设计科学教科书以增进学生的理解
玛丽莲·尚布利斯和罗伯·C·卡尔菲
理论和实践均表明，精心设计的科学课本可以增进学生的理解。我们提出了一种基于认知心理学，理解研究和课程基础理论的教科书设计方法。在实际操作中，关键要素是内容，修辞模式和连接这些元素的装置的连贯性。我们展示了来自日本，新加坡和美国的第四代教科书的跨文化研究结果。尽管来自这三个国家的文本都有长处和局限性，日本新加坡书是接近于怀特海的理想，我们的分析提供一些建议改善科学教科书的设计。
教科书设计原则
根据Simon的说法，设计将偶然性与艺术性区分开来。塔楼，金门大桥或世界贸易中心，哈姆雷特或王子–大都是独特的，但都经过精心设计。我们主张一个连贯的设计是由三个关键部分：一组与众不同的电子商务其结合的元素，一个伙，让整体意义和形状创造。
作家为设计师设计意味着设计师，他是塑造元素并将其链接以塑造所选主题的人。设计教科书也不例外。
大体而言，必须在多个级别上做出决策：整本书，单元，章节和章节。写作是一种递归的工作。目的，内容和组织在文本的每个级别上都被重新决定-这些决定是相对独立的。例如，可以在一年中的海底周围组织一个生物学教科书，每个季节节中的单元描绘独特的生命形式（动物和平原），每个单元中的示例描述科学过程（本书在此处，此处是解决问题，设计研究，收集数据并弄清问题的方法。围绕季节进行组织的决定使每个部分的结构选择成为可能。
设计选择
图片”是表示设计，在每个分析级别显示内容元素，显示它们如何链接以及呈现主题的有效方法。两种一般结构提供uuml;镜头*”的图案分析：描述着重于内容与一个对象，而序列描绘的内容作为动态事件。图1显示了这些基本模式的规范形式：四个描述模式，主题网络，层次结构和矩阵）和三个顺序模式（线性起诉，因果链和分支树）。
这些模式以两种方式支持复杂文本的设计（和分析）。首先，它们充当模板来描述内容域的整体组织。例如，生物分类学最有效地形成了等级结构，而板块构造（地表和地幔相互作用的过程）更容易表示为因果关系。其次，模式是描述特定文本修辞结构的简写。
丨作家并非总是（也不应该）选择修辞模式，即与领域的组织保持一致，但是对于不熟悉的主题，这种做法可能是最有效的。例如，可以想象一个文本ii ^，其中生物分类法的演变被表示为因果叙事。如果受到以下方面的理解，则此示例很有意义。是相互联系的独立问题，而作者在设计文本时需要考虑这两个问题。
文本设计评估标准
做一个好的设计吗？回答了这个问题，我们借鉴了认知心理学和理解研究。一个好的设计很简单，人的注意力有限，这确保了复杂性阻碍了联系。设计者的任务是识别少量内容以进行强调。
理解研究已经确定了影响理解的三个文本特征：结构信号，文本结构的连贯性以及文本内容与读者背景之间的匹配。具有早期组织信号的段落更容易理解。证明了初始文本片段的重要性。展示了打开预告内容和组织的部分的好处。结构总结也有助于理解。给出在线思考协议的读者依靠结构摘要和预览来访问和实例化文本模式。领导者还在整个文本的关键点上使用结构性信号。信号传递对于较贫穷的骑手尤其有用，他们可能无法识别结构要素。
连贯性通过多种方式增强了理解力。读者根据或书目背景知识来组织回忆（大概是心理表征），某些文本结构比其他文本结构更具生产力，例如，矩阵和层次结构比主题网络和列表具有更连贯的结构。研究表明，假设读者知道如何识别，更紧密的链接可以改善所有内容。科学概念的不熟悉是文本设计中的一个特殊挑战。年幼的孩子基于对倾斜世界如何运作的经验和常识的理解，从幼稚的演说开始学习科学。凯里指出，教育的挑战在于让学生从天真的理解转向专家的框架。其他认为天真的理解是认识论的障碍，很难抵抗变化。向儿童讲授科学的影响很小，
无论是由老师讲授还是在教科书中讲授。学生不太可能接受与他们的事实相矛盾的解释或经验证明。在胁迫下，他们可能会重复他们被告知的内容，但是这种信息只是分隔开的，并且与他们真正相信的内容保持隔离。有效的教学策略必须依靠模型，类比，经验推理和讨论来消除幼稚的观念，以帮助儿童将其现实与科学理解联系起来。
科学文本的跨文化比较
我们对其他国家/地区的教科书的审查使我们确信，美国的现行做法不是唯一的行动方案。在我们看来，日本和新加坡的科学著作比美国的著作设计得更好。我们不能证明理解能力会因此而提高，国际比较表明，来自第一个提到国家的学生没有受到苦难。但是，我们的结论有几个警告。美国市场多元化且分散，而日本和新加坡的教育则是集中的。与美国教科书中的老师仅仅是系统的一部分，学生群体（分别而言）的同质性（分别而言）和教师所带来的技能和知识水平更加一致。要进一步了解学生的教育经历，就需要了解如何将课本适应课堂。尽管如此，对这些材料的分析还是提供了关于科学教育的重要观点。
第一印象
作为一个大项目的一部分，我们分析了9岁的孩子一般的科学教科书牛逼检查这似乎代表来自日本，新加坡教科书的一个文本，和美国（冈本，卡尔菲，
届新加坡，评论了我们正在分析的美国课文与他们对小学课文的记忆之间的区别。
首先，我们被不同国家的文本之间惊人的差异所震惊。美国的可以运行331个标准尺寸的页。它有八个单元，是迄今为止最大的一本。“日本的教科书由两本细长的书册组成，每册约70页，大约是《读者文摘》的大小。 新加坡书的规模中等，与日文相似。文字：日本和新加坡学生将自己的教科书作为个人财产拥有，可以在其中写书，并经常将其保留为重要的人工制品。
知道我们希望一本通识科学的书籍能为中小学学生提供吗？常规科学通常表示为一个归并生物学牛逼物理学*和地球科学，这反过来，归入特定域像动物学，植物学，化学，物理等。反映此设计的书可能包含三个单元，每个单元都有两章或更多章专门针对特定领域。
如图2所示，这三个文本看上去都与该模型完全不同。新加坡教科书已成为主题网络，主题围绕着子主题分组。
也就是说，任意列出10个独立的假想，这是最薄弱的总体结构。洛思的外用网具有更紧密的联系，新加坡设计则两者兼具。它有两个子主题，而在美国中只有五个，并且这两个子主题充分反映了较大地区的划分。此外，每个子主题都有相同数量的章节。换句话说，每个t受到相等的权重。在美国文本中，每个主题专门分配两个单元。
这些熟悉的事件对科学的学科结构产生了影响。在新加坡，文本是按照经典模式在顶层进行分层组织的。美国文本均未遵循这些安排。尽管许多元素与其他两个文本中的元素相似，但没有明显的组织原理。例如，动物学和植物学的生命科学分别位于本书的开头和结尾。
作为练习，我们从每本书根据重新排序章节饵层次。如图3所示，这种安排可以显着地并行处理内容。基本块是相似的字母或所有三个文本。（新加坡文本的覆盖范围广，包括化学和地球科学均不受限制。）在最高层（即目录），不同之处在于组织，重点和修辞结构。我们怀疑有能力的作者可能会创建几种对理解同样有效的变体。但是，需要的是明确的位置，以某种方式布置基本的“凝灰岩”，使学生能够将自己的知识与课程领域联系起来。
章节级别
三本书的章节设计也有所不同。图4显示的章节和结构图上的生命周期的话题。日本和新加坡文本强调了这一概念的顺序特征。在这两种设计中，我们认为新加坡文字本应是两者中最强的一种。它提供了一系列并行的概念示例，并详细阐述和比较了所有示例，这些示例对于学生而言都是熟悉的。这本日语书介绍了一个以线性字符串形式组织的示例。但是，学生可以通过直接观察卷心菜蛾来追踪发育过程。在学年的适当时间，课程进入“举行”并收集然后将它们放在玻璃容器中。对学生来说，蝴蝶一开始就很熟悉，但是课程是通过设计创造熟悉的。在本章和本节中，日语和新加坡语文本反映了内容的组织：事件的周期随着时间的推移而发展。
相比之下，这本美国书是描述性的。在章节级别，结构是一个主题网络，是一系列快照，不仅仅是概念图片。例子（企鹅和鲑鱼）的选择使大多数学生很难以先验知识为基础：理解。从所有可理解的设计标准来看，这一部分的设计似乎很差。
尽管前面的示例是国际对比的典型代表，但确实出现了变化。图5给出了物质状态变化的模式。这里是美国和日本书籍代表顺序变化，而新加坡文本则描述性地描述内容（液态水的特征是什么？固态石的特征是什么？）。日语文本通过三个紧密相关的示例以并行方式呈现了状态变化的周期性。美版也使用了两个示例，但是缺乏任何明显的并行性。我们怀疑顺序处理是更好的选择，并且日语文本的设计更加连贯。
总体印象
本文中提供的示例只是我们的的一小部分。我们选择强调作品的质量方面，认为它代表了我们研究的最有效的贡献。连贯设计的概念作为教科书的标准是相对较新的。程序和标准都需要进一步的努力。
首先，在我们的样本中，教科书不同层次的结构差异很大。差异的理由很少清楚。可以想象有一种明确的策略可以指导学生从头到尾，但目前我们只能推断出这种意图。美国案文通常充满信息，缺乏连贯性。
其次，美国的教科书看起来像是手册或共同汇编，而不是“教科书。”这些例子似乎远离（许多孩子的能力，而且重点似乎更多地是信息而不是理解。）日本和新加坡的教科书更好地连接到真正的。
第三，在文本中描绘科学领域显然不止一种方法。将域分解成不同的块非常重要，文字表达的清晰性和与学生体验的联系也很重要。但是，在这些标准之内，作家作为设计师和艺术家有很大的自由。与新加坡文本的学科类别相比，日语文本使本年度起伏不定，但两者似乎都具有连贯性和趣味性。
最后，尽管教科书的大小各不相同，但这种差异似乎反映出每个主题的事实数量，而不是所涵盖主题的数量。日本和新加坡教科书简洁明了，仅举几个例子，而美国教科书则提供了很多细节。
文字设计建议
在1960年代，教学设计的重点是将学习任务划分为相对较小的目标，每个目标都可以通过练习和反馈以预定的顺序获得。在某些情况下，此策略会很好地定义任务并限制传输。然而，在过去的25年中，教育心理学家扩大了视野，以涵盖任务似乎无法成为学习目标的标签的情况raquo;，现在转移已成为石榴石的“祸根”。在我们设计科学教科书的方法中，我们假设主要目的是帮助学生获得关于世界的新思维方式。因此，详细的目标没有概念增长那么重要。
大型文本，章节，单元和整本书的检查是一项艰巨的任务，但适合于有关u元-一切n 的新兴研究以及对广泛可转让战略学习的重视。这项工作仍处于初期阶段，但是我们对以下有关大文本设计的观察和建议提出了危险：
1. 内容应根据连贯和明确的设计进行组织，既要与领域结构相匹配，又应与学生的知识相联系。组成与领域相匹配的层次结构的普通科学教科书符合此标准，有关生命周期和物质变化状态的连续章节也是如此。
2. 内容应同时反映学科领域和典型的学生当前知识。有关生命周期的新加坡和日本章节均具有此特征。来自儿童自身环境的范例说明了这些概念。日本儿童从学校花园里的叶子上收集卷心菜蛾的卵，然后观察从幼虫到到成虫的昆虫-散文和图形强化了这种循环。
3. 通过有效使用功能性设备，应将不同级别的文本整合在一起。在我们的跨文化示例中，我们没有强调功能性设备，但是三本书都没有介绍，过渡和结论。在精心设计的文本中，引言预示了内容及其组织，过渡将内容跨文本的各个部分链接在一起，结论总结了内容和组织，并指出了含义。
我们以积极的结尾结束—这些建议并不强大。在整个分析过程中，我们被错失的机会所震惊。通过最小的重新排序，我们分析的书籍可以更好地与内容领域的结构匹配。可以选择更好的例子，将重要的领域概念与现有的学生背景知识联系起来。除了引言，过渡和结论外，还需要考虑周全，而不是广泛散文。
建构主义：理论，观点和实践第二版
凯瑟琳·
第2章 建构主义：一种学习的心理学理论
凯瑟琳·Twomey Fosnot和Randall Stewart Perry
心理学（定义，研究和理解学习的方式）是教育中许多课程和教学决策的基础。建构主义，也许是最新的学习心理学，也不例外。最初是以皮亚杰和列夫的工作，然后在当代生物学家和认知科学家研究复杂性和出现的过程中得到支持和扩展，它对教师为与之合作的学习者设定的目标，教师为实现这些目标而采取的教学策略以及学校人员用来记录真实学习情况的评估方法。这种学习和发展理论是当前改革运动的基础，它与其他心理学模型有何不同？
行为主义
行为主义是将心理学视为对行为的科学研究，并将学习解释为对身体刺激的行为反应系统的学说。在这种学习理论下工作的心理学家对强化，练习和外部动机对联想和学习行为网络的影响感兴趣。使用这样的教育者预案一个课程通过破坏一个内容区域（通常被视为预定知识有限体）到假定部件零件-瓦特技能中号-然后将这些部分排序为从简单到更复杂的层次结构。假设观察，听取了清楚交流的老师的解释，或参加有反馈的经验，活动或练习会导致学习；并且熟练的技能将量化产生整个或更笼统的概念。此外，学习者被认为是被动的，需要外部动力，并受到强化的影响；因此，教育者花费时间来开发有序的，结构合理的课程，并确定他们如何评估，激励，加强和评估学习者。只需对学习者进行测试，看看他或她属于课程连续体的哪个位置，然后期望以线性方式前进，只要提供清晰的沟通和适当的动机，实践和强化，就可以定量的方式。学习者的进步是通过测量可观察到的结果（即预定任务的行为）来评估的。精通学习模型就是一个很好的例子。该模型假设以下事实：可以将整体分解为多个部分，可以将技能分解为多个子技能，并且可以按学习线对这些技能进行排序。11个学习者被诊断中的缺陷方面，称为需要，中号然后教导直到TI掌握作为行为能力-在每个测序的水平来实现。此外，假设如果在每个级别上都达到了精通，那么还将教授更一
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