目錄
科學(xué)教育：大學(xué)的使命與擔(dān)當(dāng)（叢書序）
譯者序
第一部分 表征能力的重要性
1 邁向表征能力的定義. 3
1.1 背景與理論 4
1.2 達(dá)成共識(shí)的機(jī)會(huì) 6
1.3 對(duì)跨學(xué)科表征能力測(cè)量的呼吁 8
參考文獻(xiàn) 9
2 表征流暢性：學(xué)生發(fā)展STEM 素養(yǎng)的方法. 13
2.1 STEM 與STEM 整合. 13
2.2 STEM 整合中的學(xué)生學(xué)習(xí) 18
2.3 基于STEM 整合的教學(xué) 18
2.4 為STEM 整合進(jìn)行課程開發(fā) 19
2.5 Lesh 轉(zhuǎn)化模型與學(xué)生學(xué)習(xí) 21
2.6 Lesh 轉(zhuǎn)化模型與課程教授 23
2.7 Lesh 轉(zhuǎn)化模型與課程開發(fā) 25
參考文獻(xiàn) 26
3 相似信息與不同表征：設(shè)計(jì)可促進(jìn)轉(zhuǎn)換能力的學(xué)習(xí)環(huán)境 32
3.1 什么是轉(zhuǎn)換？ 32
3.2 轉(zhuǎn)換的功能可供性 33
3.3 轉(zhuǎn)換的制約因素 34
3.4 判斷表征質(zhì)量 36
3.5 研究方法 37
3.6 環(huán)境特征 41
3.7 結(jié)果 42
3.8 空間能力的應(yīng)用 46
3.9 時(shí)序認(rèn)知的應(yīng)用 48
3.1 總結(jié) 50
參考文獻(xiàn) 52
4 求同存異：學(xué)生通過科學(xué)爭(zhēng)論議定視覺歧義 55
4.1 引言 55
4.2 挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)災(zāi)難和全球變暖停滯 58
4.3 案例背景：“全球氣候變化”課程單元 61
4.4 “全球氣候是如何變化的？” 62
4.5 對(duì)同一示意圖的兩種不同解釋 64
4.6 推斷證據(jù) 67
4.7 解讀設(shè)計(jì)者的思想 68
4.8 通過妥協(xié)達(dá)成共識(shí) 68
4.9 結(jié)論和啟示 70
4.1 以明確的視覺參照物對(duì)觀點(diǎn)和證據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充 71
4.11 對(duì)證據(jù)的再解釋，以加強(qiáng)論點(diǎn) 71
4.12 作出推斷以強(qiáng)調(diào)所觀察到模式的重要性 72
4.13 通過數(shù)據(jù)和情景間的聯(lián)系進(jìn)行推理 72
4.14 理解視覺材料的多重目的 72
參考文獻(xiàn) 74
5 學(xué)習(xí)表現(xiàn)視角下小學(xué)科學(xué)教育中的表征能力 79
5.1 建模的認(rèn)知實(shí)踐 80
5.2 學(xué)習(xí)表現(xiàn)和學(xué)習(xí)進(jìn)程 83
5.3 建立學(xué)習(xí)表現(xiàn) 84
5.4 黛西 88
5.5 戴利亞 91
5.6 討論 95
5.7 結(jié)論 97
參考文獻(xiàn) 98
第二部分 面向表征能力的教學(xué)
6 通過適應(yīng)性教育技術(shù)促進(jìn)表征能力的發(fā)展 103
6.1 在多元圖形表征之間建立聯(lián)系：化學(xué)智能輔導(dǎo)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)�業(yè)知識(shí)的多元方法路徑 103
6.2 哪些聯(lián)系建立能力需要支持？ 105
6.3 我們應(yīng)如何為聯(lián)系建立能力設(shè)計(jì)支持措施？?jī)蓚�(gè)智能輔導(dǎo)系統(tǒng) 107
6.4 這些能力與學(xué)生的其他特征之間存在著什么樣的關(guān)系？ 115
6.5 適應(yīng)性支持的初步準(zhǔn)則和未來研究 124
6.6 結(jié)論. 125
參考文獻(xiàn) 125
7 將表征作為教學(xué)工具來教授系統(tǒng)思維 133
7.1 表征能力與系統(tǒng)思維 133
7.2 對(duì)系統(tǒng)思維的呼吁 134
7.3 技術(shù)進(jìn)步 134
7.4 改革的呼吁：像科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)所描述的那般，使用表征來教授系統(tǒng)思維 135
7.5 培養(yǎng)系統(tǒng)思維和表征能力 136
7.6 用表征能力來測(cè)量系統(tǒng)思維能力 138
7.7 評(píng)估系統(tǒng)思維的理論模型 139
7.8 一些建議：如何在課堂上使用表征能力來培養(yǎng)系統(tǒng)思維 141
7.9 教師對(duì)表征類型的選擇 145
7.1 結(jié)論 148
參考文獻(xiàn) 149
8 利用對(duì)表征能力的評(píng)估來改進(jìn)外部表征的教學(xué) 155
8.1 引言 155
8.2 工具內(nèi)容 160
8.3 內(nèi)容有效性和表面有效性 160
8.4 總體檢驗(yàn) 163
8.5 記憶力部分 163
8.6 轉(zhuǎn)移部分 163
8.7 題項(xiàng)分析 164
8.8 干擾項(xiàng)分析 168
8.9 討論. 171
參考文獻(xiàn) 174
9 通過基于課程的本科生研究體驗(yàn)項(xiàng)目來提高學(xué)生的表征能力 178
9.1 引言 178
9.2 研究方法 180
9.3 研究結(jié)果 182
9.4 結(jié)論和啟示 196
參考文獻(xiàn) 198
第三部分 表征能力的評(píng)估與獲取
10 使用手勢(shì)分析評(píng)價(jià)學(xué)生的后天表征能力 205
10.1 引言 205
10.2 評(píng)估STEM 各學(xué)科的表征能力 206
10.3 使用手勢(shì)評(píng)估表征能力的框架 211
10.4 手勢(shì)分析：學(xué)生表征能力的評(píng)估 214
10.5 分析結(jié)果 216
10.6 結(jié)論 223
參考文獻(xiàn) 224
11 用眼動(dòng)追蹤技術(shù)評(píng)估表征能力 229
11.1 引言 229
11.2 表征能力和模型能力 229
11.3 眼動(dòng)追蹤技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí) 231
11.4 評(píng)估專家和新手之間的差異 234
11.5 科學(xué)教育中的眼動(dòng)追蹤 235
11.6 與系統(tǒng)發(fā)育樹相關(guān)的表征能力—水平和里程階段 237
11.7 未來應(yīng)用—如何使用眼動(dòng)追蹤技術(shù)來評(píng)估使用系統(tǒng)發(fā)育樹進(jìn)行表征的能力 238
11.8 結(jié)論 241
參考文獻(xiàn) 242
12 以三重表征模型為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)學(xué)生的表征能力 246
12.1 引言 246
12.2 用此三重模型分析數(shù)據(jù) 248
12.3 個(gè)人表征能力 249
12.4 群體表征能力 254
12.5 評(píng)估的準(zhǔn)則 256
12.6 結(jié)論 259
參考文獻(xiàn) 259
13 科學(xué)教育中的表征能力：從理論到評(píng)估 261
13.1 理論 261
13.2 研究方法 264
13.3 題項(xiàng)和測(cè)試分析的結(jié)果 267
13.4 討論 267
13.5 啟示、局限性和未來的研究建議 268
參考文獻(xiàn) 272