本科毕业设计（论文）

外文翻译

详细过度解释对初中科学知识习得的影响

作者：Satoshi NOGUCHI，Masayuki MURAKAMI

国籍：日本

出处：Journal|[J]Educational Technology ResearchVolume 42,Issue 1. 2020.PP 39-50

摘要：在这项研究中，我们向学生提出了一个问题，“为什么凸透镜能产生图像?”学生们被教导“在他们的解释中需要使用具体的例子、类比和插图”，并被要求为那些不熟悉教学目标的人写句子，这些人分为四组:1)比他们小一岁的学生;2)同年级的同学但对该学科的理解很少;3)比他们年长一岁的学生;4)学生本人。然后分析通过设置教学对象他们的回答是使用了简洁的解释还是补充信息的解释，以及他们是否准确地获取了知识。结果显示:(1)让学生想象自己的教学对象为1)、2)、3)组时，引导学生使用简单的表达方式。(2)让学生想象他们的教学对象是1)组时，引导他们使用提供补充信息的解释。(3)以第一组为教学对象的学生较其他组更容易获得准确的知识。我们的研究结果阐明了这三点。我们相信创建书面解释可以提高以大三学生为教学目标的有效性。（小四，宋体）

关键词：教学准备式学习；他人意识；补充解释；知识获取；初中科学

1. 研究背景

在初中的科学课程中，必须把“实像”这个科学术语与有关现象的科学知识结合起来教授给学生。在这种现象中，光线通过凸透镜后汇聚在一起，以左、右和上、下的反射光在屏幕上反射。然而，一些学生只记得科学术语，而不是完全获得与之相关的科学知识(NISHIKAWA 1999)。这是因为产生这种现象的机理可以用科学术语来初步解释。因此，学生在理解科学知识时，不可能意识到任何困惑。

为了让学生能够认识到没有真正理解相关的知识，让他们解释已经理解的内容是有必要的。这是因为当他们没能很好地解释或说服别人时会让他们认识到自己知识的局限性。对于学生来说，解释有两种类型:向自己解释和向他人解释。为了促进前者，一种称为自我解释的方法被使用(CHI 2000)，而对于后者一个解释活动被部署(TAJIMA 2008)。自我解释是学生发声的一种解释活动，在这种活动中，学生用已知的话题和问题进行语音联想，以努力学习该话题的新信息(CHI 2000)。学生利用他们已经理解的术语，同时也通过将现有知识与新信息联系起来来表达新信息。相比之下，解释性活动是一个学生扮演教师的角色教其他学生的活动(TAJIMA 2008)。这涉及到学生在教别人时需要考虑到要解释什么，如何以一种易于理解的方式完美地解释，从而确定应该如何解释。一些研究已经关注到了这些解释性活动的影响(见MUIS et al. 2016的文献综述)，而在本研究中，我们关注的是教学准备的效果。

此前有报道称，做教学准备有助于学生准确地获取知识。例如，FIORELLA和MAYER(2013)发现，学生可以通过学习教别人而准确地获得知识，而不是仅仅通过学习自己理解一些东西。即使没有学生在其他学生面前讲课，教学准备本身对获取知识也是有效的。GUNEL et al.(2009)进行了一项实验，要求学生选择一个教学目标，并写出句子来教他们学习内容。该研究揭示了设定教学目标对提高语言描述和知识获取的有效性。学生被分成几个小组，假设他们的教学目标分别是老师、家长、同年级的同学或低年级的同学，要求他们用句子自由表达自己的想法，结果显示，被分配将低年级的同学作为教学对象的学生组与被分配将教师作为教学对象的学生组相比，在语言描述的质量和知识的准确获取方面有显著提高。然而，家长和年级同伴组之间没有显著差异(GUNEL et al. 2009)。这些报告表明，在准备教授他人的过程中，即使没有给出实际的教学目标，学生也可以准确地获取知识。

不同教学目标组(低年级组、家长组和同年级同伴组)之间没有显著差异的原因之一是学生被要求用句子自由表达自己。当学生试图用易于理解的方式写作时，他们倾向于使用简化的表达，避免细节，这可能会使提高理解困难。为了解决这一趋势并提高学习的有效性，需要对书写解释施加某些条件的干预，然而GUNEL等人(2009)没有概述出这些必须施加的条件。

本研究主要探讨在初中自然科学课程中，为提高学生对某一话题的知识习得，而编写解释现象的句子。我们考察了在学生写解释性句子时，什么样的干预是有效的，然后分析和讨论了学生在写解释性句子时应该采取的教学对象，以便准确地获取知识。

2.书写解释性文案获取知识

当学生写解释性的句子时，他们常常意识到自己理解能力不足，并发现一些自己没有意识到的东西。这是因为它要求他们既要考虑到表达什么，又要考虑如何表达(OZAWA 2009)。在本研究中，我们假设在写作中使用“简单表达”和“补充信息解释”可以提高学生准确的知识获取。

2.1使用简洁的表述获取知识

使用简洁的表述有助于获取知识，因为它需要思考每个科学术语的含义。GUNEL et al.(2009)认为，当学生用易于理解的表达方式重新表达概念，将其传达给那些不理解的人时，这个过程有助于他们获得知识。这里的“易于理解的表达”包括用一种结合了科学术语和现象的解释来取代科学术语中的解释，或者用另一种术语来描述，而不是只提供使用科学术语的解释。在本研究中，这些替代和平行描述被称为“简介表述”。例如，学生如果使用科学术语来解释“光的折射”，低年级学生就不能理解，因为这些学生没有学习过相关术语。为了让他们能够理解这些概念，有必要使用更简单的表达和更简单的术语来描述它，比如“当光从一个透明物体到另一个透明物体时，它在它们的连接处发生弯曲。”

当分配给学生的教学目标不是很熟悉他们的学习主题时，学生会使用更简单的表达。根据BAKHTIN(1988)，说话者会根据他们的听众改变他们的表情，这意味着，当学生们在教那些不了解学习主题的人时，他们倾向于用更简单的表达方式来取代科学术语。

2.2补充信息的解释获取知识

当学生解释一个现象的发生机制时，写一些补充信息的句子可以帮助他们准确地获取知识。这是因为附加信息使用简单的语言来重新表达更复杂的概念，以提高学生的知识习得。此外，如果学生收到这些信息，仍然发现不清楚必须重新审查这些信息。在这项研究中，我们将这种向文本中添加详细信息来增强对现象起始机制的解释行为称为“补充信息的解释”。具体来说，这是指通过具体的例子和例证来解释的行为。

普通表达式和补充信息的解释之间的区别在于，前者指的是将科学术语与现象结合起来替换或增加一种解释，以便那些缺乏理解的人能够获得知识；后者涉及补充详细信息(具体的例子和插图)，从而解释已经用易于理解的方式编写的内容。

当学生写一些旨在向那些不理解主题的人讲授概念的句子时，他们可能因没有提供补充信息的解释而无法获得知识。MURAMOTO(1998)认为，学生在写总结的句子时，往往不会写带有补充信息的解释。这是因为当他们进入六年级时，他们倾向于忽略与之前用来向他人解释一个概念的信息含义重叠的信息(ARIMA 1985)。因此有必要指导他们写补充信息的解释，然而由于学生在写的每句话中添加补充信息可能会导致任务偏离，所以有必要确定应该解释的内容。为此在本研究中，我们建立了一个条件，要求学生需要使用“具体的例子，类比，或插图”(以下简称为写作条件)在他们的解释中。

当这种写作条件确定后，在补充说明时，可以让学生有效地把低年级学生想象为教学目标。ITO和KAKIHANA(2016)认为，在统计分析的教学方法中，被要求向不理解学习内容的教学对象解释概念的学生在展示和解释公式和数据以及重复这些解释时的话语频率会有所增加，即他们倾向于根据目标人群的要求补充信息，并使用更直白的表达方式。由于大三学生之前对该领域没有任何知识，很容易让人认为他们对该领域并不精通，因此以他们作为教学对象，可以激励学生找出需要解释的重点，并书写补充信息的解释。

在本研究中，学生被要求按照写作条件为那些不熟悉主题的学生书写解释文本。他们被要求想象的教学对象是:1)比他们小一岁的学生;2)同年级的同学但对该学科的理解很少;3)比他们年长一岁的学生;4)学生本人。由于学生认为他们的听众缺乏必要的知识，他们不得不用间接地表述书写句子。另外由于学生被要求符合写作条件，那些想象比他们小一岁学生作为教学对象的学生比想象其他教学对象的学生更有可能使用带有补充信息的解释。我们猜想那些使用简洁表述方式并写下补充信息解释的学生比那些不使用补充信息的学生更有可能准确地获取知识。因而在本研究中，我们建立了一个假设:“如果学生比他们小一岁学生想象为教学对象，他/她就会生成一种补充信息的解释，从而准确地获取知识。”我们报告了学生解释的质量，我们的分析结果将重点关注以下三点:1)想象教学对象是否有利于简洁表达的使用;2)在不同教学对象组中，哪一组的学生写补充信息解释的比例最高;3)喜欢用高度重复句子的那组是否比不喜欢的那组获得了更准确的知识。然而这些分析并没有揭示影响两组之间差异的因素，因此我们采访了1)、2)、3)小组，并继续讨论基于这些采访的因素。

3.研究方法

3.1实践概述

本研究的对象是来自4个班级的157名学生，他们参加了大阪北川地区一所公立初中给一年级学生开设的科学课程“光的反射和折射”。这个单元的教学始于11月。这四个班由不同的学生小组组成，一名老师负责所有的课程，每个班级的教学方法和学习内容都没有差异。

课程主要是按照学校规定使用的由Keirinkan出版的教科书的学习内容讲授的，课程包括基于教科书的课堂讲授和实验，最后是一个15分钟的任务，目的是用科学知识和课堂上学到的术语解释一个科学现象产生的机制。学生可以根据要求查看课本或笔记本，以便复习他们在完成任务时只是模糊理解的要点。

3.2学生团体的细节

3.2.1学生团体的定义

本研究中我们提出了一个假设，即当学生被要求满足写作条件时，如果他们以低年级的学生作为教学对象，他们能够更加准确地获得知识。因此他们被要求想象将比他们年轻或同龄的人作为教学对象，即这些假定的听众是:1)比他们小一岁;2)同年级的同学但对该学科的理解很少;3)比他们的年长一年;4)学生自己，然后，将四组教学对象中的一个分配给每个学生组。

第一组的学生被要求针对比他们小一岁的学生解释出现该现象的原因，即要求他们写的内容能够被不了解本单元知识的六年级学生阅读和理解。

第二组学生被要求针对同年级但对该学科理解较少的同学解释出现该现象的原因，即他们被要求用一种六年级学生能够阅读和理解的方式来解释，尽管同年级的同学对这个学习单元已经学习过了有了一定的认识但没有完全的理解。

第三组的学生被要求针对比他们年长一岁的学生解释出现该现象的原因，即他们被要求用一种初二学生能读懂的方式来书写解释，尽管虽然他们已经完成了相关的学习单元，但他们并没有教师的专业水平。

第四组的学生被要求针对学生自己解释现象发生的机制以便他们自己理解，在自我解释的情况下，知识标准因学生自我形象的多样性各不相同。

在调查结束后，每个学生小组都被教授了最有效的解释这一现象的方法，并对分发的样本答案进行了审查，以消除学生在获取知识方面的差距，这些措施的设计是为了让学生不会错过任何一个潜在的学习机会。

3.2.2学生群体的同质性

在本研究中我们将试图阐明不同学生群体在知识习得方面的差异，为了实现这一目标，学生群体的知识必须是同质的。

为了检验不同学生群体之间的知识同质性，我们比较了12月初举行的学期考试中学生科学思维问题的偏差得分，在获得调查数据之前对数据中进行干预的部分将在3.3中进行讨论。学期考试内容包括写一个答案并解释其原因，从而评估学生的科学思维能力，其中“我们环境中的物质”一题20分，“光的反射和折射”一题8分，并且来自不同学习单元的问题在总分中所占的比例较大。然而，学生们仅仅通过记住科学术语并不能在这些问题上取得好成绩，因此我们认为使用它来检查学生群体的初始知识获取是足够的。我们没有在干预前后进行同样的测试的原因是管理测试可能会让学生认识到他们缺乏理解的领域，这将影响随后的描述质量和测试分数。

为了分析学生群体在科学思维问题上的得分偏差的差异，我们使用了Levene的方差平等性检验。显著性概率为0.564，假设方差相等，于是可以采用单因素方差分析(ANOVA)(表6)。同理，学期检验中科学知识得分在转换为偏差得分之前也存在方差相等(p=0.564gt;0.05)，因此转换为偏差得分的过程并没有改变方差的相等性。

单因素方差分析显示四个学生组之间没有显著差异(F(3127)=1.52,n.s.)，这说明学生在被分组并被要求想象不同的教学对象之前的知识是可以被认为是平等的。

3.3调查数据

3.3.1任务布置和

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