未来课堂环境下的可视化教学研究

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导师姓名
张际平
学科专业
教育技术学
文献出处
华东师范大学   2014年
关键词
未来课堂论文  可视化论文  可视化教学模式论文  设计论文  应用论文
论文摘要

可视化与可视化教学因其本身具有的优势成为了教育研究者所关注的热点。本研究就是依据可视化教学本身的特点,并利用新的技术、新的理念和新的学习理论尝试构建新的教学模式,并进行实证研究。在教学模式的探索中加入了未来导向的思考,以创新为理念,以可视化为手段,以参与为目的构建了创新可视化参与式(iVEI)教学模式,为研究未来课堂概念下的教学体现提供了重要的应用思路和实证研究方法探索。本研究将认知科学、教育学和教育技术等学科的观点、技术、方法和工具用于可视化教学的研究。整合各种理论、运用各种方法手段成为本研究的一个重要特点。论文在通过分析未来课堂的研究、可视化技术的研究与发展、可视化教学的研究与发展、学与教理论的发展及应用的基础上,得出可视化教学的理论、技术和应用基础。通过对可视化教学相关模型及其发展的解析,提出了创新可视化参与式(iVEI)教学模式,并对该教学模式进行分析和应用研究,提出了iVEI教学模式教学应用的关键问题。论文的实证研究分为三个部分:可视化教学环境的设计与实现;iVEI教学模式的内容设计研究;iVEI模式的应用与评价研究。在可视化教学环境的设计与实现方面,本研究首先利用未来课堂的理念确定了可视化教学环境的设计理念与原则;然后在教学环境的师生问卷调查和教师访谈的基础上,结合对未来课堂相关的硬件技术(无线技术和屏显示技术)的分析,提出了可视化教学物理环境架构方案;在对软件需求进行分析与相应云平台技术的比较中确定了可视化教学软件平台环境构建的思路与方案;最后将可视化教学环境的软硬件方案在实验室中进行了实现,并设计体验课程对环境的接受度进行评测分析。在iVEI模式内容设计的研究方面,首先探讨了内容设计的策略,然后以教学内容设计为基础,设计了以不同可视化呈现方式为变量的两个眼动实验和一个脑电实验,并进行了眼动分析研究和脑电分析研究。得出了在教学内容可视化呈现设计中关键要素的作用,为iVEI教学模式在教学内容可视化设计方面提供参考。在iVEI模式的应用与评价研究方面,本研究首先构建了基于未来课堂的教学交互行为评测分析指标体系,然后以iVEI教学模式为指导,考虑内容设计和活动设计方面需要符合iVEI教学模式的理念,设计了初中语文、初中数学和初中信息技术三个课例,在未来课堂教学实验室进行准实验研究,并利用Interact软件对三个课例实施过程中的课堂互动行为进行了分析。可视化教学研究作为未来课堂应用层面的研究,对于教育技术学来讲是一个新的领域,是一个前瞻性的研究,也是一个探索性的研究。一个合适的可视化教学模式和相应的应用策略能很好把可视化理念应用于教学,也能成为未来课堂的设计与应用实践的重要组成部分。可视化教学研究可以为面向未来的人才创新思维的培养提供学习环境设计与教学活动设计支持。笔者希望,本研究所提出的创新可视化参与式教学模式和所尝试的新的研究思路和方法,能为可视化教学的后续研究提供参考。

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摘要

ABSTRACT

第1章 引言

1.1 研究背景

1.2 问题的提出

1.3 研究目标和意义

1.4 研究的思路与方法

1.5 论文的结构

第2章 相关研究综述

2.1 未来课堂的研究概述

2.1.1 相关概念

2.1.2 研究进展

2.1.3 主要特性

2.2 可视化的相关研究

2.2.1 相关概念

2.2.2 国内外研究概述

2.3 可视化教学的相关研究

2.3.1 相关概念

2.3.2 历史与发展

2.3.3 教学有效性研究

2.4 相关的理论基础

2.4.1 分布式认知理论

2.4.2 认知神经科学研究

2.4.3 情境认知理论

2.4.4 活动理论

2.5 本章小结

第3章 iVEI教学模式的构建与分析

3.1 可视化教学相关模型的思考

3.1.1 DIKW模型带来的启示

3.1.2 意义建构循环模型的启示

3.1.3 可视化过程模型的启示

3.2 iVEI教学模式的提出

3.2.1 iVEI教学模式的提出

3.2.2 iVEI教学模式应用的关键问题

3.3 本章小结

第4章 可视化教学环境的设计与实现

4.1 设计理念与原则

4.1.1 设计理念

4.1.2 设计原则

4.2 物理环境的设计与实现

4.2.1 需求分析

4.2.2 设计思路和关键技术

4.2.3 物理环境实现

4.3 软件环境的设计与实现

4.3.1 需求分析

4.3.2 方案选择和关键技术

4.3.3 软件环境的实现

4.4 环境的接受度评测分析

4.4.1 体验评测的活动设计

4.4.2 用户接受模型分析

4.5 本章小结

第5章 iVEI模式的内容设计研究

5.1 iVEI内容设计的策略

5.2 可视化呈现对学习内容识记影响的眼动研究

5.3 不同可视化呈现方式对识记影响的脑电研究

5.4 可视化呈现中色彩元素影响的眼动研究

5.5 本章小结

第6章 iVEI模式的应用与评价研究

6.1 评测分析指标研究

6.1.1 课堂交互模型的研究

6.1.2 观察分析系统的研究

6.1.3 未来课堂环境下的教学交互模型

6.1.4 未来课堂环境下的教学观察分析系统

6.2 基于iVEI教学模式案例设计与实施

6.2.1 案例设计的关键问题

6.2.2 语文学科案例的设计与实施

6.2.3 数学学科案例的设计与实施

6.2.4 信息技术学科案例的设计与实施

6.3 教学案例分析与评价

6.3.1 评价工具的选择

6.3.2 语文学科案例的分析与评价

6.3.3 数学学科案例的分析与评价

6.3.4 信息技术学科案例的分析与评价

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 论文完成的主要工作

7.2 论文创新之处

7.3 研究中存在的不足及后续研究展望

附录

附录1 关于中小学生心目中的未来课堂想法问卷

附录2 关于中小学教师心目中的未来课堂想法问卷

附录3 中小学教师对未来课堂看法的访谈提纲

附录4 “未来课堂”环境用户接受调查问卷(现场体验版)

附录5 “未来课堂”环境用户接受调查问卷(非现场体验版)

附录6 语文学科案例——“文学之旅”教学设计

附录7 数学学科案例——“立体图形的三视图”教学设计

附录8 信息技术学科案例——“名胜之旅”教学设计

参考文献

一、中文部分

二、英文部分

三、网络资源

攻读博士期间的科研成果

主持和参与的科研项目

攻读博士期间发表的学术论文

后记

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