高中通用技术课实验情境设计对学习效率的影响

高中通用技术课实验情境设计对学习效率的影响天津市实验中学通用技术组房颉1高中通用技术课实验情境设计对学习效率的影响内容摘要本文研究实验情境设计对学生学习效率的影响，特别是真实工作环境的高度模拟情境下对学生学习的促进作用的研究。通过一学期跟踪测试，比较实验室教学对学生学习科学技术性课程的兴趣及学习成绩的影响。本文将从情境学习理论入手，讨论实验情境设计对学生的影响，并以实验方式加以验证。从另一方面来看，本文也是新课程实施过程中，实验室建设的理论依据。关键词新课程改革，实验情境设计，情境认知与学习1引言1．1题目陈述本论文研究实验情景设计对学生学习效率的影响，特别是真实工作环境的高度模拟情景下对学生学习的促进作用的研究。笔者通过一学期跟踪测试比较实验室教学对学生学习科学技术性课程的兴趣及学习成绩的影响。当前，正处于高中新课程改革的重要时期。天津从2006年全面进入高中新课程改革之后各个学校及各级教研单位都在积极谋划关于高中新课程的各个环节的相关调整，以适应高中新课程形式下的教学要求。怎样对课程进行设计，尤其是怎样对实验操作性课程进行设计成为很重要的部分。高中新课程对学生将学习知识与现实生活相结合的要求变得尤为重视，其中动手操作性课程的设置大大增加，怎样使学生在实验课程中提高学习效率正是本文要讨论的基本话题。论文将从情境学习理论入手，首先讨论实验情境设计对学生的影响，然后以实验方式加以验证。从另一方面来看，也是新课程实施过程中，实验室建设的理论依据。1．2高中课程实验室实验教学的现状分析高中课程改革实验中涉及实验教学的有学科类课程的物理、化学、生物三科和活动类课程中的科技活动。目前，我市实验教学的实际情况是：物理、化学的实验，各校基本上都能开设，但问题较多。这种情况在其他省市也被提出“大部分普通高中没有实验室、实验员；个别学校把仅有的一点实验仪器封存起来，造成教育资源的浪费。”[11]活动类课程中的科技活动虽也需要一定的实验条件，但目前尚属校本课程，各校都根据自己的实际情况安排教学。现阶段只有天津北师大附属中学和天津实验中学两所学校有配套实验室，其他学校仍然处于普通教室教学。由上可见，实验条件亟待改善，是造成实验教学问题较多的直接原因，而教育思想的转变滞后于课程改革的进程，是上述问题形成的根本原因。诞生于世纪之交的新课程计划关注了实验教学的功能，加大了实验教学的分量。我们搞课程2改革的同志，必须正视这一现实，创造条件切实地执行新课程方案，才能完成好国家交给的任务。1．3理论依据[9]情境认知与学习(SituatedCognitionandLearning)是当代西方学习理论领域研究的热点，也是即行为主义“刺激—反应”学习理论与认知心理学的“信息加工”学习理论后的又一个重要的研究取向。这一理论从对传统学校的批判立足，从对学习理论的自身研究反思出发，既满足了学校实践的需求，又顺应了学习理论的发展与丰富，展示了其深厚的理论与实践研究底蕴与广阔的未来发展前景。以莱夫(Lave)为代表的人类学家也从人类学的视角对情境认知与学习进行研究。莱夫从研究从业者{如裁缝、产婆、航海家等)的学习开始．关注日常认知、实践中的认知、进而推进到对情境认知与学习的深入研究。印第安那大学的萨莎A．巴拉布和托马斯M．达菲将对这一理论研究从教育心理学向人类学领域的转变称为“从实践场到实践共同体”。在这里，实践场是指，为了达到一种学习目标而设置、创设的功能性学习情境或环境：“实践共同体”是由莱夫和温格于1991年他们的著作《情境学习：合法的边缘性参与》中提出来的，他们是想以此来说明在个体与共同体的关系中活动的重要性，以及共同体之于合法的个体实践的重要性。显然，实践场的创设是为了能够为学习者提供能达到学习目标的背景与支撑，以促进学习迁移的产生，90年代，西方学者对“实践场”的设计非常重视，并运用一些有效原则开发丁一系列相关的成功案例。但实践场也仅仅是一个背景，它与真实生活是分开的，在不同的实践场中，学习依然还是一种个体的行为；所以，人类学家进而拓展了对情境认知与学习的研究，提出了“实践共同体”的概念，并把这一理论引入教育实践，积累了丰富的成功经验。我所处的天津市实验中学有80年的历史，并拥有整栋实验教学楼，可以在一定程度上实现“实践场”的模拟化。因此，在学校中可以实现各类教学的模拟试验。2．1实验研究对象天津实验中学2007年入学高中一年级新生。由于实验中有效试卷数量不同，可能会在人员数据上稍有差别。2．2实验设计类型1、研究学生学习现状使用调查法。2、研究实验教学情境设计对学生学习效果的影响采用实验法。3、在实验组和对照组，实验班和对照班分别进入不同实验情境进行同内容教学，比较各个组学习的效果使用比较研究法。32．3变量分析2．3．1自变量①实验情境差异：②男生、女生性别差异：③学生学习习惯导致的其他科目学习成绩差异：2．3．2因变量（教学效果）①实验考核成绩：②学生学习通用技术的测试成绩：2．3．3无关变量及控制方式无关变量控制方法教材内容教学时间学习原基础学生家庭背景教师选择同一内容（统一观看录像）相同课时（40分钟）采用初中普通课程没有涉及到的内容在调查时加以排除同一教师3．实施步骤3．1采取实验情境设计的具体措施3．1．1实验教学内容分组学生：高中通用技术机械制图入门。分班学生：普通高中通用技术教学内容。3．1．2学生具体分组，分班情况通过对学生入学成绩分类，分为三类，（其他科目成绩优秀、其他科目成绩中等、其他科目成绩较为落后）随机从三类学生中各挑选60名（其中男生30人，随机分3组，每组10人；女生30人，随机分6组，每组10人）。共选取180人共18个比较组。随机抽取3个实验班、3个对照班和一个参考班级（此班为外地学生班，其劳动技术相关课程在初中阶段从没有涉及过）。3．2分组实验：3．2．1分组实验分为三种情景①与一般教室环境相同，无其他要求，等候5分钟进入教学环节。②教室中桌上摆放一部分专业工具，无特殊要求，等候5分钟进入教学环节。③进入教室前，统一清洗双手（提供水池、洗手液、纸巾），时间控制在5分钟内完成，教室内的桌子上摆放所需全套专业工具。立刻进入教学环节。3．2．2分组实验准备：录制15分钟教学影像。内容包括：学科介绍、基本要求、工具使用、基本4图线要求、数字书写等规范。3．2．3分组实验过程：每个实验情境各进入6个组，放教学录像，要求学生在看完录像后进行一个简单测试，时间20分钟。3．2．4测试内容：分组实验：在所给图框中分别画出25mm长粗实线、25mm长细实线、50mm虚线、50mm点划线、58mm×10mm矩形一个（矩形用粗实线，并用规范方式标注其所需标注的尺寸）。假设对应图纸为A4纸。3．3分班试验：3．3．1分班实验情景：分班实验分为实验室教学和普通教室教学两种情况。实验室为学生配备学具材料、工具等，同时配有与普通教室相同的电教设备。3．3．2测试内容：平时作业、作品设计及期末考试。4．数据统计及解释4．1数据统计方法本实验采用的样本数中，分组实验18个数据采集组；分班实验6个数据采集班。因此判断实验班与对照班的能力水平差异运用Z检验，所有数据均用SPSS进行统计分析。4．1．2数据计算：前期调查结果与问题分析：调查数据原始信息见附件1表格内数据。表1：班级有效卷平均分标准差标准误Z值差异水平P值显著性中考成绩实验班142610．8817．07611．0919－11.8=0.01显著对照班138617．9747．34011．1907实验班249599．3784．87400．6963-0.240.05不显著对照班243599．5129．20761．4041实验班333571．75819．34243．36713.6=0.01显著对照班335575．42916．02352．7085参考班中考成绩总分与天津地区不同，无比较性前测成实验班14274．5213．1042．0220.20.05不显著对照班13974．3613．1382．104实验班25272．507．1060．985-0.70.05不显著5绩对照班24872．916710．510041．51699实验班33764．3218．9363．1130.10.05不显著对照班33864．2114．6362．374参考班852．500014．880485．26104男女生各6个组，各两个进入相同情境。分别提取3种不同情境中学生的测试成绩。由于机械制图属于学生较为陌生的学习内容，所以，省略前测。直接比较测试结果。表2：实验组与对照组实验测验成绩比较其他科目成绩情景设置性别平均分标准差标准误Z值差异水平P值显著性优秀实验情境1男97．952．064100．461550．10.05不显著女97．92．049390．45826实验情境2男97．852．739090．61248-0.20.05不显著女97．952．235480．49987实验情境3男98．252．02290．45233-0.7990.05不显著女98．61．818040．40653中等实验情境1男95．13．093290．691682.64=0.01非常显著女96．52．544340．56893实验情境2男96．82．930780．655341.0790.05不显著女96．23．254150．72765实验情境3男97．452．837250．634431.670.05不显著女96．552．964260．66283落后实验情境1男92．055．355521．19753-1.230.05不显著女92．94．253790．95118实验情境2男96．052．855740．638560.380.05不显著女95．852．680830．59945实验情境3男963．418220．76434-0.6260.05不显著女96．352．833540．63366889092949698100实验情境1实验情境2实验情境3双语班女生双语班男生普通班女生普通班男生特长班女生特长班男生此直方图为表2的数据统计。表3：实验班与对照班实验阶段测验成绩比较班级人（组）数平均分标准差标准误Z值差异水平P值显著性作业实验班14590．55567．554521．126163．87=0.01非常显著对照班13888．15798．172221．32571实验班25192．64716．507910．911293．798=0.01非常显著对照班24090．75004．876680．77107实验班33887．36848．678711．407874．91=0.01非常显著对照班33784．05418．402861．38142参考班实验作品项目实验班115组96．22675．000501．291123．7=0.01非常显著对照班19组92．25567．361742．45391实验班212组97．21671．761630．508543．27=0.01非常显著对照班213组94．93084．586641．27211实验班36组95．18332．316390．945662．5480.01=P0.05显著对照班35组92．10005．405092．41723参考班5组91．34005．350512．39282期末实验班14586．735．9710．8901．170.05不显著对照班13886．163．9970．648实验班25186．104．8960．68612．4=0.01非常7考试对照班24079．936．0740．960显著实验班33875．637．3061．1851．30.05不显著对照班33774．865．7360．943参考班2379．749．3921．9584．2数据统计结果的解释在对各班级的中考成绩和前测成绩做统计的时候，我有意将成绩较好的班级安排为对照班（即在普通教室授课班，见表1）。对语实验情境设计的相关实验数据，我们看到，实验情境3对于学生的成绩有明显的影响，越接近真实情境，就越能激发学生的认真态度。而另一方