初中学生空间与图形认知技能获得的教学策略研究

摘要

认知技能是个体在认知领域解决问题的一种能力，与一般解决问题的能力相比，这种能力是问题解决者通过对问题情境的认知并运用概念、规则解决认知领域问题的能力。认知技能既包括利用习得概念、规则解决问题的能力，也包含对相关概念、规则情境适用性的认知监控能力。 认知技能获得则从动态性的纵向层面来探讨认知技能的学习过程，指个体在特定领域的认知任务中从陈述性规则习得、陈述性规则程序化到程序化规则条件化的完整过程。对认知技能获得过程的研究有利于深刻理解认知技能的实质，有利于认知技能获得的教学设计。 教学策略是教师知识结构的核心组成部分，是教师指向教学目标并适应学生学习需要的教学行为方式，教学策略是将教学理论转化为教学实践的桥梁。 基于国内外已有研究，本研究提出了集学习过程、教学过程和认知技能获得阶段于一体的认知技能获得的生态化系统化的教学模型；综合认知负荷理论、建构主义学习理论、情境认知理论和迁移的ACT-R理论，提出并详细探讨了教学材料表征策略(数形分离、数形整合和目标任意)、练习材料的结构变异和问题生成策略以及条件认知和教学反馈策略分别对认知技能获得不同阶段学习的有效性。由此构成本研究的三项基本研究： 研究一：通过初中数学空间与图形样例教学材料的数形分离与常规教学、数形分离与数形整合、目标确定与目标任意的教学表征策略的比较研究，探讨了其对陈述性规则获得过程(质的分析)和结果(量的分析)的影响。 研究二：分别探讨练习材料的结构变异和问题生成表征策略对技能程序化的影响，我们既从量的层面也从质的层面探讨教学策略对认知技能熟练化的影响。 研究三：从技能迁移的角度探讨条件认知和教学反馈策略对认知技能条件化的影响，在此阶段，学习者将自己习得概念、规则的运用指向课堂教学情境之外的生活化空间与图形问题，既强调技能在相似情境中的运用，也重视在不同情境中的运用。 通过上述三个方面的探讨，本研究得出了如下结论： 1．与传统数学空间与图形“讲授+练习”的教学程式相比，以样例表征的空间与图形教学材料，能更好地促进四边形相关概念、规则的学习。 2．与数形分离的教学材料相比，数形整合的教学材料表征可以节省学生学习同样材料的时间，而且也能促进学生概念和规则的学习。 3．在空间与图形问题解决中，目标任意的教学表征策略比目标确定的表征策略能更为有效地促进认知技能获得初期陈述性规则的习得，是对概念、规则学习以及思维灵活性培养的一种非常有效的教学策略。 4．在认知技能获得的程序化阶段，与低变异的材料表征相比，高变异的材料表征能更有效促进认知技能由陈述性形态向程序性形态转化，这种促进效应对高成绩者学生群体显得更为明显和有效。 5．与问题外加的教学策略相比，问题生成的教学策略训练能有效促进个体解决问题的能力，其中问题生成策略的训练对高成绩者的解题效应更为明显，而如何生成问题的训练则明显改善了低成绩者生成问题的表述方式。 6．与低清晰的教学表征策略相比，以“如果/那么”规则表征的高清晰教学材料在四边形面积计算的远近迁移测验中均出现迁移效应，而且在远迁移测验中的迁移效应更为明显。 7．在微量式、指错式、过量式和纠错式四种教学反馈策略中，纠错式反馈比其它三种反馈策略在远近迁移的测验中稳定地促进了被试的迁移成绩，是一种简便易行且非常有效的教学反馈策略；四种反馈策略中，微量式和指错式反馈策略效果最差。 8．本研究构建的集学习过程、认知技能获得阶段及促进认知技能获得教学策略于一体的认知技能获得的教学模型是可行的、合理的。 认知技能获得是学生学校学习的主要任务，认知技能获得的教学策略研究是教学心理学及教学有效性研究关注的永恒主题；认知技能获得过程及其教学策略探讨有利于洞察知识获得过程的实质，深刻理解现代知识分类的性质，为认知技能获得的教学设计、优化教学情境、促进高效率教与学提供理论支撑和方法指导。 本研究的创新点：第一，提出了将学习过程、认知技能获得阶段及促进认知技能获得的教学策略整合于一体的认知技能获得的教学模型；第二，尝试从认知技能获得的全程研究促进技能获得的教学策略；第三，提出了阶段适用性和有效性的主策略，即教学材料表征策略、练习变异与问题生成策略以及条件认知与反馈策略，不同阶段的教学策略虽然难以截然分开，但它们有着特定阶段的技能促进功能；第四，探讨了促进认知技能迁移的条件化认知教学策略，这种策略既重视对问题情境条件的认知，又将问题情境条件与个体的产生式表征贮存联系起来；第五，系统探讨了初中数学空间与图形领域学生认知技能获得的教学策略促进效应，在国内的同类研究中，具有前沿性和探索性特点。

目录

文摘

英文文摘

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Ⅰ研究背景和问题的提出

1前言

2文献综述

2.1认知技能获得及其相关概念

2.2认知技能获得的教学策略

3认知技能获得研究存在的问题

3.1研究范畴和内容方面存在的问题

3.2研究手段方面存在的问题

Ⅱ研究设计

1研究目的

2研究假设

3策略选择和安置

4研究思路

5教学模型

6教学实验设计

6.1教学实验模式

6.2变量

6.3实验教学班级(被试)的选择

6.4实验时间

6.5结果处理方法

Ⅲ认知技能获得过程的实证研究

研究一样例教学材料的表征策略对陈述性规则获得的影响

实验1样例表征策略与常规教学程式对陈述性规则获得的影响

实验2样例的数型分离与数型整合表征策略对陈述性规则获得的影响

实验3样例的目标确定与目标任意表征策略对陈述性规则获得的影响

研究二练习材料的结构变异和问题生成策略对技能程序化的影响

实验4练习材料的结构变异策略对技能程序化的影响

实验5教学材料的问题生成策略对技能程序化的影响

研究三产生式规则条件认知和教学反馈策略对认知技能迁移的影响

实验6产生式规则条件化认知教学策略对认知技能迁移的影响

实验7不同水平的反馈对认知技能迁移的影响

Ⅳ总讨论

1样例表征方式在数学空间与图形学习中的效应

1.1空间与图形学习中样例表征的局限性

1.2空间与图形学习中样例表征的有效性

2体现教学策略的样例教学材料和测验材料的编制

2.1教学材料的编制

2.2测验材料的编制

2.3测验内容参考答案的制定

3关于认知技能获得的教学实验处理

3.1被试选择

3.2实验过程控制

3.3学生解题过程分析

4促进认知技能获得的教学策略

4.1从认知技能的获得过程看学生解决问题能力培养上的缺失

4.2促进认知技能获得的教学策略的制定和选择

5本研究的理论支持和研究特色

5.1本研究的理论支持

5.2本研究的特色

6本研究存在的问题和今后的方向

Ⅴ总结论

Ⅵ参考文献

附录

附件1 实验1教学、测验材料及参考答案

附件2 实验2教学、测验材料及参考答案

附件3 实验3教学、测验材料及参考答案

附件4 实验4教学、测验材料及参考答案

附件5 实验5教学、测验材料及参考答案

附件6 实验6起点（期中）测试题、教学、测验材料及参考答案

附件7 实验7教学、测验材料及参考答案

附件8 四边形起点测试题、参考答案及“课程标准”

后记