桌面虚拟实验中学习者知识建构和迁移的影响因素研究

论文摘要

随着知识更新周期的缩短以及知识含量的不断增加,学习者必须进行更有效的、高水平的学习,才能适应复杂多变的时代环境,知识的高效获取与应用也就变得尤为重要。学习者的学习包括获取知识、行为方式和技能等,也包括将所习得的知识、行为方式和技能等应用于问题情境及问题解决中,这个过程就是知识的建构和迁移。以计算机为核心的信息技术的发展,为学习者获取、建构和迁移知识创造了良好的条件。信息技术中的桌面虚拟实验技术通过计算机的建模、模拟以及对虚拟现实场景的重现,使学习者能获得虚拟实验、虚拟旅行、虚拟参观、虚拟训练等仿真体验和新的思维启迪。在培养学习者的实际操作能力、问题解决能力及创新能力等方面,实验教学在整个教学过程中发挥着至关重要的作用。随着计算机及网络技术的飞速发展,桌面虚拟实验技术迅速地崛起并日渐成熟,在实验教学中发挥着愈来愈重要的实践作用。桌面虚拟实验是一个集成各种不同技术与工具的信息化、网络化的实验环境,具有良好的教育应用前景和极大的发展潜力。目前,运用虚拟实验辅助或部分替代传统实验教学,能缓解实验教学的压力,提高实验教学的质量与成效。本研究针对桌面虚拟实验中学习者知识建构与迁移这一问题进行了探讨。首先,阐述了研究的背景与意义,在对文献调研与国内外虚拟实验研究现状进行分析的基础上确定了本研究的研究方向与维度；其次,阐述了桌面虚拟实验的内涵、特征、应用于教学的必要性、桌面虚拟实验中知识建构的一般过程、作用层面及知识建构的原则和一般评估方法等内容,并探讨了知识迁移的表现层面及迁移发生的条件;第三,阐明了相关学习理论对桌面虚拟实验应用于实验教学中的指导意义,阐明了桌面虚拟实验在实验教学中的作用,分析了桌面虚拟实验的特性、在教学应用中的特点及其与知识建构、知识迁移的关联性,并对国内虚拟实验的应用现状进行分析,发掘现有桌面虚拟实验存在的问题及学习者在运用虚拟实验学习所遇到的困难,在此基础上提出本研究的研究假设：第四,在理论研究的基础上,结合桌面虚拟实验案例《中学电路虚拟实验》进行前期的问卷调查及数据统计,依据本研究提出的三个研究维度对桌面虚拟实验中学习者知识建构和迁移的影响因素进行定量分析与探究,并得出初步的研究结论,为学习者知识建构和迁移的促进建议与策略提供必要的支持；最后,结合桌面虚拟实验案例的分析及学习者在虚拟实验中学习体验的调查,以及桌面虚拟实验教学效用的实证研究,提出了促进知识建构与迁移的策略,并指出了研究中存在的不足,为后续进一步的研究研究确立了方向。本研究探讨的桌面虚拟实验主要是物理学科的探究实验,下一步的工作,将探讨桌面虚拟实验在不同的领域的教学应用以及知识建构和迁移促进策略教学效用的有效性分析,使得研究更趋科学与完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 相关主题的国内外研究现状
• 1.2.1 桌面虚拟实验
• 1.2.2 知识建构与知识迁移
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 文献研究法
• 1.3.2 内容分析法
• 1.3.3 调查研究
• 1.4 论文的篇章结构
• 2 桌面虚拟实验的理论概述
• 2.1 桌面虚拟实验概述
• 2.1.1 桌面虚拟实验的概念界定
• 2.1.2 桌面虚拟实验的要素及特征
• 2.2 桌面虚拟实验的理论基础
• 2.2.1 相关学习理论及其对虚拟实验教学的指导意义
• 2.2.2 桌面虚拟实验应用于教学的必要性
• 3 桌面虚拟实验中知识建构和迁移的理论概述
• 3.1 桌面虚拟实验中的知识建构
• 3.1.1 知识与知识建构
• 3.1.2 桌面虚拟实验对知识建构的支持功能
• 3.1.3 桌面虚拟实验中的知识建构过程
• 3.1.4 桌面虚拟实验知识建构的原则和评估方法
• 3.2 桌面虚拟实验中的知识迁移
• 3.2.1 知识迁移概念界定
• 3.2.2 桌面虚拟实验作用于知识迁移的层面及表现
• 3.2.3 影响迁移的条件及促进迁移的教学原则
• 4 桌面虚拟实验知识建构与迁移的相关影响因素分析
• 4.1 学习者因素
• 4.1.1 学习的动机
• 4.1.2 思维发展水平
• 4.1.3 原有认知结构
• 4.1.4 认知冲突
• 4.1.5 其它方面
• 4.2 教师的作用因素
• 4.2.1 教师的教学方法
• 4.2.2 教师的指导与帮助
• 4.2.3 教学组织形式
• 4.3 桌面虚拟实验系统的因素
• 4.3.1 所提供感性材料的丰富性
• 4.3.2 所模拟学习情境的真实性
• 5 桌面虚拟实验知识建构和迁移实证分析
• 5.1 案例介绍及实验教学方案的设计与实施
• 5.1.1 桌面虚拟实验案例介绍
• 5.1.2 实验教学方案设计与实施
• 5.2 实验数据的统计与分析
• 5.2.1 实验研究数据的总体分析
• 5.2.2 对学习者因素的定量分析
• 5.2.3 对教师因素的定量分析
• 5.2.4 对桌面虚拟实验系统因素的定量分析
• 5.3 知识建构与迁移的促进策略
• 5.3.1 加强基本知识和原理的教学，确立具体明确的教学目标
• 5.3.2 选择合适的教学方法，提高学生的实验意识
• 5.3.3 提供丰富的感性材料，激发学生的学习动机
• 5.3.4 加强新旧知识间的联系，强化学生原有认知结构
• 5.3.5 提高教师的指导和监控能力，促进学生的主动实践
• 6 研究结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.1.1 学习者的特质影响知识建构与迁移的水平
• 6.1.2 教师的引导影响知识的建构与迁移水平
• 6.1.3 实验系统的优劣影响知识的建构与迁移水平
• 6.2 研究中存在的不足与研究展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 实验后调查问卷设计
• 附录2 电压、电阻单元测试试题
• 附录3 电路连接后测试题
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢