本科毕业设计(论文)
外文翻译
科学教育中的记忆方法:改进教学实践的策略
作者:Frits F. B. Pals; Jos L. J. Tolboom;Cor J. M. Suhre;Paul L. C. van Geert
国籍:荷兰
出处:国际科学教育杂志
中文译文:
摘要:科学教师要如何帮助学生建立适当的陈述性知识库来解决问题?本文主要研究学生是将命题书写在纸上,还是通过默念或喃喃自语的形式将命题内容画出来更有利于科学命题记忆的发展。我们通过对八年级和九年级的学生进行记忆实验的研究,回答了这个问题。在这个实验中,学生们需要记住9个科学命题并把它们复述出来。为了实验的准确性,学生们被随机分配到两组,一组接受把命题书写在纸上的指令,另一组接受画出命题内容的指令。此外,两组中都有一半的学生接受了喃喃自语的指令,另一半学生接受了默写或默画的指导。实验得出的主要结论是:在四周后,画过图的学生比在纸上书写命题的学生记住的命题更多。我们的研究还进一步表明了学生们是边说边记还是默记对于科学命题记忆的发展并不重要。
关键词:科学教育;记忆策略;沟通;可视化表示;形象化;图像;陈述性知识
文章历时:2017年6月15日-2017年11月17日
一、介绍
大学预科教师的主要任务是帮助学生建立健全知识基础。在科学教育中,学生需要对抽象概念有一个全面的理解,教师的挑战是通过具体情景来说明抽象概念。对于学生来说,在具体情景和抽象概念之间建立联系是必要的,这需要学生掌握如何用符号、公式和图表充分表达它们之间的关系(约翰斯通,2000)。在具体情景和抽象概念之间建立联系以及反复回忆,对培养学生解决科学问题的能力来说是很重要的。举一个化学教育的例子:学生们已经对燃烧的过程有所了解(例如,煮土豆不用水)。这一先验知识可以作为阐明加热过程中发生的事情的起点(无氧):糖可以和其他物质一起变成碳和焦油(见表1,命题3)。教师可以将学生的日常生活经验与学校的科学实践联系起来,通过逻辑来一步步指导学生深入了解和解决石油的起源问题。
表1.九个命题及其所指的一般概念。
要记住的命题 |
命题的概念 |
1、用橡皮筋把头发扎成马尾辫 |
在实用化学和物理中,与头发有关的安全说明 |
2、用铅笔画一个图形 |
使用视觉辅助设备制作化学和物理实验室的器材,以及使用铅笔绘图时石墨中碳层的示例 |
3、在试管里加热糖 |
一种化学反应(分解) |
4、钢笔被划出一个痕迹 |
力学中的落体及其与势能和动能的关系 |
5、阿尔德尔工厂生产铝 |
生产线的一部分是(无机)原料到成品 |
6、皮肤晒了一天的太阳后,晒黑了 |
受光影响的化学反应的例子 |
7、晾干衣服 |
液体(水)的蒸发过程 |
8、用葡萄汁酿酒 |
从原料到成品的生产线(有机的)的一部分 |
9、用醋除去咖啡机里的钙沉淀 |
化学(酸碱)反应的实际应用 |
由于学生需要花费很长的时间学习科学主题的内容,因此教师必须促进学生建立具体情景与抽象概念之间的紧密联系。为了帮助学生学习,科学教师需要了解可以帮助学生有效再现相关核心原则和情景知识之间联系的记忆方法(参见De Jong amp; Ferguson-Hessler, 1996)。学生拥有回忆陈述性知识的能力不仅有助于他们理解新的和相关的学习材料,还有助于提高他们分析科学问题本质的能力(参见Pol, Harskamp, Suhre amp; Goedhart, 2008)。
尽管记忆在过去被广泛的研究,但是关于记忆方法在科学中搭建学习框架的不同效果以及学科内容被遗忘的速度,人们知之甚少。
在这篇文章中,我们报告了一项关于科学教师鼓励学生使用不同记忆方法以便在具体情景和抽象概念之间建立牢固联系的调查。我们研究的主要目的在于确定哪种方法使这种记忆最有效。在学习阶段,我们特别关注两项活动:画画或书写命题来概括学生需要学习和记忆的内容。我们希望借由个性化的概念图以及表达概念之间相互联系的命题,来帮助学生了解概念之间的关系。在我们的期望中,图画的使用应该能带来更好的记忆和回忆,因为它更有利于学生构建相关的心理意象(Edens amp; Potter, 2003; Van Meter, 2001; Wammes, Meade amp; Fernandes 2016)。
除了书写命题或画图,老师还可以鼓励学生在记忆过程中喃喃自语。MacLeod等人在2010年的研究表明,当学生在学习单词、句子和文本时,他们在喃喃自语中记住的文本内容比在沉默中记住的文本内容要多。他们认为,当更多的行为模式参与编码信息回忆时,更有益于学生对文本内容的记忆。Icht amp; Mama在2015年证实了Macleod的发现,他们在受控的测试条件下对学龄前儿童进行了测试。尽管本实验的条件不同于MacLeod等人和Icht amp; Mama的研究,但相似之处在于,通过将几种编码过程和默念或说话相结合来研究记忆结果。
二、实践和理论的考虑
(一)实践考虑
在中学教育中,学习通常是教师和学生共同的责任。教师通常从讲解学生课本中的章节和主题来开始他们的课程。教师习惯于对一个命题进行口头讲解,有时候会使用视觉辅助工具来帮助学生理解。
随后,他们让学生做作业,要么是课堂作业,要么是家庭作业(TALIS-report, 2009, pp. 99–100)。 如果学生能运用有效的记忆方法,并在记忆过程中足够自律,这种教学方法就能发挥出很好的作用。否则,日常教学中包含的大量连续信息很容易压倒学生,降低他们集中注意力的动力(Martin, 2015; Mayer, 2014a)。为了增强学生记忆核心主题内容的能力,教师必须指出这些内容如何与学生的先验知识相关联,并引导他们使用考虑到他们工作记忆局限性和可用性的记忆方法(Allen, Baddeley, amp; Hitch, 2006)。
在这项研究中,我们比较了两种不同的记忆方法:编码信息的方法和练习的方法。在设计和研究记忆方法时,我们需要选择符合当前教学实践的方法。可行的编码任务包括让学生书写命题或画图。通过绘画,让学生们在内容上形成个人联想,并将其融入到图片中,从而创造出与之相关的心理意象(Van der Veen, 2012)。
- 理论考虑
根据Baddeley(2000)的研究,人类工作记忆由一个中央执行控制系统和语音回路、视觉空间模板及情景缓冲器三个子系统构成。情景缓冲器将语音回路和视觉空间模板中的信息与已经存在于长期记忆中的信息集成在一起(Baddeley, 2000; Rudner amp; Rouml;nnberg, 2008)。Baddeley的研究表明,语音回路和视觉空间模板可以相对独立地使用,让学生同时完成两项简单的任务,这两项任务依赖于从这两种感官中接收到的信息。学生同时处理语音和视觉空间信息的能力水平可以用来判断结合了绘制关于科学命题图片的记忆方法的有效性,并将其有效性与书写和口头复述的记忆方法相比较。对于科学教师来说,了解他们能教给学生的最好的记忆方法能够有效地帮助学生学习,这与巴德利的理论相一致。Schnotz的文本和想象集成模型(ITPC),运用这一理论,对不同的信息编码方法可能会对学生记忆信息能力产生不同的影响进行了全面的分析。因此,ITPC模型有潜力指导我们设计其他记忆方法,并解释为什么这些方法在短期和长期记忆遗忘这一方面存在差异。
除此之外,Schnotz还通过构建模型,对从文本中记忆信息的综合方式这一知识体系的发展做出了贡献。他的文本和图片综合理解模型(ITPC)假设,记忆的本质取决于处理图片(或图画)和文字信息的方式。ITPC模型实际上是基于人类信息处理经验凭证的四个组成部分:
1.列入信息是通过两个独立的感官系统来进行的 (Baddeley, 1986,1999;Paivio, 1986);
2.对于每个单独的系统来说,工作内存的容量是有限的 (Baddeley,
1986, 1999; Chandler and Sweller, 1991);
3.有意义的学习是激活先验知识,将命题和视觉信息整合成一个连贯的心理表征的结果(Mayer,2001, 2014a, 2014b); Wittrock, 1989; Kosslyn, 1994);
4.符合学生知识基础的图片或图画有利于学生进行学习和记忆。
Peterson和Peterson的经典实验在认知科学中仍然被认为是有效的,即如果不进行重复,刚刚学习过的内容很可能在几秒钟内被遗忘。此外,有必要认真处理这些信息。Baddeley 和Hitch在1974年提出语音循环是一种主动的复述机制,负责临时存储语音类信息。Allen, Baddeley和Hitch在2006年提倡对信息进行无记忆复述,以促进知识从工作记忆向长期记忆转移。在课堂上,可以让学生通过默念或喃喃自语来重复单词或命题。我们所说的边背单词边喃喃自语,是指学生在记忆时连续不断地小声重复单词。
越来越多的证据表明,使用图画可以帮助学生更好地理解科学和学习(Wilson amp; Bradbury, 2016)。图示可以帮助学生对主题元素进行图式化,并正确地再现它们(参见Akaygun amp; Jones, 2014)。使用图画作为记忆策略已经被其他研究者以不同的方式提出,例如概念映射法(Novak amp; Canas,2006)或其他图形方法(Katz, 2017; Pals,2003)。Kosslyn在1994年提倡通过让学生画画来建立心理意象。Boers, Eykmans and Stengers在2006年得出的结论是:学生绘制出与单词内容相关的图片有益于学生记住该单词。本研究继续在这个方向上提出询问:如果(单个)单词的确如此,那么这也适用于命题或文本部分吗?Presley, carilja 一bull, Deane,amp; Schneider(1987)的研究似乎证实了使用想象力的好处。小学生们发挥想象或者联想达到的记忆效果,好过于直接要求他们记住的记忆效果。将想象与言语记忆相结合以改善知识检索的重要性最初是由Paivio(1986)提出的。口头学习和可视化相结合是教育的基本原则之一。根据Kosslyn, Jolicoeur, amp; Gluck(1984)的研究,一个事件的心理意象保存在大脑的左半球,而意象的条理性则储存在大脑的右半球。在现代神经学研究中,根据接收到的信息类型,焦点转移到更具体的位置,即大脑的前部、后部或中心。Dekker amp; Jolles(2016)提出, “词汇学习”激活大脑的前叶,“画画”激活大脑的后叶。Yurgelun-Todd(2007)观察到相对儿童来说,成人使用大脑前叶来识别和解释单词的频率更高。这是由于儿童额叶尚未(完全)发育而造成的(Dekker amp; Jolles, 2016; Yurgelun-Todd, 2007)。在目前的研究中,我们假设当儿童成长为青少年时,这一观点仍然成立(Crone, 2012)。
青年人比成年人更擅长识别和解释图像(Yurge-lun-Todd, 2007), 这个特点可能会对教育产生影响。在这项研究中,我们调查了让学生书写命题或让他们根据对命题的个人联想来作图之间的有效性差异。例如,Bul和Wittrock(1973)研究了可视化学习的价值。他们表明,通过视觉表现,想象力可以帮助记忆。在对学生绘制出的图片进行探究以后,Neumann和Hopf(2017)展示了学生对特定概念的理解与个人经历之间的联系。Leutner和Schmeck(2014)指出,如果要求学生描绘文本的内容,那么他们需要深入学习和理解材料。另一方面,Dunlosky, Rawson, March, Nathan, and Willingham(2013)对图像的使用表明(第26页):
尽管如此,使用图像带来的好处在很大程度上受到图像友好材料和记忆测试的局限,需要进一步证明该技术的有效性。
在本研究中,我们通过在更长的时间
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