（教育技术学专业论文）基于cscl的研究性学习平台的研究与设计.pdf

基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 摘要 近年来，研究性学习、协作学习成为当前课程改革的热点问题。本文在对 c s c l 环境下的研究性学习的有关研究进行内容总结和对大学研究性学习和学习 平台现状全面调查的基础上，选取了协作式研究性学习这个切入点开展研究。一 方面，计算机支持的协作式研究性学习的相关研究不是很多，应用于大学物理教 学的更少；另一方面，已有的平台受课时限制无法直接用于教学操作，学习效果 较差。如何客观深入的了解高校基础课程实施研究性学习的现状，并提出相应的 可行性解决方案，从而为实际教学提供指导，加强师生互动，让学生体验到利用 协作来解决研究性学习问题的优势就成了研究的初衷。 论文第二章总结了群体动力理论、需要层次理论、人本主义和建构主义学习 理论的观点以及它们对协作式研究性学习的启示。第三章通过对基础理论的分析 研究得到平台的设计思想，在对平台学习者特征、教师特征和大学物理课程分析 的基础上，从开发的环境、目的、用户群设计了平台总体结构模型。然后从体系 结构、功能和白板图形绘制的原理等方面对平台工具电子白板作了较为详细的介 绍。第四章首先对协作式研究性学习模式进行了概括，然后对它的问题情境、c s c l 学习过程、学习策略、学习评价和学习情境做了详细设计。第五章是前面提出的 教学活动模式在大学物理热力学基础中从主题和p b l 问题两个方面的教学实 践应用，并做了教学效果测评。文章的最后对论文的工作和不足之处做了总结和 反恩。 关键词：研究性学习；c s c l ；协作式研究性学习；知识建构；协作小组；互动 a b s t r a c t i nr e c e n tv e a r s ，i n q u i r yl e a r n i n ga n dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n gb e c o m eh o t i s s u e sl n t h ec u r r i c u l u mr e f o r m a f t e r s u m m a r i z a t i o no ft h er e l e v a n ts t u d i e s a b o u t1 n q u t r y l e a r n i n gi nc s c le n v i r o n m e n ta n di n v e s t i g a t i o no ft h e s t a t u so fu n i v e r s i t yl n q m r y l e a r n i n gp l a t f o r m s ，t h i sp a p e rs e l e c t e dc o l l a b o r a t i v ei n q u i r yl e a r n i n g t or e s e a r c h o n t h e0 n eh a n d ，t h er e l e v a n tr e s e a r c h e so fc o m p u t e r s u p p o r t e dc o l l a b o r a t l v e r e s e a r c h s t u d va r el i m i t e d ，e s p e c i a l l yo nu n i v e r s i t yp h y s i c st e a c h i n g o nt h eo t h e rh a n d , t h e e x i s t i n gp l a t f o r m s ，w h i c hh a v eb e e nr e s t r i c t e db y t h ec l a s sa c t i o n ，c a nn o tb ed l r e c t i y u s e di nt e a c h i n ga n dh a v ep o o rl e a r n i n ge f f e c t t h ep u r p o s e o ft h l sp a p e st h a t p r o v i d i n gf e a s i b l ep l a n sf o rt h ei m p l e m e n t a t i o n o fr e s e a r c hs t u d yl nb a s i cc o u r s e s c 0 1 1 e g e sa n du n i v e r s i t i e st os t r e n g t h e nt h e t e a c h e r - s t u d e n ti n t e r a c t l o na n ds o l v et h e r e s e a r c h b a s e dl e a r n i n gp r o b l e m s i nc h a p t e ri i ，t h et h e s i sg r o u pd y n a m i c st h e o r y ，h i e r a r c h y o fn e e d st h e o r y , h u m a n i s t i ca n dc o n s t r u c t i v i s tl e a r n i n gt h e o r yp o i n to fv i e w ，a sw e l l a st h er e v e l a t i o n t 0c o l l a b o r a t i v ei n q u i r ys t u d yb e e ns u m m a r i z e d i nc h a p t e ri i i ，t h eo v e r a l i s t r u c t u r e 0 ft h ep l a t f o r mm o d e lb e e nd e s i g n e di n c l u d e dt h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，p u t p o s e ， u s e rg r o u pt h r o u g ha n a l y s i s o fl e a r n e r sc h a r a c t e r i s t i c s ，t e a c h e r s c h a r a c t e r l s t t c sa n d c 0 1 1 e g ep h y s i c sc o u r s e s t h e s y s t e m s t r u c t u r e ， f u n c t i o na n dw h i t e b o a r dg r a p h l c s r e n d e r i n gp l a t f o 咖i nt e r m so ft h ep r i n c i p l et o o l f o rw h i t e b o a r db e e ni n t r o d u c e dm d e t a i l c o i l a b o r a t i v ei n q u i r ys t u d yp a t t e r n sw e r es u m m a r i z e df i r s t i nc h 印t e ri v i n t h i sc h a p t e r c s c ll e a r n i n gp r o c e s s ，l e a r n i n g s t r a t e g i e s ，l e a r n i n g e v a l u a t i o na n d l e a r n i n gs i t u a t i o na r ed e s i g n e d c h a p t e rvd e m o n s t r a t e dt h et e a e h i n ga p p i i c a t l o n a n d e v a l u a t i o no ft e a c h i n ge f f e c t sa b o u t ”t h e r m o d y n a m i cb a s e ”i nu n i v e r s i t y p h y s l c sl n t e r m so ft h e m e sa n dp b li s s u e s f i n a l l y ，as u m m a r y o ft h i sr e s e a r c ha n dr e f l e c t i o no f i n a d e q u a c i e sa r ed i s c u s s e d k e yw 。r d s ：i n q u i r yl e a r n i n g ；c s c l ；c o i l a b 。r a t i v el n q u i r y l e a r n i n g ；k n 。w l e d g e b u i l d i n g ；c o l l a b o r a t i o ng r o u p ；i n t e r a c t i o n i 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 插图索引 图1 1 七种交互模式的二位象限图5 图1 2 远程学习的教学交互模型6 图3 1 协作学习系统模型w e b c l 1 3 图3 2 协作式研究性学习模式1 4 图3 3 基于c s c l 的研究性学习系统平台的层次结构17 图3 4 基于c s c l 的研究性学习平台的主要功能模块图1 8 图3 5 电子白板系统设计图2 l 图3 6 绘图板协同操作的程序流程图2 4 图4 1 协作式研究性学习教学设计活动流程图2 6 图4 2 问题情境设计图2 6 图4 3 协作环境设计图2 6 图4 4c s c l 环境下的研究性学习模式一2 8 图4 5c s c l 环境下学生的活动图2 9 图4 6c s c l 环境下教师的活动图3 0 图4 7c s c l 互动模式3 3 图4 8 学习论坛系统功能图：3 4 图4 9 用户管理流程图3 4 图4 1 0 版块管理流程图3 4 图4 1l 帖子管理流程图3 4 图5 1 热一律在理想气体中的应用4 5 图5 2 公告栏实现目标提示4 5 图5 3 学习活动任务的呈现4 6 图5 4 先决知识的考察4 6 图5 5 活动主题的基础知识4 7 图5 6 资源提供的实现4 7 图5 7 热力学w e b q u e s t 问题库4 9 硕士学位论文 附表索引 表3 1b s 和c s 的比较2 0 表4 1 篇章主题与p b l 问题统计数据表2 7 表4 2 六个思考帽的学习方式示例3 6 表5 1 协作式研究性学习活动流程表4 0 表5 2 各阶段子活动类型表4 l 表5 3 各部分学习活动内容表4 2 表5 4 热力学a 类知识点细分p b l 问题和教学建议表4 8 表b l 网络协作学习小组绩效评价量规5 8 表b 2 网络协作学习个体绩效评价量规5 9 表c l 开题报告格式6 3 表c 2 阶段报告格式6 3 表c 3 结题报告格式6 4 i 硕士学位论文 1 1 选题背景 第1 章绪论 长期以来，在中国传统的教学观中，即便是高等教育也更多的是强调教师的 教，教学以传授课本知识为主，学习方式基本上是接受式的学习。学习方式主要 是教师将要学习的知识以定论的形式呈现给学生，学生接受后将其内化。虽然也 穿插了启发式或者提问式教学，最终还是单一的知识传播。目前我国有一部分学 校已经意识到了传统教育带来的巨大危害，开始在学校内部大力推行研究性学习。 研究性学习始于美国，由英语“i n q u i r yl e a r n i n g ”翻译而来，其出发点在于更加 注重启迪学生思维，培养学生主动学习和独立思考的能力。 教师与学生是教学过程的两个动态因素，两者的互动构成教学的统一体。但 是一些学校在进行研究性学习的过程中，出现了两种不良倾向：“牵牛式 和“放 羊式。“牵牛式 表现为教师做学生看，学生做什么都完全按照老师的步调，主 体性意识缺失严重；“放羊式 表现为教师对学生放任自流，对学生的研究充耳不 闻，这违背了学习进程和影响学生学习积极性。这两种方式都违背了研究性学习 的宗旨，本质上还是传统应试教育的变种，没有充分发挥师生双方的主体性，不 能通过师生互动共同努力对任务课题迸行创造性的研究。 所以摆在我们面前的现状是传统的教学模式和研究性学习之间存在巨大的差 异，应该通过什么样的途径才能更快的适应开放的课题研究和学习实践呢? 研究性学习是通过让学习者在解决问题的过程中获得一种亲身体验，强调以 探究和发现的方式来获得知识技能，培养学生的探究能力和创新意识。协作学习 是通过小组成员分工、协作来进行学习，强调协作分享，为今后的发展做准备。 从学习方式上说，研究性学习有小组合作研究，个人独立研究，个人研究与集体 讨论相结合三种；协作学习过程中小组分工后，在独立完成个人的学习任务遇到 困难时，与小组成员共同协商解决。所以这两种方式有交叉，并互为补充。 现代教育技术和计算机网络的应用给我们的研究性学习提供了很好的契机和 手段。我们可以依托互联网建立研究性学习平台，突破传统教学模式的障碍。学 生参与学习探究，激发他们获取知识的欲望，从而提高他们发现问题解决问题的 能力，在学习平台上学习和合作，将学会与人交往合作的技能，分享信息成果， 培养良好的团队精神。学习不再是被动的接受，而是不断地充实、完善和创新， 将知识真正吸收，转变为自身的素质和能力。同时大量的教学资源，通过在平台 上的应用将得以更为深入的应用提高。 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 因此对于研究性学习这样一种新型学习方式，在有限的时间和精力下，教师 应该如何去培养学生的创新思维和动手能力，学生又应该如何让自己的思维更加 开阔，都是值得深入研究的问题。本着学习效果最优化，我们提出来了在协作学 习理论的基础上，建立一个学习平台，以期对研究性学习活动的组织，特别是互 动协作环节的开展加以探讨，找到合适的方法在某种程度上更加有利于教学活动 的展开。 1 2 国内外文献综述 1 2 1 大学研究性学习及其特征 1 大学研究性学习 我国的研究性学习首先在基础教育领域蓬勃发展。2 0 0 1 年教育部颁布的普 通高中“研究性学习 实施指南( 试行) 中对研究性学习进行了明确的定义。研 究性学习是指学生在教师指导下，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 ，它是针 对普通高中的定义。而大学不仅要传授知识，而且要进行科学研究，为社会提供 服务。所以大学生进行研究性学习是大学的本质规定。 随着人们对研究性学习的深入认识，在大学开展研究性学习不仅是对基础教 育研究性学习的回应而且提高到对大学教育本质回归的高度上来，研究性学习被 认为是新世纪课程与教学改革过程的一项重要内容【1 1 。在此基础上。越来越多的 高校把目光投向了研究性学习领域，2 0 0 2 年开始大学生进行研究性学习主要涉及 研究性学习的界定，大中小学研究性学习的不同点，大学研究性学习的必要性、 可行性和意义分析，大学研究性学习模式、实施策略等理论和实践研究1 2 , 3 l 。值得 一提的是全国物理教学名师卢德馨教授在多年大学物理教学的实践中总结出了一 套独特的研究性教学模式。这一模式的作用机制在于，高质量探究激发学生的内 在学习兴趣，而学生的内在学习兴趣反过来推动更高质量探究，两者互相促进， 循环往复，从而实现教学质量的持续提古1 4 1 。 大学研究性学习的根本目标在于通过科研体验、人生规划、道德实践等活动， 培养大学生提出问题、研究问题、解决问题的能力，促进学生之间相互探讨与交 流，培养大学生的创新精神、实践能力、科学道德、社会责任感，并由课内到课 外，逐步转变学生的学习方式，影响教师的教学方式进而推动高等学校的教育 教学改革【5 1 。 通过相关文献梳理，我们认为我国大学研究性学习与国际上流行的探究学习， 基于项目的学习，基于问题的学习是相对应的，他们都强调学生学习的自主探究 1 6 j 。所以，大学研究性学习是指学生在教师的指导下，以一个问题作为学习的起 2 硕士学位论文 点，通过自己拟定探究主题、设计策略与方法，经过进一步的资料收集与分析得 出结论的学习过程或学习方式p l 。 2 大学研究性学习的特征 研究性学习是研究型大学发展的一块基石，也是研究型大学的一个鲜明标志， 研究型大学要培养创新型、领导型人才应该从本科阶段就开展研究性学习。 纵观国内外的发展，研究性学习体现了以下几方面的特征【7 l ：转变观念， 将研究性学习定为研究型大学的标准；以生为本，统筹安排从新生到毕业生各 阶段的研究性学习；注重实效，开发和完善具有不同学科特色的研究性学习模 式；创造条件，让更多学科、更多学生参与到研究性学习中来；拓宽思路， 精心设计多样化研究性学习模式。 1 2 2 大学研究性学习的发展以及现状 1 高校开展研究性学习的现状 真正意义上的大学研究性学习是伴随学生投身于研究和探究活动而来的，至 少可追溯到1 9 世纪初柏林大学为代表的德国大学在洪堡提出的科研和教学相统 一的原则下进行的大学改革1 8 l 。1 9 6 9 年，美国m i t 首创了“本科生研究机会计划” ( u r o p ) 这一新的研究性学习模式【9 l 。2 0 世纪9 0 年代以来很多院校借鉴和采用 了m i t 的u r o p 这一研究性学习模式，包括斯坦福大学、伯克利加州大学、英国 沃里克大学、伦敦大学帝国学院等等都借鉴了这一学习模式并在此基础上发展创 新【8 l 。今天它已经成为美国最成功、应用最广的大学研究性学习模式之一，也影 响了包括我国在内的许多国家的大学研究性学习。从目前来看，美国大学的研究 性学习在经费资助、参与的院校数、学生数方面比其他国家表现更出色，而且它 也存在多样化的研究性学习形式，值得我们借鉴。 我国的大学科研和研究生教育使得研究性学习最初几乎是研究生的专利，本 科生少有体会，而且缺乏教师悉心指导。l9 9 6 年清华大学首次在国内正式启动了 “大学生科研训练”计划( s r t ) ，本科研究性学习迎来了新的机遇。本科生研究计 划模式使学生有机会通过科研直接进行学习，就像英国学者p e t e rs m i t h 等人所说 的“教学中的研究”或“研究即学习” 1 0 l 。随后，中国科技大学的大学生科研创新计 划，华中科技大学的电子电工科技创新中心，南京大学的基础物理课程和教学改 革以及湖南大学的s i t 创新型人才项目计划等都卓有成效，并且积累了不少研究 性学习的实践经验，值得学习和借鉴。 2 研究性学习平台现状 我国对研究性学习的研究仍然停留在表面，仅有少数学校进行了实践探索。 目前研究性学习平台主要是教育机构和软件企业合作开发或者由技术水平较强的 学校自主开发。主流产品有：由i n t e l 公司、上海教育学会和优异科技公司联合设 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 计开发的优异研究性学习平台：清华同方思科系统技术有限公司开发的同方研究 性学习网络平台；天空教室研究性学习平台；人大附中研究性学习平台；k 1 2 研 究性学习平台，等。通过归纳总结，目前主流的研究性学习平台具有下列一些特 点：( 1 ) 研究性学习从某种程度而言是一种基于资源的学习，因此平台注重资源 库、案例库的建设：( 2 ) 良好的交互性是网络研究性学习成功的重要因素，所以 在工具软件的建设上比较重视；( 3 ) 课题是研究性学习的载体，w c b i l 、同方思 科和k1 2 都在选题和评价方式上进行了多样化的处理。 这些探索具有一定的实用性和推广性。但是还是存在一些不足。比如说在学 习者方面缺乏对生成问题的支持，分组和实施活动缺乏联系，学生无法随时了解 各组的研究进度，根据平台记录的信息无法准确的给出给予过程的评价等；教师 方面缺乏反思和交流途径，平台的交流对象大多以学生之间或师生之间为主，面 向教师间的交流较少：成果的类型不多，对成果的组织和分类以及对成果展示的 支撑都有待完善；学习资源的有效性值得关注。教师提供的资源有限，存在资源 匮乏的情况。这些研究仍然无法将教学改革深入和微观，在具体操作有很大困难。 1 2 3c s c l 相关概念 1 协作学习 协作学习于上世纪7 0 年代兴起于美国，并在7 0 年代中期到8 0 年代取得了很 大进展的种教学理论与策略。目前在美国、以色列、德国、英国加拿大，澳大 利亚、荷兰、日本、尼日利亚等国的中小学广泛开展协作学习。它对学生的发展 起到了令人瞩目的推动。 协作学习特别有助于小组学习，学生在一起学习的过程中，每个人的学习收 益都将实现最大化【n i 。关于什么是协作学习，美国教育学家g u s k e y ，s l a v i n 以及 英国学者l i g h t 和以色列教育家m e v a r e c h 都给出了不同的定义【1 2 1 们。黄荣怀教授 在综合前人的论述的基础上定义协作学习是“学生以小组形式参与、为达到共同 的学习目标、在一定的激励机制下最大化个人和他人习得成果，而合作互助的一 切相关行为”【1 7 l ，包含五个基本要素：正互依赖性，面对面的促进性交互作用， 个人职责，社交技能，小组自加工【i 引。 基于网络的协作学习强调在学习过程中通过网络和计算机来支持学生之间的 交互活动，这种交互活动指的是以小组的形式，在师生之间、生生之间进行讨论 交流、协作竞争、角色扮演等，使学习者通过协作过程共同完成学习任务。它适 合实现认知领域的某些高层次技能，如问题解决和决策等。也适合实现情感领域 的教学目标i 侈j 。 2 c s c l 及其特点 计算机支持的协作学习( c o m p u t e rs u p p o r tf o rc o l i a b o r a t i v el e a r n i n g ，简称 4 硕士学位论文 c s c l ) 主要是指在计算机和网络环境的背景下通过协作学习来促进学习者进行有 关知识的共享与建构的过程。一般认为，c s c l 是由计算机支持的协同工作技术 ( c s c w ) 和协作学习的理论与方法相结合的产物。著名的c s c l 领域专家 k o s c h m a n n ( 1 9 9 6 ) 认为，c s c l 主要研究共同活动背景下的知识和知识建构过程以 及通过设计工具支持这一过程的实现1 2 0 1 。 c s c l 的最终目的是学生对新知识的获取。由于c s c l 是一个协作学习环境， 学生知识的获取是通过对c s c l 环境下的共享信息在头脑中加工处理即学生自己 对知识进行有意义建构来达到的。与传统的网络学习相比，c s c l 更加强调交流 的同步性，更充分的体现了协作学习与c a i 的优势，主要有1 2 1 l ：( 1 ) 可以充分发 挥计算机网络媒体的优势；( 2 ) 可以增强学习者的学习动机；( 3 ) 可以通过协作 使学习者更好地实现对知识的建构；( 4 ) 可以培养学习者的信息能力、学习策略、 社会交往技能：( 5 ) 可以适用于学习者的校外学习、班级教学与远距离教学。 但与传统的c a i 和i t s 相比，c s c l 更注重学生的互动，注重从参与者的角 度和观点分析、研发支持协作学习的工具。其研究内容也有所不同，它更注重共 同活动背景下的意义和意义建构过程以及通过设计工具支持这一过程的实现1 2 2 1 。 1 2 4c s c l 的互动模式 1 交流互动模式的比较 网络教学互动模式我们从网络教学交互状况分析主要包括以下几种：个人独 立交互模式，团体合作交互模式，内容交互模式，学习者与学习者交互模式，学 习者与教师交互模式，同步交互模式，异步交互模式1 23 1 。七种交互模式彼此并不 是孤立的，他们在构成要素，指导思想等方面大体相同，它们之间存在横向联系。 当然，他们之间也存在区别。首先，构成要素的作用和扮演的角色不一样。 其次，交互模式分析的出发点不一样。再次，各个交互模式的关注点是不一样的。 七种交互模式中我们可以看到三个对立面，包括个别化与社会化的矛盾，独 立自主和团体合作的矛盾，同步与异步的媒体功能的矛盾。由这些对立面组成一 个二位象限图( 如图1 1 1 2 3 】) ) 可将七种模式表示为： 壤俸 鸯作 圈 社会化 图1 1 七种交互模式的二位象限图 狻立 自主 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 ( 2 ) 教学交互层次塔 从纵向上来比较教学交互，最突出的就是北京师范大学陈丽教授提出的远程 学习的教学交互层次塔模型。如图1 2 1 2 4 1 ： 概建南呈现 燃互 群f i 亍 f 。“ 稠书ll 对学 学习ll 习看 调节，反患者 ll 行为 行为l l 的 活动ll 履番 ll “1 弩“”。 教师 信髓牲 学习资源 行为与调节建议与反馈 图1 2 远程学习的教学交互模型 根据教学交互层次模型，远程学习是由学生与媒体界面的操作交互，学生与 教学要素的信息交互和学生的概念与新概念的概念交互共同作用完成。操作交互 体现在学生对媒体的操作过程，操作交互的最高境界是学生不会感觉到媒体的存 在。学生只有能熟练操作媒体才能顺利的完成其他交互。信息交互包含了学生与 学习资源、教师以及学生的交互。概念交互主要是指学生头脑中的新旧概念的同 化或顺应。 概念交互是所有其他教学交互的根本目的。一切交互活动的发生都应该以促 进学生的概念交互为目的。信息交互是实现概念交互的策略和过程，关注概念交 互的结果，是研究教学交互是否真正实施有效学习的关键，教学交互理应通过有 效的信息交互来促进概念交互，从而促进学习1 2 4 1 。 1 2 5c s c l 的发展与现状 目前在我国许多专家学者从事c s c l 方面的研究、开发和应用工作，这些工 作对计算机支持的协作学习在我国的发展都有非常重大的意义。其中，北京师范 大学的研究团队从1 9 9 7 年就开始着手研究协作学习与c s c l 的相关课题。在国内 是最早尝试将网络会议系统软件m sn e t m e e t i n g 应用于教学中，并开发了一个 w e b c l 协作教学平台，这一平台也成为国内c s c l 应用的典型。c s c l 作为一个新 兴的研究领域，融入了多种知识领域的相关研究。在短短十几年的发展时间里， c s c l 相关研究取得了很大进展，特别是在理论研究，效果评价、交互行为、社 会学研究和技术方面，众多学者从各个不同的角度探讨研究了c s c l 的热点。 c s c l 理论在教学活动中典型的应用包括借助仿真实验室、博客等工具开展 6 硕士学位论文 分组实验教学；构建英语教育资源平台开展基于网络的英语角和家校互动平台； 还有部分老师利用b b s 和聊天室等工具进行小组讨论，开展协作学习：等等。比 较典型的有中英“e c h i n a u k 项目和c s i l e 系统。c s i l e 是第一个协作学习和 探究提供跨课程支持的网络系统1 2 习。 通过相关文献调研和现有c s c l 平台功能和c s c l 的应用现状的分析，我们 发现，各种探索c s c l 的文章很多，但是真正开展了协作学习的主题很少。其教 学实践的热度和学术论文讨论的热度具有明显的差异。而且就文献调研来看，在 远程c s c l 交互行为研究方面，关于如何促进协作交互行为的发展，真正发挥人 机交互的协同效应，还没有系统深入的研究，只是简单的把学习者放在一个有共 同学习任务的计算机交流环境中，并不能保证有效的协作学习，学生达不到知识 建构的目的【2 引。目前c s c l 环境下交互方面还存在一些问题： ( 1 ) 社会心理学家对群体沟通的研究结果表明：群体沟通的人数并不多。不 论群体规模有多大，群体中5 0 以上的讲话，仅仅由一两个人所为1 2 7 1 。因此如何 引导所有的成员加入学习的过程也是在教学设计的时候不容忽视的一个问题。 ( 2 ) 学生是学习的主体，如何对学生进行分组，能让他们最大限度的习得更 多的知识是教学组织者在在学生进行协作学习的时候要密切关注的。因为在协作 学习中最容易出现也最难避免的现象是学生个体突出了自己的专长而进一步退化 自己的弱项，导致强的更强，弱的更弱。 ( 3 ) 容易出现搭便车现象。平台要求学生以小组为单位开展协作学习，最后 得到的结题报告也是小组成员共同努力的结果，这样会出现一种现象，部分同学 认为，小组总成绩人人有份，那么我只需要坐享其成。因此这部分同学在学习时 处于观望状态，不利于小组的良性学习，也不能产生良好的知识建构。 1 3 论文的研究意义 计算机技术应用于教育教学，是教育领域中计算机技术发展的方向和教育信 息化的重要手段，同时也是未来大学教育教学模式发生革命性变化的技术基础 【2 引。研究性学习已经成为培养学生创造精神和实践能力的一种重要的学习方式。 学会协作已成为2 l 世纪教育的四大支柱之一。但是在协作式研究性学习实践的过 程中，教学任务繁重和课时不足使得这样一种学习模式不能更加有效的展开。而 在c s c l 环境中，教师与学生和学生同伴之间的分离导致师生心理上的隔阂，教 师在教学过程中难以得到学生对学习的反馈引起了互动教学效果的低效和不足， 使得教学的质量受到影响。信息技术下的教育不仅要最大限度的挖掘学生发展的 潜力，还要提高学生合作能力和交际能力，这样才能加强社会的适应能力和提高 生存质量。国内外学者通过对相关课题的研究，发现绝大多数情况下，小组协作解 决问题的能力要明显高于单个个体解决问题的能力【2 引。在学习过程中加强互动交 7 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 流，不但可以让学生更好的进行协同合作，而且能够促进学生投入学习材料，让 学生主动学习，吸收更多的信息从而更好的进行知识的建构。 当前我国应用于c s c l 的教学平台不少，但是还存在很多问题，主要缺点是 交互技术和教学内容的结合不太紧密。大多数都是以学习资源的呈现和展示为主， 互动性比较差。为了改善这种情况，本文对c s c l 中研究性学习的互动情况进行 探索和分析，在研究与设计过程中结合先进的教育理念和教学设计思想，利用大 学物理这门课程在网上开展协作式研究性学习的契机，寻求适合这门课程特点 的互动教学技术，以期为其他课程开展基于网络的协作式研究性学习提供一种模 式和范例，这对研究性学习在大学教学中的开展有着重要的参考价值。 1 4 论文的组织结构 第一章：引言。通过分析研究性学习产生背景和平台的研发背景，从大学研 究性学习和c s c l 的国内外研究现状，分析了目前基于c s c l 学习平台的不足， 阐述了课题研究的意义和对论文的组织结构进行了说明。 第二章：协作式研究性学习的理论基础。分析了群体动力理论、需要层次理 论、人本主义学习理论和建构主义学习理论的思想体系和基本观点，以及他们对 开展协作式研究性学习活动的启示。 第三章：平台总体设计。对前文阐述的理论基础的分析得出系统设计的主要 思想；对系统使用者和大学物理课程进行了分析，结合系统的设计原则描述了系 统的设计目标和功能要求以及系统设计的结构模型，并对与本应用系统有关的开 发和使用环境，安全机制的设置等进行了说明；最后重点介绍了平台工具电子白 板系统的设计和实现内容，主要对目前流行的两种系统架构模式b s 和c s 进行 了对比分析，给出了相关模块的设计和对图形绘制原理进行说明。 第四章：学习模式与情境设计。在前人研究的基础上对基于c s c l 的大学物 理研究性学习教学活动以及发布的主题和p b l 问题进行了设计，从学习者的角度 出发，对学习目标、学习者特征、学习内容、协作小组成立、学习过程实施、学 习策略和学习评价几个方面的设计来描述基于c s c l 的学习过程，以及由学习论 坛、小组工作室和电子白板组成的学习情境的设计。 第五章：教学实践与分析。在相关教育理念和协作式研究性学习教学活动设 计模式的指导下，选取了大学物理中热力学的相关章节的知识，分别用主题 发布和p b l 问题发布两种方式在开发的系统平台中进行了实际应用。主要对教学 的具体环节进行设计，按照学习评价的设计对案例的设计进行了教学效果测评。 第六章：结论。简要回顾了论文的研究内容，对论文的创新和实际应用价值 进行了说明，对不足之处进行了反思，总结了研究的体会。 8 硕士学位论文 第2 章理论基础 开展协作式研究性学习活动离不开理论的指导。协作式研究性学习的理论基 础是在教育实践中加以理解并应用于协作式研究性学习的前提和条件。在有关协 作学习和研究性学习以及构成它们的关键环节的理论基础的研究中，许多专家学 者都做出了大量的研究和探索，这对培养学生的问题意识和合作精神有非常重要 的现实意义。所以，本章将详细的论述群体动力理论、需要层次理论、人本主义 学习理论和建构主义学习理论的基本观点，以及这些观点对研究性学习活动的开 展的启示。 2 1 群体动力理论 群体动力学理论由德国心理学家勒温开创。所谓群体动力是指群体活动的方 向，来自群体内部的一种“能源 ，而群体动力学就是研究团体因素与环境的相互 作用，以及团体对个体行为的影响。其宗旨是从心理和社会环境两个方面去寻找 和揭示群体行为与群体中个体行为的动力源。它认为，个体在群体中生存，他的 行为不仅取决于个体的生活空间，而且也受群体心理动力场的制约。群体心理动 力场包括人际关系、群体决策、舆论和气氛等。 群体取决于其成员之间相互依存的内在关系，群体对个体有很强的支配力， 往往个体的动机是与群体目标凝聚在一起的，它们是互相影响、互相依存的关系。 要改变个体，最好的方式是从他生活的群体着手，因为任何一个人都有群体归属 感，都不愿意被他所属的群体厌弃 群体动力理论反应在群体内部，主要有同伴依慕、权威关系、利群行为、合 作、竞争、共生等关系。而凝聚力、驱动力、耗散力是一般群体动力系统的三大 要素。所以根据群体动力理论，协作式研究性学习的理论基础是协作小组( 学习 共同体) 的建立。和谐的合作、协作式研究性学习依靠的是互相团结的力量。依 靠这种力量，协作小组互勉、互助、互爱。具体表现在它们愿意做任何促进小组 成功的事、互相帮助力求小组成功、因为组员的帮助而增加成员之间的接触1 30 1 。 因此，我们通过群体动力学理论可以得到一些开展协作式研究性学习活动的 启示，包括：( 1 ) 具有不同的智慧水平、知识结构、思维方式、认知风格的成员 可以互补；( 2 ) 协作的集体学习，有利于学生自尊、自重情感的产生【3 。 2 2 需要层次理论 美国人本主义心理学家马斯洛在2 0 世纪4 0 年代提出了需要层次理论。需要 9 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 层次理论的前提假设是：( 1 ) 生存会使人产生需要：( 2 ) 人的需要具有层次性， 从低层到高层；( 3 ) 人的需要具有渐进性。在此基础上他提出了五种基本需要： 生理需要、安全需要、归属和爱的需要、尊重需要、自我实现需要【32 1 。后来，马 斯洛又补充了求知和审美两种需要，但未得到认可。他将前四种需要定义为缺失 需要，是生存所必需的，后一种是生长需要，对我们适应社会有重要意义但很少 得到满足。马斯诺认为人的这些需要依次由较低层次到较高层次，构成一个需要 的“金字塔。 这一理论认为，激励的过程是动态的、逐步的、有因果关系的。当然在这一 过程中存在一些例外和颠倒的情况，表现出跳跃性。他认为人的行为内部推动力 就是需要，人除了缺失需要外，还有不断发展和生长的需要。而生长需要就是人 的学习行为的原动力，也是互动教学形成的内在机制。需要层次在每个学生身上 的表现根据他们自身的特征不同而有所区别，但是不管哪种需要都能不同程度地 激发学生学习的动机1 3 2 1 。 对需要层次理论进行客观的分析我们不难发现，马斯洛关于人的需要的划分 是比较完善的，横向上既论述了需要的多层次性，纵向上也表达了各种需要的递 进关系，符合人的成长规律。再者，它为研究人的需要激励提供了可供参考的模 式，显示出个体的生命历程的发展都要经过从低层次到高层次需要的顺序。 尽管他对为什么会产生需求涉及得很少，但是在进行协作式研究性学习时， 我们还是可以得到一些启示。首先，教学要重视学生不断发展与生长的需要，使 这些需要由原来的“潜伏状态 唤醒为“活跃状态 ，使需要的满足成为可能。 其次，合理的需要是动态的、逐步的，教师在满足学生现有合理需要的同时，应 唤醒学生追求更高层次的需要，达成需要的动态平衡，帮助学生不断提高学习需 要的自觉性。再次，使学生动机处于最有利于学习的阶段，学生表现出一定的能 动性和创造性才能真正成为学习的主人。 2 3 人本主义学习理论 人本主义学习理论和教学理论是以心理学家罗杰斯的“以学习者为中心 来 构造学习环境这一学说为代表。它提倡把人作为一个完整的人进行培养，不但注 重知识技能的学习，还要注意全方位人格的培养。因此，他们从自然人性论、自 我实现论出发，在教育实践中倡导以学生经验为中心的“有意义的自由学习”，对 传统的教育理论造成了冲击，推动了教育改革运动的发展。 人本主义理论认为人类具有天生的学习愿望和潜力，这是一种值得信赖的心 理倾向，学生的潜力可以在他们自己选择的学习方式中得到发展。其学习观主要 集中在：( 1 ) 学习者自身具有学习能力；( 2 ) 学习内容符合自身需要时学习才 容易激发；( 3 ) 当学习者投入到学习过程中就会促进学习；( 4 ) 涉及学习这个人 1 0 硕士学位论文 的自发学习才是最持久、最深刻的；( 5 ) 学习不是单纯的心智活动，情感起重要作 用；( 6 ) 同班教学和小组学习都可以促进教学。 在学习理论的基础上，以罗杰斯为代表的人本主义心理学家建构了人本主义 教学观。他们认为，教育的目标、学习的结果应该是使学生成为具有高度适 应性和内在自由性的人。学习是个人潜能的充分发展，是人格的发展，是自我 的发展。人本主义学习论十分重视学习者高层次学习动机的激发，强调充分发展 学习者的潜能和积极向上的自我概念、价值观和态度的体系，从而使学习者成为 人格充分发挥作用的人。 虽然罗杰斯对教师作用的否定言过其实，对学习与教学本质的揭示也没有行 为主义和认知理论那样给予严格的定义，有随意性和臆想性的倾向，但这一理论 崇尚人的尊严和价值，强调学生学习的主体地位，重视情感的形成、态度的培育， 有利于学生身心的全面、协调发展。所以，通过人本主义学习理论我们可以得到 它对研究性学习教学活动设计的一些启示：( 1 ) 提倡以学生为中心；( 2 ) 重视 个人意义的学习；( 3 ) 促进学生潜能的实现；( 4 ) 创设真实的问题情境； ( 5 ) 提供各种学习资源；( 6 ) 建立新型的师生关系。 2 4 建构主义学习理论 作为认知主义的一个重要分支，建构主义越来越多的得到教育专家的重视， 有人把它看成是教育心理学中的一场革命。按照建构主义的观点，学习是学习者 在外部环境下主动探索、主动发现和主动建构意义的过程。学习者是学习的主体， 外部环境是促进因素，学习是从简单到复杂的意义建构，是学习者新经验与原有 知识经验的相互作用而不断充实、丰富和改造已有知识经验的过程。当代建构主 义的学习观提出，知识不是简单的通过教师传授得到的，而是每个学生在一定的 情境即社会文化背景下，借助其他人( 包括教师和同学) 的帮助，利用必要的学 习资料，通过人际间的协作活动，依据已有知识和经验主动地加以意义建构1 3 3 1 。 建构主义教学模式把过去若干学习理论与经验较好地统一起来，设法利用信 息技术来营造优化的学习环境，以促进学生高效学习，提高学习质量。因此，理 想的学习环境包括情境、协作、交流和意义建构四个部分。在学习理论的基础上 建构主义教学理论提出了三种主要的教学方法：随机进入教学、情境教学与至上 而下的设计，支架式教学。 建构主义倡导情境教学，揭示了学习规律，对深化教学改革，特别是对指导 开展研究性学习有重要启示，包括：( 1 ) 注重问题解决的学习。研究性学习应以 “任务驱动 和“问题解决 作为学习和研究活动的主线；( 2 ) 让学生拥有学习 的主动权。只有让学生自己分析问题情境，自己寻求与解决问题有关的知识和技 能，才能深刻的体会学习过程：( 3 ) 注重同伴之间的协作。让学生在小组或团队 基于c s c l 的研究性学习平台的研究与设计 中进行探索和发现活动，通过交流、争议、意见综合等帮助学生建构起共享的、 比较全面而深刻的理解；( 4 ) 鼓励学习者检验和积累各种