美國NSF教育技術(shù)項目分析_3

1、    美國nsf教育技術(shù)項目分析    5.賽百架構(gòu)的資源行動許多研究計劃所資助的教育技術(shù)/學(xué)習(xí)科學(xué)相關(guān)研究項目或多或少都存在資源制作和資源環(huán)境架構(gòu)方面的內(nèi)容，而nsdl更是主要關(guān)注數(shù)字資源的建設(shè)、應(yīng)用方面的研究，因而也是更具針對性的、更加全面和廣泛的賽百架構(gòu)的資源行動。在前期探索的基礎(chǔ)上，nsdl計劃于1999年正式啟動，至今已經(jīng)過十幾年的精心經(jīng)營，按照四年一個周期分為三個發(fā)展階段，在數(shù)字資源方面獲得了不可小覷的積累。nsdl計劃前期，著力于國家數(shù)字圖書館的創(chuàng)建和研究，以其作為stem教育的“學(xué)習(xí)環(huán)境和資源網(wǎng)絡(luò)”，并且賦予這個環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)三個核心特征：

2、在個性化學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)環(huán)境下都能貼合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求；在主要以數(shù)字化形式開展學(xué)習(xí)的環(huán)境下能夠提供大量的學(xué)習(xí)資料，并保證使用起來動態(tài)靈活；及時更新靈活管理，在該網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)、之外的任何時間、任何地點都能保證使用者能夠找到高質(zhì)量的資源集和服務(wù)（zia，2008）。nsdl啟動的前四年（2000財年至2003財年）將主要資助的項目內(nèi)容定為以下四個方向：開發(fā)和測試新興網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用維度，如質(zhì)量監(jiān)控、用戶連接渠道、知識產(chǎn)權(quán)維護、評估應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展模式等；創(chuàng)建新型內(nèi)容資源集；探索新的高附加值的圖書管理服務(wù)，提高運作能力；根據(jù)不同用戶需求開展針對性的研究。緊接著的第二個四年nsdl下屬的研究項目構(gòu)成了一個精心

3、策劃的研究規(guī)劃體系，逐漸將nsdl的教育資源、素材和其他電子學(xué)習(xí)對象擴展成為適合學(xué)習(xí)者需求、可通過各種渠道獲得的一個整體資源系統(tǒng)（zia，2008）。目前nsdl已進入第三個四年的后期（2007財年至2011財年），大力推廣合作研究的深度和廣度，所資助的項目多體現(xiàn)出在資源行動中跨地域、跨國界、跨學(xué)科合作的重要性，越來越多的項目由多方機構(gòu)合作完成，如研究團隊和出版發(fā)布機構(gòu)的合作。另一方面，從學(xué)前到高中教育階段stem各科教師在資源的判斷、提供方面所做的貢獻和能力也得到了進一步的重視。ise關(guān)注的非正式科學(xué)教育，內(nèi)容豐富繁雜，包括環(huán)境保護、天文地理、物種繁衍、地震生態(tài)等等，不一而足。對應(yīng)各類型的學(xué)

4、科領(lǐng)域資助了大量的非正式學(xué)習(xí)資源，大多為課外學(xué)習(xí)或者非在校人員提供可供選擇的學(xué)習(xí)資料和渠道。根據(jù)本研究團隊的不完全統(tǒng)計和大致分類，ise資助的教育技術(shù)相關(guān)項目共44項，與資源建設(shè)較大關(guān)聯(lián)的為33項；資源分布存在以下幾個大體方向：模擬游戲、虛擬環(huán)境或?qū)W習(xí)軟件，如通過角色扮演了解灰狼物種的生物習(xí)性和群體社會結(jié)構(gòu)的wolf quest游戲；可以學(xué)習(xí)到火星及天文相關(guān)知識，鍛煉與虛擬團隊合作能力的虛擬太空環(huán)境blue mars；可用于探索模擬緬因州地貌信息的eco beaker軟件等。其特點是一旦構(gòu)架成功，維持運轉(zhuǎn)的成本較低，并且在激起興趣、維持學(xué)習(xí)熱情方面有較大優(yōu)勢。而學(xué)習(xí)系統(tǒng)/平臺搭建，如ome-k

5、a開源學(xué)習(xí)平臺等，此類資源整體架構(gòu)更規(guī)范，同時具有較大的遷移價值，當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容變更時不需要從頭制作。免費廣播資源或巡回展覽，制作科普相關(guān)的廣播節(jié)目，以植物標本、趣味幾何、飛行歷史等為主題的巡回展覽，均為免費資源，但時間、場地、覆蓋范圍較為受限。紙質(zhì)、數(shù)據(jù)庫、視頻材料等其他資料，需要較大的存儲空間，需要專門的機構(gòu)和人員負責(zé)管理。其他的研究計劃也參與了賽百架構(gòu)下的資源行動，如dlese，同樣是nsf的數(shù)字化資源計劃，與nsdl不同的是，dlese更聚焦于地球科學(xué)和地理學(xué)科范圍的數(shù)字化資源建設(shè)及應(yīng)用；上文提到的imd計劃關(guān)注的是教學(xué)材料的開發(fā)、應(yīng)用與評估。在賽百架構(gòu)下，作為賽百學(xué)習(xí)的支撐，nsf所積累

6、的學(xué)習(xí)資源和行動計劃已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，逐漸顯現(xiàn)出較為清晰的體系結(jié)構(gòu)。6.可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用模型通過研究所提煉的經(jīng)檢驗的持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用模型，為賽百學(xué)習(xí)框架的應(yīng)用推廣提供了可能性。這些應(yīng)用模型包括如何利用技術(shù)提高stem課程的學(xué)習(xí)；利用計算機對已有的知識進行有效的管理；如何通過虛擬組織促進合作研究等。關(guān)注利用技術(shù)提高stem課程學(xué)習(xí)的諸多應(yīng)用模型在ieri計劃所資助的項目中被提出，例如“將數(shù)字化文本與基于設(shè)計的科學(xué)課堂相整合”（integrating digital text in design-based science classes），該項目調(diào)查概念的多模式表征在學(xué)生學(xué)習(xí)中的作用，學(xué)生在科

7、學(xué)探索中使用多種文本，并以此來探究學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展軌跡。再如，“關(guān)于學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)”（learning about learning）項目創(chuàng)建基于web的智能導(dǎo)師系統(tǒng)，幫助八年級學(xué)生開展數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。該智能導(dǎo)師系統(tǒng)在提供個性化學(xué)習(xí)輔助的同時，教師也可以實時監(jiān)控學(xué)生遇到的學(xué)習(xí)困難及取得的學(xué)習(xí)進步等。creative it計劃中也有不少項目關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及問題解決能力的應(yīng)用模型，例如，通過認識一個新的概念并為之恰當(dāng)命名來提高問題解決能力（pilot research on language-based strategies for creative problem solving）；通過創(chuàng)新的計算機課

8、程，促進學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)與學(xué)習(xí)（pilot：game2learn：creative computing education）。計算機擁有強大的計算能力，在科研與學(xué)習(xí)方面日益發(fā)揮其知識管理的作用。在cdi計劃中，有部分項目涉及利用計算機的計算及推理能力來促進人的認知與知識管理，如開發(fā)一套工具與服務(wù)促使虛擬組織的形成，通過組織成員對該組織相關(guān)文獻進行篩選來提高目錄數(shù)據(jù)的質(zhì)量。機器學(xué)習(xí)（machine learning）是其中一個重要的概念，通過提供充分（adequate）的著作工具，以創(chuàng)建高度結(jié)構(gòu)化的、機器可讀的文件來實現(xiàn)機器學(xué)習(xí)。該研究項目能解決知識管理領(lǐng)域的三個基本問題：學(xué)科隔閡問題如何打破學(xué)

9、科知識之間的壁壘；知識迷航問題如何在學(xué)科內(nèi)外引導(dǎo)學(xué)習(xí)者和研究者獲取知識；激勵缺乏問題如何激勵個人或組織機構(gòu)參與開放型知識的質(zhì)量提升過程（bibliographic knowledge network）。稀疏推理關(guān)注兩個基本問題：變量選擇與結(jié)構(gòu)化推理，通過從大規(guī)模的數(shù)據(jù)中抽取一定的變量進行分析，以發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，促進結(jié)構(gòu)化知識的發(fā)現(xiàn)（sparse inference：new tools for structural knowledge discovery）。通過虛擬組織促進合作研究也是在諸多研究中涌現(xiàn)出來的一種可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用模型，其中，cdi計劃主要關(guān)注如何利用計算機更好地為科研、學(xué)習(xí)服

10、務(wù)，voss計劃則聚焦于計算機支撐的虛擬組織作為社會技術(shù)系統(tǒng)如何促進處于不同地域的科研工作者的協(xié)作以及跨學(xué)科研究項目的實施等。在當(dāng)今社會，無論是創(chuàng)新還是知識的創(chuàng)造，協(xié)作與合作都相當(dāng)重要，而虛擬組織對實現(xiàn)這種協(xié)作相當(dāng)有價值。對虛擬組織的研究大致可分為以下三類：虛擬組織支持科研合作所面臨的問題與挑戰(zhàn)，如組織成員的分散與多樣性、對信息通訊技術(shù)的依賴等；虛擬組織如何有效地支持科研合作，如虛擬組織以怎樣的方式運行能夠起到效用，怎樣以新的獨特的方法支持知識相關(guān)工作；對賽百使能的虛擬組織系統(tǒng)進行評估，如developing a comparative meta-analytical model for k-

11、valuating and facilitating accessible ci-enabled virtual organizations項目通過對五個已有的虛擬組織進行比較混合法分析，得出對虛擬組織的分析、分類方法及如何評估虛擬組織的有效性等。7.賽百學(xué)習(xí)的創(chuàng)新應(yīng)用者賽百學(xué)習(xí)的創(chuàng)新應(yīng)用者可大致分為三大類：一類是學(xué)習(xí)者，包括在校學(xué)生，他們在課堂內(nèi)外都有機會接觸到nsf資助的創(chuàng)新賽百學(xué)習(xí)，當(dāng)然也包括終身學(xué)習(xí)者或者非正式學(xué)習(xí)者，由于自身和學(xué)習(xí)內(nèi)容的分散性，這類人群尤其需要賽百學(xué)習(xí)的便捷服務(wù)。第二類是教師教員，通過他們的創(chuàng)新應(yīng)用體驗，對整個教育氛圍有著極大的影響力。第三類則是教育機構(gòu)，包括商業(yè)性的

12、和非營利的組織，他們在應(yīng)用和推廣賽百學(xué)習(xí)創(chuàng)新成果過程中表現(xiàn)出越來越大的潛力，許多時候，教育機構(gòu)充當(dāng)?shù)氖侵С纸處熃虒W(xué)、輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的角色。此三類應(yīng)用者的創(chuàng)新應(yīng)用活動常密不可分，因而不少研究計劃同時兼顧著多方團體或組織的創(chuàng)新應(yīng)用活動和體驗。itest的研究計劃致力于改善學(xué)生和教師的創(chuàng)新技術(shù)體驗，2001年至今所資助的1053個項目中，絕大多數(shù)都與教育技術(shù)密切相關(guān)。其對教師發(fā)展的關(guān)注前文已有提及。在創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用方面，itest體現(xiàn)出的特點是將學(xué)生和教師之間的互動作為創(chuàng)新體驗的激勵因素，其資助的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用多發(fā)生在多個地區(qū)多個學(xué)校多個教師學(xué)生團隊之中。在這樣的綜合多元的群體中開展創(chuàng)新技術(shù)的研究和嘗

13、試通常能夠激發(fā)更多的火花，教學(xué)團體的參與熱情和創(chuàng)作意愿也表現(xiàn)出較高水平，研究項目也就獲得了相對較活躍的研究情境。itest的研究項目注意觀察交叉學(xué)科、新興技術(shù)在目標人群中獲得的認同程度，如“物理激光光學(xué)”（a laser academy for high school science teachers）、“地理制圖遙感定位”（dinomap：spatial analysis of fossil finds in the northern plains）、“天文數(shù)據(jù)檢測和處理”（the pulsar search collabo-ratory-a comprehensive project fo

14、r students and teachers）等。這些研究項目豐富了參與體驗者的相應(yīng)知識，使其切身體驗使用新技術(shù)研究并描述知識的過程，進而潛移默化地豐富了整個國家的基層知識，構(gòu)成并開拓了未來勞動力的科學(xué)眼界。nsf的高級學(xué)習(xí)技術(shù)（alt）計劃在開發(fā)新型或復(fù)雜的學(xué)習(xí)技術(shù)方面也頗有收獲，更多的高級學(xué)習(xí)技術(shù)來源于新技術(shù)在學(xué)習(xí)、教學(xué)中的嘗試和探索。不同的學(xué)習(xí)情境下學(xué)習(xí)需求不同，也要求不同技術(shù)的支撐，alt的44項研究項目中部分關(guān)注點有：關(guān)注如何在普通學(xué)科教育和課堂教學(xué)中整合新技術(shù)，并進一步研究這種新型整合對學(xué)習(xí)的作用和應(yīng)用原則，如運用流暢的社會化對話界面技術(shù)促進物理學(xué)習(xí)，并探索新的教學(xué)模式（coup

15、ling conversational interactivity with multimedia in support of physics learning），將三維空間模擬技術(shù)引入課堂，觀察“嵌入型”無處不在的新技術(shù)對學(xué)生探究研究活動的支持（supporting whole-class science investigations with spatial simulations）；關(guān)注網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐的在線虛擬學(xué)習(xí)團隊的學(xué)習(xí)體驗，注重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和實際生活的聯(lián)系，如“在保證學(xué)生成績的前提下提高在線課堂中學(xué)生的學(xué)習(xí)動機”項目（increasing student motivation witho

16、ut compromising student performance in online classes），不僅激勵學(xué)習(xí)者參與在線學(xué)習(xí)活動，在設(shè)計虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境時，也探索介于激發(fā)興趣的設(shè)計方案和深度學(xué)習(xí)結(jié)果導(dǎo)向的設(shè)計方案兩者之間的平衡。關(guān)注弱勢群體中的賽百新技術(shù)推廣和應(yīng)用活動，分析相對跨度較大的技術(shù)跳躍體驗會對學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用者的心理和學(xué)習(xí)帶來哪些影響。這里的弱勢群體指的是相對而言更難獲得知識和技術(shù)的人群，包括殘疾人群、女性、貧困地區(qū)人群等等。由于歷史、地理、生理等原因被限于學(xué)習(xí)技術(shù)水平低水平的人群中，技術(shù)的應(yīng)用和體驗反饋具有更鮮明特點，也吸引了大批的研究項目關(guān)注，例如，開發(fā)新技術(shù)環(huán)境幫助和分析盲

17、人學(xué)習(xí)、理解、建構(gòu)抽象的科學(xué)概念的項目（i feel science：innovative flexible experimental environment for learning in science），以及致力于美國與印度農(nóng)村的教學(xué)資源共享，投給印度學(xué)習(xí)技術(shù)支持（technologies for cooperative learning in rural india）等等。弱勢群體是nsf賽百學(xué)習(xí)架構(gòu)下創(chuàng)新應(yīng)用者的重要組成。nsf界定的弱勢群體指較難獲得知識和技術(shù)的人群，包括殘疾人群、女性、貧困地區(qū)人群等等。正如alt所體現(xiàn)出來的，nsf的資助對弱勢群體的教育、創(chuàng)新、技術(shù)體驗存在相當(dāng)明

18、顯的傾斜。而部分研究計劃，更是以改善弱勢群體的技術(shù)應(yīng)用體驗，提升其研究和創(chuàng)新能力作為計劃主要服務(wù)內(nèi)容，如女性科學(xué)工程學(xué)術(shù)提升計劃advance、殘疾人教育研究rde等。絕大多數(shù)計劃在召集和審核項目階段都明確傳遞了對弱勢地區(qū)和人群的支持，在項目性質(zhì)符合計劃目標的情況下，優(yōu)先考慮那些能較廣覆蓋少數(shù)民族、弱勢人群，或者研究預(yù)計成果有益于改善落后地區(qū)的教育和創(chuàng)新現(xiàn)狀的項目。在歷史、地理、生理等原因處于學(xué)習(xí)技術(shù)水平低水平的人群中，技術(shù)的應(yīng)用和體驗反饋具有更鮮明特點，也吸引了大批的研究項目投入?？傮w來看，在眾多賽百學(xué)習(xí)相關(guān)研究計劃中，創(chuàng)新應(yīng)用者都享有十分核心和重要的地位，作為研究服務(wù)的中心、研究目的的重心

19、、研究進展的主力、研究數(shù)據(jù)的來源等關(guān)鍵力量影響到nsf的資金流向，這也是nsf“以人為本”研究與教育一體化的戰(zhàn)略思想的體現(xiàn)。8.k-12的賽百學(xué)習(xí)及stem教育nsf認為科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)教育要通過新的信息傳播及其他高科技手段來實現(xiàn)，進而提高國民在科學(xué)研究上的潛能（祝魏瑋，2006）。近年來，nsf在關(guān)注科學(xué)研究的同時，更加關(guān)注人才的培養(yǎng)，對教育的資助逐年加大。新增經(jīng)費主要用于小學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)教育及利用先進的技術(shù)促進教學(xué)，如ci-team、數(shù)學(xué)和科學(xué)合作計劃（the math and science partnership，簡稱msp）、促進技術(shù)教育（advance technolog

20、ical education，簡稱ate）、stem擴展計劃等。新的信息、通訊和計算技術(shù)對科學(xué)和工程實產(chǎn)生了巨大的影響，ci-team計劃旨在利用這些技術(shù)、服務(wù)創(chuàng)建一個綜合的賽百架構(gòu)，促進個人、小組和組織的研究并改善教育，如利用直觀化工具、合作工具、開源應(yīng)用與資源開發(fā)并實施專業(yè)發(fā)展和課堂賽百架構(gòu)的學(xué)習(xí)體驗，以此來促進學(xué)生對地球系統(tǒng)的學(xué)習(xí)；研究科學(xué)課程標準，建立與之相匹配的賽百資源，為學(xué)生提供參加賽百活動的機會等（ci-team demonstration project：san diego cyber-team）?！芭ck-12教師合作從而改善學(xué)科的教授的知識體系”（working with k

21、-12 teachers improves the knowledge of disciplinary professors）項目中高等教育機構(gòu)的stem專家通過多種方式與k-12教師及致力于成為教師的本科學(xué)生交流與合作，這不僅促進了k-12教師的教學(xué)，也促進了專家們的研究。fun works是一個創(chuàng)新的數(shù)字圖書館，通過音頻、動畫等模擬真實實驗情境，學(xué)生在其中可以自由探索科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)方面的相關(guān)知識（fun works：a digital library designed by and for middle school students）。網(wǎng)絡(luò)實驗室也是利用賽百架構(gòu)促進教學(xué)的一個重要

22、方面，它允許學(xué)生和教師隨時隨地的進行實驗?！癱i-team實現(xiàn)-ilab網(wǎng)絡(luò)”（ci-team implementation project-the ilab network：broadening access to hands-on stem learning via remote online）項目旨在擴大這一重要科學(xué)教育賽百架構(gòu)的影響力，讓更多的人參與進來，如傳統(tǒng)課堂和網(wǎng)絡(luò)課堂中的學(xué)生與教師、科學(xué)博物館的參觀者等。麻省理工學(xué)院的教育計算創(chuàng)新中心與西北大學(xué)stem教育合作辦公室合作試圖創(chuàng)建一個國際的、賽百使能的學(xué)習(xí)資源中心，以促進正式的和非正式的stem教育。世界各地的學(xué)生和科研人員也可以

23、通過這個平臺分享資源、相互協(xié)作等。 總結(jié)本文通過對nsf資助計劃及其資助項目的綜合分析，并綜合社會技術(shù)系統(tǒng)，以及賽百架構(gòu)及其教育應(yīng)用這兩個角度，描繪了nsf資助的教育技術(shù)相關(guān)研究課題的綜合視圖。結(jié)合該試圖，研究者對nsf在創(chuàng)建賽百架構(gòu)并促進k-12、stem教育方面所作出的各種努力進行了闡釋，并通過賽百學(xué)習(xí)的前期探索、賽百學(xué)習(xí)架構(gòu)、教師準備與培養(yǎng)、賽百學(xué)習(xí)時代開創(chuàng)、資源行動、可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用模型、賽百學(xué)習(xí)的創(chuàng)新應(yīng)用者，以及k-12的賽百學(xué)習(xí)及stem教育這一發(fā)展線索，描述了教育技術(shù)在nsf的教育資助項目中所走過的軌跡。參考文獻1 borgman，c.l.，abelson，h.，dirks，l.

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