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1、手持技术支持下概念学习的“多重转化、比较建构”认知模型——以“温室效应”概念学习为例作者：王立新/钱扬义/李言萍/陈博殷/梁宏宇作者简介：王立新，钱扬义，李言萍，陈博殷，华南师范大学化学与环境学院（广东广州510006）；梁宏宇，华南师范大学心理学院（广东广州510631）o原文出处：《电化教育研究》（兰州）2017年第201710期第100-105,128页内容提要：理科教学中涉及很多抽象概念，学生无感性认识基础，在现有的认知发展水平上难以科学感知与建构这些概念。手持技术是一种先进的教育信息技术，能定
2、量采集理科教学中的各种常见数据并呈现直观可视的曲线图像，将其作为认知工具有助于学生克服抽象概念学习中的认知难点。文章根据认知建构主义学习理论，从心理学角度分析学习者如何借助手持技术实验进行抽象概念学习，首次提出“多重转化、比较建构”认知模型，该模型认为手持技术支持下的概念学习是陌生概念到认知结构已有概念之间的转化,一般物质到具体物质之间的转化，定性认知到定量认知的转化，数据认知到图像认知的转化以及在比较参照中进行抽象概念建构等认知过程。并以“温室效应”概念学习为例，阐明该模型如何应用于教学实践，旨在丰富
3、手持技术在概念认知领域的研究内容，并为教育信息化进程中科学有效开展基于手持技术的信息化概念教学提供参考依据。期刊名称：《中学化学教与学》复印期号：2018年01期关键词:手持技术/认知建构主义/认知模型/温室效应标题注释：【基金项目】广东省质量工程项目“化学教学论数字化化学实验精品资源共享课”（项目编号：C1085052）o信息技术的快速发展，各类信息技术的交叉与融合，为教育的创新提供了巨大空间,知识感知与建构方式也在教育信息化进程中产生了重大变革［l-2］o手持技术是一种先进的教育信息技术,是由数据采
4、集器、传感器和配套的软件组成的定量采集数据并能与计算机连接的实验技术系统,该系统已广泛应用于理科教学领域［引。理科教学中涉及很多抽象概念，学生无感性认识基础，在现有的认知发展水平上难以科学感知与建构这些概念。手持技术具有定量化、可视化、实验操作过程与动态曲线可同步录像并反复播放等特点，将其作为认知工具，有助于学生克服抽象概念学习中的认知难题［4・5］。手持技术在理科教学中的应用研究多偏向实验探索、教学探讨、理论探讨、课题探究等,对学生开展手持技术实验时的认知过程硏究较少［6・8］。虽有实证硏究表明手持技
5、术可以促进抽象概念的学习［9-10］，但尚未有硏究专门从认知心理学层面探讨学习者如何借助手持技术实验进行抽象概念学习。基于以上背景,本文根据认知建构主义学习理论,在前人硏究的基础上首次提出手持技术支持下概念学习的"多重转化、比较建构"认知模型，并以〃温室效应"概念学习为例，阐明该模型如何应用于教学实践,试图解决以下问题：学生通过手持技术实验建构抽象概念有着怎样的认知过程？手持技术在抽象概念建构中有着哪些独特作用？本文旨在丰富手持技术在概念认知领域的研究内容，并为教育工作者呈现学生在手持技术支持下的概念认
6、知规律，进而在教育信息化进程中科学有效地开展基于手持技术的信息化概念教学。二手持技术支持下概念学习的〃多重转化、比较建构"认知模型的建构（-）理论基础手持技术支持下概念学习的〃多重转化、比较建构"认知模型以认知建构主义学习理论为基础。该理论的学习观认为,学生不是被动的信息吸收者,而是意义的主动建构者，夕卜在信息的意义是通过学习者新旧知识的反复相互作用过程建构起来的,学习并不是信息的简单积累,还包括由于新旧经验的相互冲突而引发的观念的转变和认知结构的重组［11］。先行组织者是先于学习任务本身呈现的一种引导
7、性材料,能清晰地与认知结构中的原有观念和新的学习任务关联［12-14］。（二）模型建构概念是思维的基本形式,是人脑对客观事物的本质特征的认识。内涵和外延是概念的两个基本逻辑特征，它们的辩证统一构成概念的基本内容，内涵是概念所反映对象的本质属性,夕卜延是指具有概念所反映本质属性的对象［15］。按照美国教育心理学家加涅对学习水平的分类,概念学习是原理与规则学习、问题解决学习的先决条件,科学掌握概念的内涵与外延对学生后续阶段的学习发展非常重要。在信息时代的大环境下，技术为师生提供了良好的学习环境和学习氛围［1
8、6］。根据学生认知发展规律设计的手持技术实验可直接作用于概念的本质属性（内涵）,让学生在定量、实时、直观的客观事实中感知与建构概念。学生在学习目标概念之前，已经掌握了大量与之相关的日常概念及科学概念，这些概念可作为先行组织者与目标概念相联系。教学中利用手持技术帮助学生建构目标概念时，首先要寻找到学生认知结构中已存在并且与目标概念相关联的两类先行组织者：关联属性和关联载体，接下来需要通过手持技术某一属性传感器将两类先行组织者结合起来，精确测量
