应用信息技术促进气象科学探究性学习实证探究

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1、应用信息技术促进气象科学探究性学习实证探究［摘要］数字化微型气象站是一种基于手持技术的先进的便携式气象数据采集系统。着眼于如何将信息技术（数字化微型气象站）更有效地应用于现行新课程的研究性学习；研究信息技术支持下，学生使用数字化微型气象站进行气象学习的知识建构情况、数字化微型气象站在研究性学习中对培养学生科学探究能力的作用。在“活动理论”的指导下，设计研究性学习课题，并通过准实验研究法（非对等前后测实验设计）、问卷调查法、观察法（参与型观察与半结构型观察法相结合）、访谈法等方法进行实证研究。得到的结论为：（

2、1）作为数字化认知工具，数字化微型气象站在学生学习气象知识的过程中促进他们的知识建构；（2）与传统学习环境下的学生相比，参与基于数字化微型气象站研究性学习的学生的科学探究能力显著提高。［关键词］数字化微型气象站；手持技术；研究性学习；知识建构；科学探究能力［中图分类号］G434［文献标志码］A［作者简介］彭豪（1985—）,男，广东广州人。助理讲师，硕士，主要从事信息技术与课程的整合、手持技术探究实验研究。一、背景2004年，我国实施中小学新课程改革。新课程的科学教育目标是提高学生的科学素养，促进学生的科学

3、素质。在新理念下，科学课程强调培养学生进行科学探究所需要的能力，增进对科学探究的理解；学生通过科学探究等方式学习科学知识与技能。随着信息技术的飞速发展，新课程改革同时重视培养学生的信息素养和分析、解决问题的能力。可见,新课程的新理念突出表现在：在传授科学知识的同时，注重科学探究能力、信息素养的培养。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》（以下简称《纲要》）也提出：强化信息技术应用；提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果；鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习

4、，增强运用信息技术分析解决问题能力。研究性学习是学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动，属于校本课程的范畴。为符合新课程理念以及《纲要》的要求、达到科学教育的目标，研究性学习的设计与实施必须以先进的教学理念为指引、以信息技术作支持，立足于促进学生学习方式的转变和知识的建构。然而，目前在气象科学研究性学习方面，信息技术利用率较低，教学方式仍停留在传统的讲授式，缺乏探究性。利用信息技术进行气象科学研究性学习，促进学生科学知识建构，

5、培养其科学探究能力，正是解决以上问题的有效途径。［1］基于此，笔者开展了运用信息技术促进气象科学研究性学习的研究。二、理论支持（一）知识建构理论知识建构理论认为，知识建构是指学习者针对学习任务，在原有认知结构或经验的基础上，通过旧知识与新获得的信息的互动，对原有的知识经验进行改造、重组，使之产生新的有意义的关联，或创造新的意义，并以自己的方式对新信息的理解和建构其意义的过程和结果。［2］知识建构是一个能动地建构图式的过程。所谓“图式”是指围绕某一主题组织起来的知识的表征和储存方式。图式的建构涉及两个基本过程

6、：“同化”与''顺应”。'‘同化”是主体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内去的过程；“顺应”是指外部环境发生变化，而原有认知结构无法同化新环境提供的信息，引起认知结构发生重组和改造，通过调节本身的认知结构，使其与外界环境信息相适应的过程。经过“同化”与“顺应”使“图式”越来越接近客观世界的图像。：3］知识建构的方式主要包括：（1）操作性建构，是指以动手操作的方式建构新知识，表现为学习者操作技能的发展和动作图式的形成；（2）观察性建构，是指学习者通过观察别人的操作或观察对事物的模拟来实现自己对知识

7、的建构，表现为学习者表象图式的形成；（3）言语性建构，是指通过对语言或文字进行逻辑延展或意义同化与顺应来发展思维技能和认知图式；（4）社会性建构，是指通过与他人进行沟通等社会性活动获得知识的过程，表现为他人对自己认知的暗示或激励。（二）活动理论“活动理论”是以“活动”为逻辑起点和中心范畴来研究和解释人的心理的发生发展问题的心理学理论。它的假设与“建构主义”、“案例教学”、“情境学习”和“社会认知”等理论相一致。［4］作为教学活动设计的新理论框架（如图1所示），它可以提供一个清楚的操作架构。基于活动理论的学习

8、环境设计过程包括：（1）明确活动系统的目的,即理解活动产生的情境、主体的动机及其对活动系统所感知的矛盾；（2）分析活动系统，即明确活动的主体、相关共同体，确定客体；（3）分析活动结构，即明确活动本身，把活动分解为行动和操作；（4）分析工具和中介，即确定可用的工具、模式、理论或标准化方法、活动中使用的规则、各种角色的作用；（5）分析情境，即明确内在的或主体驱动的情境、外在的或共同体驱动的情境；（6）分析系统的动态特