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解释错误样例学习模式的研究

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摘要

1.绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外相关研究现状

1.2.1 基于错误的教与学

1.2.2 样例学习

1.2.3 自我解释

1.2.4 学习反馈

1.3 研究目的与研究内容

1.4 论文的组织结构

2.解释错误样例学习的理论基础

2.1 解释错误样例学习模式的理论基础

2.1.1 认知理论

2.1.2 错中学的相关理论

2.1.3 自我解释的理论基础

2.2 基于设计的研究

2.2.1 定义与特征

2.2.2 与其他研究方法的比较

2.3 基于设计的解释错误样例学习模式的研究

2.4 本章小结

3.基于变异理论的错误样例设计

3.1 减法知识

3.2 基于变异理论的错误样例设计

3.2.1 变异理论

3.2.2 错误类型的选择

3.2.3 错误样例间特征设计

3.3 结构化自我解释

3.4 研究问题

3.5 研究方法与过程

3.5.1 实验设计与对象

3.5.2 实验材料

3.5.3 实验过程

3.6 实验结果与分析

3.6.1 对概念性知识的影响

3.6.2 对程序性知识的影响

3.6.3 对学习者态度的影响

3.7 总结与讨论

3.8 本章小结

4.合作解释错误样例学习

4.1 合作解释错误样例学习

4.1.1 以合作方式开展样例学习的相关研究

4.1.2 合作解释错误样例学习

4.2 研究问题

4.3 研究方法与过程

4.3.1 实验设计与对象

4.3.2 实验材料

4.3.3 实验过程

4.3.4 数据分析

4.4 研究结果与分析

4.4.1 对概念性知识的影响

4.4.2 对程序性知识的影响

4.4.3 对认知负荷的影响

4.4.4 对学习者态度和自我效能的影响

4.5 总结与讨论

4.6 本章小结

5.解释错误样例学习模式中的反馈机制

5.1 个性化层级反馈

5.2 研究问题

5.3 研究方法与过程

5.3.1 实验对象

5.3.2 实验材料

5.3.3 实验工具——评分标准

5.3.4 实验过程

5.4 研究结果与分析

5.4.1 评分标准的信度分析

5.4.2 对概念性知识的影响

5.4.3 对程序性知识的影响

5.4.4 错误分析

5.4.5 反馈机制的效果分析

5.5 总结与讨论

5.6 本章小结

6.解释错误样例学习模式的应用

6.1 内容优先的系统设计

6.2 系统架构

6.3 系统功能与活动流程

6.3.1 创设情境

6.3.2 样例派发规则

6.3.3 活动流程

6.3.4 教师的管理功能

6.4 本章小结

7.总结与展望

7.1 研究工作总结

7.2 教学启示与建议

7.3 未来工作展望

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文、科研成果等

致谢

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摘要

新课程改革强调以人为本,注重培养和发展学生的主体意识,倡导自主、合作、探究的学习方式。而传统教学仍以教师为中心,采用“教师讲授+学生练习”的模式,教师只有在进行补救教学时才会对学生的错误进行分析,导致学生进行了大量练习却收效甚微。
  而有学者提出如果学生可以识别错误并得到适当反馈,可使其对所学习的知识领域有更深、更延续的理解。因为错误可作为“探究的跳板”,调动学习者探究的积极性,通过产生认知冲突引发思考。美国国家数学教师协会也提出通过分析错误能够提高数学推理能力。错误样例学习正是受到这一思想的影响,在样例学习的基础上发展而来的一种新的学习模式。研究表明错误样例学习对于知识的获取和迁移有正向的促进作用。但是,现有的研究仍然存在以下问题:(1)缺乏对错误样例学习进行系统性研究;(2)忽视错误样例的设计对学习效果的影响,致使学习者难以发现错误及其背后的原因;(3)无法引导学习者对错误做出有意义有深度的解释,导致其难以发掘错误背后的规则和原理;(4)缺少对先备知识不足的学习者的支持和帮助,使其无法独立反思错误。
  针对这些问题,本文围绕解释错误样例学习模式的构建,对错误样例的设计方法、解释错误的模式以及反馈机制三方面内容展开研究,探讨了解释错误样例学习的理论基础,采用基于设计的研究方法对该模式进行系统性研究。具体的研究工作和成果主要体现在以下几方面:
  (1)提出一种基于变异理论的错误样例设计方法。该方法是指在对学习内容深入分析的基础上,首先根据学习目标确定样例的关键特征,再结合学习者的常见错误设计错误样例中的错误类型,之后通过样例各特征间相似性和差异性变化设计错误样例组。本文采用实验法来验证该设计方法的有效性,以三位数减法为学习内容,使用该方法设计了36个减法错误样例,将参与实验的三年级学生分为实验组和对照组,分别进行错误和正确样例学习,要求错误样例组学生对错误进行识别和纠正,并对错误原因做出结构化自我解释。结果表明错误样例学习帮助学习者获取概念性和程序性知识,促使知识迁移和保持,除此之外,还可以促使学习者更加积极地面对错误。
  (2)提出合作解释错误样例学习。在合作学习理论与认知冲突解决理论的指导下,提出合作解释错误样例学习模式。为探究其对低龄学生减法学习的影响,本文设计实施了一个包含样例类型和学习情境两个因素的实验,该实验的结果进一步证实解释错误样例学习的有效性,同时表明合作样例学习能促使知识迁移,使其更牢固地记忆和运用知识,且能够提高学习者处理错误的信心。同时从认知负荷的角度对实验结果进行了解释。
  (3)提出针对错误样例学习的个性化层级反馈机制。该反馈机制包含最小反馈、轻量级和重量级对比式元认知反馈以及详尽反馈,这四种反馈逐层递进,相互依赖,所包含的信息量以及对学习者思维过程的侵入性逐渐增加。当学生在学习过程中遇到困难时,根据其作答情况提供相应的反馈。为探究该反馈机制的效果,本文以小学二三年级低能力学生为实验对象,设计实施了一个实验研究,并采用质性和量化相结合的研究方法。结果表明在反馈的帮助下,解释错误样例学习促使学习者加深对知识的理解,减少错误,消除迷思概念,同时指出个性化层级反馈机制帮助低能力学习者学会反思错误,对错误做出有意义的解释。对比式元认知反馈能够帮助学习者学会识别错误的类型,推测错误的计算过程。
  (4)在内容优先设计方法的指导下,并在以上研究结果的基础上,设计开发了一个解释错误样例在线学习系统。该系统通过创设游戏化学习情境以进一步提高学习者的学习动机;采用基于变异理论的错误样例设计方法建立样例库,并依据学习者的能力制定适应性样例派发机制;以解释错误样例学习为主要学习活动,引导学习者以合作学习的方式通过识别、纠正和解释错误来获取知识,提高知识迁移能力;同时为教师提供监控学生学习过程等管理功能。

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