數(shù)學多元表征學習的認知模型及教學研究.pdf

1、20世紀90年代以來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用，多元表征的研究成了認知科學、教育等領(lǐng)域的熱門話題。研究主題也逐漸從過去只關(guān)注實驗情境中多元表征對學習影響的研究，轉(zhuǎn)向日常教學情境中向多元表征學習和用多元表征學習的研究。同樣的，表征特別是多元表征的研究成為國際數(shù)學教育心理(PME)研究的主題。但綜觀國外研究，無論是理論研究，還是實踐應用，眾多研究問題亟待探討。 在國內(nèi)，在理論上，關(guān)于數(shù)學學習中多元表征研究只散見在數(shù)學問題解決

2、研究中。在教學實踐中，與之相關(guān)的研究，譬如信息技術(shù)與數(shù)學教學整合的研究，又需要從理論上深入研究。多元表征學習的認知理論，是建立多元表征教學理論的基礎(chǔ)，同時也是指導教學實踐的理論基礎(chǔ)。因此，數(shù)學多元表征學習的理論與實踐具有很大的問題域，而本研究課題僅僅是初步探討。 本研究主要從理論研究和實踐研究兩個方面展開，綜合運用多種方法進行三角驗證，增強研究的信度和效度。 在理論方面的工作，第一，基于新/雙重編碼理論、多媒體學習的認知

3、理論、數(shù)學符號表征理論、CPFS結(jié)構(gòu)理論，以理論思辨的方法為主，經(jīng)驗總結(jié)、個案分析方法為輔，建構(gòu)了一，個數(shù)學多元表征學習的認知模型，并詳細闡釋數(shù)學多元表征學習的認知過程與結(jié)果特征。第二，基于認知負荷理論、數(shù)學多元表征學習的認知模型，提出優(yōu)化數(shù)學多元表征學習的教學設(shè)計的基本原則與策略。 在實踐方面的工作，第一，以多因素真實驗方法為主，問卷調(diào)查、個案訪談方法為輔。以高中數(shù)學概念學習、樣例學習為載體，探討優(yōu)化數(shù)學多元表征學習的教學設(shè)計

4、原則與策略的“應然”意義與價值。第二，以準實驗方法為主，個案分析、問卷調(diào)查、訪談方法為輔，驗證了優(yōu)化數(shù)學多元表征學習的教學設(shè)計原則與策略的“實然”意義與價值。 本研究的主要結(jié)果： 1.提出數(shù)學多元表征學習的認知模型。數(shù)學多元表征學習的認知系統(tǒng)主要包括工作記憶和長時記憶兩個次級系統(tǒng)。其中工作記憶是對多元表征信息進行認知加工的場所，它將多元表征信息加工成言語碼和心象碼，并由淺層碼發(fā)展為深層碼，然后形成整合碼，最后累積地貯存在

5、長時記憶系統(tǒng)中的言語系統(tǒng)和心象系統(tǒng)中，言語系統(tǒng)貯存言語碼，心象系統(tǒng)貯存心象碼。言語系統(tǒng)與心象系統(tǒng)的交匯處則貯存整合碼。這個認知模型對數(shù)學多元表征學習的心理過程與現(xiàn)象有較強的解釋張力。 2.提出了優(yōu)化數(shù)學多元表征學習的八條教學設(shè)計原則：首先提出了優(yōu)化多元表征信息的五條原則：(1)信息打包原則：在設(shè)計數(shù)學教學內(nèi)容時，盡量將數(shù)學學習中多元表征信息設(shè)計成有意義的信息組塊或“信息包”。(2)空間鄰近原則：盡量使同一數(shù)學對象的敘述性表征和描

6、繪性表征在空間上鄰近或組合呈現(xiàn)，而非遠離或分離呈現(xiàn)。(3)時間臨近原則：盡量使同一數(shù)學對象的敘述性表征和描繪性表征在時間上同時或臨近呈現(xiàn)，而非異步或間斷呈現(xiàn)。(4)一致性原則：盡量使多元表征的信息結(jié)構(gòu)與被表征的數(shù)學對象的結(jié)構(gòu)成分保持一致，剔除與數(shù)學對象的結(jié)構(gòu)成分不一致的、無關(guān)的信息。(5)雙通道原則：盡量使“信息包”中具有雙感官通道形式的表征，而非一個感官通道形式的表征。 其次，提出了提高教學策略水平的三條原則：(1)策略認知原

7、則：盡量有意識地促進或增強學生運用認知策略和元認知策略進行認知操作。(2)積極情意原則：盡量創(chuàng)設(shè)學習環(huán)境，促進或增強學生積極的情意投入。(3)主動行為原則：盡量促進或增強學生積極主動地動手寫、動口說。 3.實驗研究表明：(1)優(yōu)化數(shù)學多元表征學習的教學設(shè)計原則與策略可以改善數(shù)學概念學習、數(shù)學樣例學習的過程與結(jié)果。(2)學生水平和教學設(shè)計方式是影響學習過程與結(jié)果的顯著因素。(3)與靜態(tài)組比較，動態(tài)組的教學設(shè)計方式更能改善學生的學習