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儿童对物种多样性的探究 其次，将活动发展并组织成有指导的顺序（参与、探究、解释与综合），简化复杂科学推理的过程，支持科学复杂推理的发展。 首先，在三个单元中确定教授的内容，内容都是由各个领域的科学专家确定的，它既描绘了基本的科学事实，又描绘了内容领域（例如，科学探究）的真实推理。 科学中的复杂推理 课程活动结构 科学课程 脚手架 从数字资源到认知工具 课程活动结构发展 儿童对物种多样性的探究 需要在学生处理复杂问题、确定相关证据时提供必要的额外支持来协助学生，对有成效和无成效的学习尝试都要提供适当的指导。 问题 版本B 作为一个小组，你们认为哪一张图片最能表明生物多样性： 照片：__________________ 给出选择该照片的两个理由： 版本C 哪张照片（A、B或C）最能体现生物多样性？ 回答：我们认为照片____最能体现生物多样性。 因为······[数据或证据 这张照片有最多的种类？ 这张照片物种最丰富？ 这张照片既有显著的丰富性又有显著的多样性？] 当给学生提供能够支持解释的适当的内容暗示和提示时，学生能够在产生科学论断和有效科学解释的能力获得进步，探究推理能力随任务难度提高而提高。 科学中的复杂推理 课程活动结构 科学课程 脚手架 从数字资源到认知工具 课程活动结构发展 儿童对物种多样性的探究 计算机追踪器：它是由专业的非洲动物追踪器而来的，能够在区域中迅速地锁定并鉴别动物，并能帮助学生在校园区域内收集生物多样性数据。 重新设计：让儿童集中关注密歇根州校园动物数据的收据。 动物多样性网：包含全世界动物的自然历史、分布、分类以及保护生物学等的一个巨大数据库，其中也包括学生在校园区域内正在观察和研究的动物。 重新设计：包含了大量动物种类方面的科学信息，这对于学生来说还是过于复杂，于是我们重新设计了动物目录，包含有密歇根州动物的自然历史、分布、分类以及保护生物学信息，以适合中学生阅读水平为依据来组织。（以一种能减少文本但不会减弱内容的方式转化概念；简化种类描述的组织方式；增加视觉信息；用熟悉的物种名称代替科学名称。） Tips：将数字资源重新设计成学习工具，包含一系列的测试，这些 测试围绕着目标受众、工具的认知效益以及学习目标等。 科学中的复杂推理 课程活动结构 科学课程 脚手架 从数字资源到认知工具 课程活动结构发展 目 录 CONTENTS 1 基于项目的学习 2 让学习者进入真实实践 3 儿童对物种多样性的探究 4 科学教育中基于模型的推理能力培养 5 通过建构和协作探究数学问题 科学教育中基于模型的推理能力培养 四种研究方法取向 4 3 2 1 电流模型参与电路推理 法拉第利用曲线来表征物体在场里的运动 将研究对象的特征转换成数据 来源于教学设计的研究方式 科学教育中基于模型的推理能力培养 基于类推映射的拓扑模型 支持教学中的建模 太阳系的机械模型、宇宙的天体运转模型等。学生制作“地球——月球——太阳系统”的物理模型，在制作过程中，学生不断修改模型来说明新增的数据（例如日出方向、月出时间），从而得到反映天体间众多关系的模型。 物理缩图 例如 物理缩图 物理缩图是教学建模的有效起点，通过表面相似性建立模型，学生决定模型系统中应包括什么，为什么要包括及如何修改模型来解释新的观察和数据，它也可以激发学生产生关于关系结构的问题。 科学教育中基于模型的推理能力培养 基于类推映射的拓扑模型 支持教学中的建模 表征是外部事物在心理活动中的内部呈现，人类通过知觉将外在事物、事件转换成内在的心理事件。学习是主动获取知识，并把新获得的知识和已有的认知结构建立起来，积极建构自己认知结构的过程，认知结构不断丰富的过程就是表征系统的形成过程，表征或表征系统并非是对世界的真实描述，而是人们知觉和认识世界的一套规则。 表征系统 例如，儿童用一个事物代表另一个事物，假想一些 物体代表了另一些物体（木块代表茶杯、香蕉代表电话），但是他们仍然知道物体并没有真的改变原始性质、特征或功能。 科学教育中基于模型的推理能力培养 基于类推映射的拓扑模型 支持教学中的建模 总结了系统的基本功能，与被建模的系统并不相似，以此来构造模型。例如，一个电脑程序与贝壳没有相似之处，但如果能知道这种生物成长的本质要素，也能够用来建造贝壳模型。 句法模型 科学教育中基于模型的推理能力培养 基于类推映射的拓扑模型 支持教学中的建模 突现模型 突现 模型 突现模型对模型与世界之间的映射施加了更多的约束：对象间的关系产生突现行为，突现行为在对象或关系本身的描述中并不明显。 例如，气体的性能可以用桌球的碰撞来建模；碰撞速度的增加也加大了桌球撞击容器或桌球台的力量，此模型说明分子的速度越快，施加的压力也越大。 科学教育中