了参考。
3 开展了实践验证。通过行为研究法,本研究在树德中学外国语校区 2016级中实施了对比教学,通过对学生活动作品分析,验证了基于培养学生科学研究能力的信息技术教学模式能够协助学生了解科学研究的方法与步骤,建立科学研究精神,提高学生的思维水平,实验班学生在问题意识、信息意识、实践意识、数据意识、交流表达意识五方面都较对照班有显著提高。
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参考文献(略)