一种促进学生网络问题解决能力和学习态度的混合方法

一种促进学生网络问题解决能力和学习态度的混合方法

（A hybrid approach to promoting students’ web-based problem-solving

competence and learning attitude）

Computers & Education 58 (2012) 351–364

1.摘要分解

研究背景：培养解决问题的能力一直被认为是教育中的一个重要问题；然而，过去的研究表明，找到有效的学习策略或工具来提高学生解决问题的能力是困难和具有挑战性的。

研究目的：本研究提出了一种将认知学徒模式与协作学习策略相结合的混合方法来开展基于网络的问题解决活动。学生解决问题的表现是在这样一个混合的学习环境中进行检验的。此外，已有研究表明认知负荷会影响学习者的学习表现；因此，本研究将深入探讨认知负荷对学生解决问题效能的影响。

研究结果：实验结果表明，实验组中低成绩学生采用混合学习方法比采用传统学习方法获得了显著的收益。

关键词：教与学策略；基础教育；学科领域应用；互动学习环境

2.名词解释：

网络问题解决能力：社会正在经历一场信息爆炸；因此，学校不仅扮演着学生知识转移的角色，而且也是培养学生快速应对多元社会的信息搜索能力的关键。有必要通过有关信息检索和重组过程的培训课程，促进学生解决问题的能力，以适应未来不断变化的社会。即学生通过知识组织和推理的思维过程来提高解决问题的能力。

认知学徒模式：Brown, Collins和Duguid(1989)提出了一种称为认知学徒的学习模式，该模式侧重于获得认知技能和元认知技能等思维技能，几项研究表明，认知学徒模式能够促进学生的高阶思维，认知技能和口头表达能力。

协作学习：在传统学习情境的实践中，教师很难在有限的时间内照顾到班上的所有学生，特别是中低年级的学生。为了解决这一问题，在学习活动中嵌入协作学习策略，让成绩优异的学生在学习活动中扮演导师的角色。与同伴合作解决问题的能力被认为是另一个重要的能力。许多积极的结果已经证明了协作学习的重要性。

本研究试图在基于网络的学习活动中提出一种将认知学徒模式与协作学习策略相结合的混合方法。在这种混合模型中，学生可以通过认知学徒策略进行协作学习，从而提高他们解决问题的能力。通过比较实验组学生使用认知学徒策略进行协作学习与对照组学生使用传统的认知学徒策略进行协作学习的效果，对创新方法的有效性进行了评价。

学习能力：通常是指获取知识或技能的能力(Horn, 1976)。以往的研究表明，学生在参与学习活动时的学习成就水平可能会影响他们的学习成果，这意味着学生在学习活动之前的学习成绩可能是影响其学习过程中学习表现的决定性因素。因此，在本研究中，“学习能力”代表学生在参与实验前的社会科学学习成就水平。

3.实验设计

实验对象：这项研究在台湾南部的一所城市公立学校进行。某小学两个班的58名五年级学生(11-12岁)参加了实验。

研究目的：本研究的目的是提出一种结合认知学徒模式和协作学习策略的混合式学习机制，以提高学生的网络问题解决能力。

研究问题：（1）实验组和对照组在解决问题的能力和在线解决问题的表现上是否有显著差异?本研究旨在考察采用认知学徒策略进行协作学习的学生在问题解决能力测量和在线问题解决表现方面是否显著优于采用传统认知学徒策略学习的学生。

（2）教学策略与学习能力这两个自变量之间是否存在交互作用?这个问题将衡量不同的成就学生的问题解决能力是否会受到不同的教学策略的影响。

（3）实验组与对照组在社会科学课程的学习态度上是否有显著差异?本研究旨在探讨采用认知学徒制策略进行协作学习的学生在社会科学课程的学习态度方面是否显著优于采用传统认知学徒制策略的学生。

（4）实验组与对照组在认知负荷上是否有显著差异?本研究旨在探讨采用认知学徒策略进行协作学习的学生在认知负荷方面是否显著优于采用传统认知学徒策略学习的学生。

实验工具：基于web的搜索行为分析系统Meta-Analyzer的开发是为了帮助教师跟踪和分析学习者针对特定问题的信息搜索行为。为了有效地通过Meta-Analyzer进行问题解决或搜索过程，本文给出了四个建设性的探究式问题，以方便学习者在线搜索相关学习单元的信息。每个问题都需要通过适当的关键词采用、信息选择、总结、整合的过程来正确回答，如图1所示。学生的搜索行为，包括使用的关键词，浏览的网页，浏览网页的时间和用户在网站上的行为网页等，都完整的记录在服务器上，以供进一步分析，这有助于教育工作者相应地调整教学策略。

图1.基于web的搜索行为分析系统框架

实验方法：这项研究在台湾南部的一所城市公立学校进行。某小学两个班的58名五年级学生(11-12岁)参加了实验。分布在两个班的学生在入学后通过正常分组取得了相当的学习成绩，并且在四年级时也经历了信息检索课。一位老师在一天的不同时间在同一个计算机教室教两个班。这位老师有五年的教学经验。一个班被指定为实验组，另一个班被指定为对照组。实验组学生采用协作学习策略与认知学徒策略相结合的混合学习方式，对照组学生仅采用认知学徒策略学习。

本研究的实验流程如图2所示。认知学徒(CA)策略包括如下所述的四个阶段。

图2.协同认知学徒策略与传统认知学徒策略的实验设计。

测量工具：解决问题能力的测量，前测和后测采用Speeddie, Houtz, Ringenbach, and Feldhusen(1973)提出的问题解决能力测量方法。它是为测量初高中学生解决问题的能力而设计的。测量包括五个方面，包括“意识到问题的存在”、“确认问题的性质”、“识别与问题有关的因素”、“识别问题的必要信息”和“确定解决方案”。通过请两名高级社会科学教师对50名考生(非科目)的答案进行评价，其相关系数r为0.91，具有较高的量表间信度(Cohen, 1988)。

量表：

社会科学学习态度量表由Loo和Thorpe(2005)开发，由“学习社会研究的兴趣”、“学习社会研究的沉浸感”、“学习社会研究的能力”、“学习社会研究的有用性”和“解决问题的态度”五个维度组成，采用李克特式的四点计分机制(1:非常不同意，4:非常同意)。分数越高，说明学习社会科学的态度越好。各子量表的Cronbach 's alpha值分别为0.88、0.71、0.76、0.82和0.79，表明量表具有较高的信度。

认知负荷量表本研究采用Bratfisch, Borg, and Dornic(1972)开发的认知负荷量表。该量表的目的是衡量学习者是否因外部因素而导致认知系统过载，以致影响学业成绩。量表由心理努力和心理负荷两个分量表组成，李克特式反应选项为7分(7分表示非常同意，1分表示非常不同意)。心理努力得分越高，说明他们在学习课程内容上付出的努力越多。

同样，心理负荷得分越高，学习者在学习过程中感受到的压力越大。对于信度检验，研究者(Gimino, 2000;Paas, 1992)证明了量表的信度、收敛效度、建构效度和区别效度。本研究对非实验对象(n=30)进行了信度检验，信度达到Cronbach’s 0.87，表明该量表具有较高的信度和对认知负荷的敏感性。

协作学习的问卷设计参考了Johnson and Johnson(1984)对协作学习的定义，由6个选择题组成，如“与同伴讨论时我能得到更多的想法”、“与同伴协作工作时我感觉很棒”、“我喜欢与同伴协作学习社会科学课程”、“我认为协作学习方法有利于我的学习”、等，以及两个开放式问题，如“在学习社会科学课程时，你认为协作学习方法存在哪些优点和缺点?”问卷主要调查学生在学习过程中的感受，以及对协作学习策略的认知。得分是通过采用李克特式的四点回答选项(4:非常同意，1:非常不同意)来计算的。分数越高，学生对f - r的态度越积极。协作学习策略。问卷内容由两位资深社会科学教师进行了两次评估和完善。

从而建立了其较高的内部可靠性。对于量表信度的检验，在实验开始前对一个非实验班进行了评估。在信度检验中，量表的Cronbach’s alpha达到0.74。nunnally(1978)指出0.7是可接受的信度系数。因此，测量量表具有可接受的信度。

Spss：本研究使用SPSS 17.0统计软件包进行数据分析，包括单变量和多变量一般线性模型(GLM)的计算、成对样本t检验和Pearson相关性。采用多元GLM分析各组的问题解决能力和认知负荷是否存在显著差异。采用单变量GLM分析学生不同学习能力的交互作用是否会导致小组学习绩效的显著差异。采用配对样本t检验分析实验前后学生对社会科学的学习态度是否有显著差异。采用Pearson相关法考察实验组学生的学习成绩与学习态度的相关关系是否呈现正倾向。为了评价治疗效果，计算了该仪器的效应量。如文献所示，在0.05水平上先验地建立alpha。

实验结果：

因变量	组别	M	SD	Post hoc（LSD）
PSA	(1)实验组	16.207	0.372	1>2
	(2)对照组	13.069	0.372
OPSP	(1)实验组	21.000	0.863	1>2
	(2)对照组	16.103	0.863
ME	(1)实验组	2.724	0.124
	(2)对照组	2.759	0.124
ML	(1)实验组	4.448	0.180	2>1
	(2)对照组	6.069	0.180

a问题解决能力(PSA)

b在线问题解决性能(OPSP)

c金属努力(ME)

d心理负荷(ML)。

总体而言，实验组学生的问题解决能力和在线问题解决表现显著优于对照组学生，如表2所示，这意味着协作学习的干预可能会促进学生的问题解决能力，这证实了前人的研究结果。在认知负荷方面，两组学生在心理负荷方面的平均得分为中、高负荷(平均得分>中位数)，在4.53 ~ 6.10之间，差异有统计学意义(F=37.961.49,p < 0.001)，说明学生在学习活动中会感到分心。即对照组的心理负荷显著高于实验组。由于在对照组中实施了没有协作机制的认知学徒策略，学生们被单独采访，并表示他们在等待向课堂上的同龄人表达他们所做的事情时感到压力和紧张。相比之下，具有协作机制的实验组学生在表达解决问题的过程中表现出的压力比对照组的学生要小，因为他们从成绩优异的同龄人那里学会了如何解决问题。

结论:本研究旨在提出一种将认知学徒模式与协作学习机制相结合的混合方法来开展网络上的问题解决学习活动。本研究将58名被试分为两组，采用不同的策略。测试结束后，对学生进行了调查和访谈。研究结果总结如下。

研究结果表明，实验组学生的问题解决能力和网络问题解决能力测评均显著优于对照组学生。此外，实验组中低成绩学生的成绩也比对照组有更显著的提高，这表明所提出的混合方法可以培养中低成绩学生的问题解决能力。

这一结果反映了学习绩效与学习态度之间的正相关关系，特别是在“学习社会研究的沉浸感”、“学习社会研究的能力”和“解决问题的态度”方面。在认知负荷方面，没有协作学习机制的嵌入认知学徒的教学会给学生带来更大的压力，甚至分散他们的学习注意力，而实验组学生没有感受到如此高的压力和分心。换句话说，实验组中低成绩的学生有机会观察高成绩的学生在解决问题的过程中做了什么和如何做。这些发现与过去的研究一致。此外，研究者认为，只有提高学生的学习成绩，才有必要在相关的学习材料或教学策略中加入相关的认知负荷来构建图式。

研究发现，在网络探究性学习环境下，认知学徒制与协作学习机制的整合方法对提高中低年级学生解决问题的能力和社会科学学习态度具有很大的潜力。此外，这种混合方法可以通过观察高成就同伴来缓解他们的学习焦虑。

就研究结果的意义而言，在进行认知学徒过程中，帮助学生大声思考是必不可少的。大声思考是帮助学生学会监督和反思他们对课程内容理解的有效方法。因此，如何培养和鼓励学生将其已有的知识与特定的主题联系起来，并使他们的思维在学习过程中显现出来，对于协作学习是很重要的。

原文章：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131511002375