基于脚手架观鸟学习的移动学习系统Word文件下载.docx
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3.流动性学习设置：
开发的无线设备，以将更便携。
因此，教育实践可以执行在任何时间和任何地点，如在旅游巴士、露营区、上陈列的房间，等等。
可以促进各种不同的实地考察情况。
这种学习设置可以是预先计划，或者是机会主义性质。
4.交互的学习过程：
通过声音、指向、邮件、图标、甚至是视频接口，学习者可以与专家、同行、或其他材料有效沟通，同步或异步通信的形式。
因此，专家更接近和知识更可靠。
5.教学活动的定位：
通过无线应用，学习可以嵌入到日常生活当中。
遇到问题时，需求的知识以真实可靠的内容呈现，帮助学习者认识到问题的特点做出相关的行动。
6.教学内容的整合：
无线学习环境集成了很多的信息资源，并支持学习者做非线形、多维和灵活的学习和思考。
尤其是，它便于复杂和结构不良的学习内容，例如交叉学科、基于主题的学习活动。
在过去的20年中，建构主义范式一直主导教育研究。
从建构主义角度看，教育的目的是要培养独立和自主的学习者。
布鲁纳（布鲁纳，1983）将脚手架始终作为提供明确教学策略的象征。
脚手架指对教学者或者能力更纯熟的同行的交互支持，桥接学习者目前的技能水平和所需的技能水平。
在这个过程中，随着学习变得更熟练的支持量逐渐撤回。
最终，学习者可以完成任务他们自己（格林菲尔德，1984年）。
因此，脚手架的方法包括两个主要过程：
一个是'
支持建设'
，另一个是'
支持衰落'
。
Cazden用生动和熟悉的图片明确概念，及其样本的普遍性。
文献综述表明脚手架可以增进理解、独立的学习和应用，提高和促进知识转让（布鲁纳，1983年;
格林菲尔德，1984年;
Cazden，1988年）。
这些优势证据发现在许多研究领域的语言和认知学的发展中（Boyle&
Peregoy，1990年；
Gallimoreetal。
1989年;
Smolucha&
Smolucha，1989年;
Day&
Cordon，1993年）。
与此同时，脚手架的局限性也被指出。
因其为初学者提供帮助中，技术在讨论有关发展缺乏专家的作用而被批评（Gaffney&
安徒生，1991年）。
它的实施被批评还不能够回应儿童意图课堂教学的多样性的挑战（1990年，Dyson）。
这篇论文报告了一个关于学生学习观鸟的脚手架无线应用程序。
基于此，对这项技术的教学过程，管理，评价进行调查。
目的是构建基于最新的无线技术支持的户外移动学习活动。
观鸟学习（BWL）系统是无线ad-hoc网络上实现的。
在BWL系统中，每个学习者设备是一部PDA（个人数字助理）与基于Wi-Fi无线局域网（IEE802.11b）卡，以形成一个特设的学习环境。
BWL系统为学习者提供移动学习系统。
形成性评价有以下两个目的:
探讨可能的角色和观鸟活动的移动学习设备提供的脚手架目的并调查学生学习是否受益于流动性、可移植性和个性化的学习设备。
基本想法和挑战
脚手架技术（杰克逊etal。
1996年）让教育技术的研究者产生极大的兴趣，因为它可以提供更切合实际的学习环境，丰富多样的支持。
在教育研究领域，'
脚手架'
一词被用于描述各种教学技术支持的学习活动，反映真实任务的情况。
脚手架使学习者能参与户外活动；
有'
知识渊博其他人'
或'
更有能力同辈'
支持学习者和共享认知的负荷（杰克逊etal。
1996年）。
处理和集成功能的计算机可以创建实事求是、互动、丰富、支持和个性化的学习环境。
这些特性使计算机成为执行脚手架的理想选择。
一些研究人员已经基于计算机的指令开发脚手架，在真实的学习活动中整合多个介质支持学习者知识建构（施泰纳&
赫尔，1994年；
杰克逊etal.1996年）。
然而，讨论的重点主要是软件开发和支持建设模型。
Lieberman&
Linn（1991）争辩脚手架是计算机可以用几种方式之一，鼓励学生自主的学习。
认知和技术团队，范德堡大学（布兰斯福德etal科技集团.1993年）提出过分依赖计算机支持的问题，强调教育个人是独立的和积极的学习者的需要。
因此，有必要强调脚手架的支持衰落组件。
若要使用此技能，面临的主要挑战是确定何时支持衰退，并应减少多少的支持。
这就要求脚手架的任一点得到学习者掌握水平评价。
DayandCordon（1993）这一概念中，脚手架开发使用五个级别的支持，在可靠的实践中有顺序衰退。
支持包括一系列的提示，明确的要求。
每个实践被用作评估学习者的学习任务的掌握。
基于当前实践的学习者的表现，老师决定在下一个练习是否适当减少当前支持水平。
他们的研究提供可以用于基于计算机或基于综合媒体指令的脚手架模型。
海量存储和具动态能力的计算机，可以轻松地生成此模型，和容易收集定量评价的数据。
KaoandLehman（1997）使用DayandCordon的模型，提出脚手架教学的基本要素，特别是与综合媒体设计相关的要素。
他们提供成人支持婴儿学走路（Cazden，1988年）图为的例子。
分层组件技能：
这是老师的责任，基于学习者的能力和任务的性质，将最后的任务分解为分层组件。
在协助婴儿成人的示例中，儿童在考虑第一步之前必须学会如何用脚平衡。
然后孩子必须学会如何在他的第一步上平衡，第二步才向前伸展出去。
降低支持级别：
在支持衰退的意义上，教学者必须认识到在学习中什么样的支持是至关重要的和将支持分类到不同的降低级别中。
在成人协助蹒跚学步的示例中，支持的水平可能是：
牵着两只手，牵着一只手，牵着一个手指帮助学走，等等。
反复的真实练习：
教学者在涉及相同技能的真实练习中设置一个顺序。
在步行的示例中，儿童确实经历练习任务，行走。
行走的练习涉及同一组成分的技能，练习在可以不同现实设置中重复：
走在地毯上，走在地面上，走在沙上，等等。
不断发展的评价：
教学者在全球图片的任务中必须对学习者过程进行评价，和对需求及时改正。
在步行的示例中，成人观察和评价儿童的进步与孩子每个一步。
如果拿着孩子的一只手不让他的平衡，成人马上给他另一只手。
如果孩子握着手走好了，成人会考虑让他通过牵着一根手指步行。
脚手架的业务定义如下所示。
教学者或更有能力的同辈将任务分解成子任务的层次结构并归类到不同的减少支持上。
这种练习始于最高水平的支持和最低级别的子任务。
在实践中的每个子任务的完成，教学者评估学习者的表现和判断支持水平的提供，让学习者可以管理组成的子任务以达到完美。
新的无线应用技术甚至可以扩展计算机的能力和范围。
交互性、定位，和集成的特性有助于脚手架的四个基本要素的应用。
看来，脚手架的一体化和无线应用程序将为未来的教室创建有效的学习环境。
观鸟移动系统，脚手架的组件包括上面列出的所有四个元素。
要实施脚手架系统，逻辑循环结构用于合并的所有组件，如图1所示。
脚手架的关键点是提供不同级别能力的支持，决定的每个学习者水平。
通过不断发展的评估，可以正式评估每个学习者的能力水平。
脚手架的目的是在学习者增加了他或她的学习能力时，消除对援助的需求，并减少支持的级别。
在重复性真实的实践中，系统还提供分层的学习工具和技能，以帮助学习者轻松地学习和接受知识。
BWL系统
无线移动特设的学习环境
观鸟活动的设计和建造在专门的无线网络上（Johnson&
Nahrstedt，2000年），如下所述。
专门的无线移动网络环境是由几个移动无线设备组成。
每个学习者具有基于移动学习的Wi-Fi设备，是一种无线网卡的手持设备（Pda）（IEEE802.11b协议）。
教师有小型的移动笔记本与基于Wi-Fi无线网络卡和数码摄像机。
学习者和教师形成一个专门无线的学习环境。
现有的MANET（专门移动网络）路由协议（Johnson&
Maltz,1996;
Chen&
Lai,2001;
Chenetal.2002）支持所有学习者的移动学习设备的鸟—图片、视频、信息之间的无线传输。
观鸟活动的情况如图2所示。
基于脚手架-援助BWL系统
观鸟旅行通常由当地的观鸟社团提供和由专家领导。
首先寻找目标鸟，通过高质量的望远镜清晰和近距离的观鸟。
然后，他们让学员通过望远镜轮流观察鸟。
在此期间，他们提供的提示和指导的标识的那种特别的鸟。
在这个过程中，知识和专家的热情成为示范作用。
他们生动地描述通常引起学习者的注意力和兴趣。
提示和指导促进学习者的理解，但学习的效果和水平完全取决于专家。
此外，不是每个学生获取机会通过高质量的望远镜密切观察，虽然学生仍在排队等待，但鸟会飞走。
专家很难以满足需要的每个学习者，提供指导，或回答问题。
这样户外教育活动，大大受益于无线技术的援助。
BWL系统架根据学生的能力有脚手的关键特征。
BWL系统提供的结构性援助学习系统；
对初学者来说，提供更多援助，他们变得更熟练，需要更少的援助。
BWL系统尝试提供不同程度援助的学习系统。
要知道学生的学习，BWL水平系统还包含测试的子系统，每个学习者的学习水平的计算结果。
在此研究中，如果学习者使用无线传输移动学习设备随时随地以获取和学习，称为移动学习者。
实施分层组件的技能。
BWL系统采用分层组件技能模型。
该组件的分层组件技能分为移动观鸟的硬件和软件。
首先，移动观鸟硬件包括手持式移动学习的设备（PDA），包含IEEE802.11b无线网卡。
教师有特定的设备，笔记本（本地服务器）和数字视频摄像机。
所有这些设备形成一个专门无线的学习环境。
它是相对于传统的课堂截然不同的学习环境。
知识的获取是通过无线手持设备，不是常规的书。
移动观鸟软件包括以下接口。
1.bird–watching无线接口：
包括移动教师和移动学习者接口。
移动教师和移动学习者接口上讲师的笔记本和移动学习者的移动设备，分别执行。
使用移动教师的接口，鸟的图片和视频文件可以无线传输广播到移动学习者接口。
这意味着每个学生都有平等机会通过移动学习者接口的获取密切观察。
2.Bird–searching无线接口：
分层学习鸟类知识，BWL系统提供挖掘的鸟数据搜索系统，协助移动学习者轻松地搜索鸟知识如图3所示。
Bird–searching数据挖掘系统自动生成鸟查询条件，例如，鸟大小和颜色。
跟着Bird–searching业务步骤，移动学习者通过无线传输将能够获得从讲师的笔记本的相关的鸟知识。
讲师的笔记本中包含完整的在台湾的鸟的数据库。
另外Bird–searching系统数据挖掘支持不同级别的辅助职能，基于每个移动学习者的能力，调整难度级别的鸟的查询条件。
使用无线bird–searching接口，每个移动学习者在循序渐进的基础上可以熟悉鸟类生态学和任何相关的知识。
3.Bird–database无线接口：
鸟数据库无线接口建立在讲师的笔记本上。
每个移动学习动态可以通过无线手持PDA查询数据库的鸟知识。
基于web还提供了鸟的数据库（http:
//140.115.155.87/twbd/new/mini。
html）。
在BWL系统在教师的笔记本中生成本地鸟数据库接口。
4.无线鸟搜索跟踪文件：
要了解每个移动学习者的鸟搜索模式，跟踪文件创建在教师的笔记来记录每个观鸟活动期间所有鸟的查询操作。
重复性练习的实施。
评估重复性的练习、三项测试、预试、中间试验（或移动学习），及后期测试，使用了如图4（a）所示。
预先测试结果评估学习者观鸟活动之前的能力。
在观鸟活动后，后期测试结果评估每个学习者的能力。
中间试验用来指导观鸟活动期间学生的注意力。
中间测试中的问题设计是为指导学生注意鸟的特点，通常由传统的观鸟活动中的专家提供的。
测试内容将稍后介绍。
图4（b）所示，BWL系统排列整个季节的六个观鸟活动。
这提供了一个长期的学习过程和创建学习历史记录。
不断发展评价的实施。
在真实的练习中，教师根据学习者学习的效果进行帮助。
因此，一个不断发展的评价系统被设计出来；
并分为下面几个接口。
1.无线鸟–问题分配接口。
此接口是为教师设计的。
鸟—数据库有大量鸟的记录（http:
//140.115.155.87/twbd/new/mini.html）。
因此，无线鸟–问题分配接口从鸟-数据库提供筛选鸟记录的操作（有约535台湾鸟类记录）。
它筛选（从1月至12月），每月（低、中、高），海拔高度和水生境、森林广域网）的生态环境的记录。
在图5（a）中所示，535个台湾鸟类记录可能被过滤到35个台湾鸟类记录。
最后，如图5（a）和图5（b）所示，教师筛选出的鸟的记录，选定10个鸟的问题和将它们传输到无线bird–answer接口。
它用于所有移动学习者预先测试、中间测试和后期测试。
2.Bird–answer无线接口。
Bird–answer无线接口使用下拉窗口界面，如图6（a）所示。
下拉窗口界面向移动学习者提供，user–friendly输入的接口，如图6（b）所示。
所有输入数据下的bird–answer接口对于所有移动学习者都转换成无线信号到教师的设备，编译成数字统计表。
3.Learn–statistics接口。
观鸟活动中，所有的答案记录被收集到教师的笔记本。
因此，统计数字接口设计在教师的笔记本上，如图7中显示。
该系统是由两个种类的程序实施。
通过使用RDA（远程数据访问），掌上电脑上运行的客户端程序和在使用SQL2000的笔记本运行的服务器程序。
减少支持水平的实施。
根据下拉窗口菜单中的选定项的数目实施降低级别支持的调整。
该系统提供了不同程度的援助，因为每个移动学习者需要不同级别的支持。
对于每个移动学习者，如果平均分数低于40%所选的项目数是三（见8a图）。
移动学习者的平均分数变得更高，当选定项的数目增加。
其他例子，当移动学习者的平均分数高于40%和低于60%，BWL系统提供四个选定项目（请参阅8b图）。
此外，如果移动学习者的平均分数高于60%，BWL系统提供五项，如图8（c）所示。
评价
研究设计
在BWL系统的帮助下，通过观鸟（前面所述）的户外活动，学习可以更独立和自力更生。
它创造公平的机会和经验（观察鸟类特写）为学生发展的知识和技能需要作出负责任的决定（识别鸟功能），并让学生采取行动（寻找相关的信息）处理自己的学习。
BWL系统首次引入传统户外观鸟活动，因为实验的三个阶段基于学习设计，在BWL的作用下，BWL观鸟活动的水平一体化。
三个阶段的实验设计的意图是通过从专家到BWL程序任务责任转移，构建学习者的学习者的能力与独立。
第1阶段：
BWL作为增强工具。
BWL的程序被应用于传统观鸟过程的结尾。
即是说，观鸟过程是由专家领导。
专家确认名称和被直接观察到的鸟的关键功能。
在活动结束时，学员都聚集在一起和以团队工作。
每个团队利用鸟问题的主要特点使用PDA搜索相关信息。
然后，他们可以与专家先前描述的结果匹配。
第2阶段：
BWL作为发现的工具。
BWL过程应用在观鸟进程的开始。
同时，专家只提供提示，并带领学员观察鸟的主要特征。
学习者聚集在团队中然后他们通过PDA的功能，确定要搜索的名称和相关信息。
这种方式，所有学习者都有机会充分观察、探索和讨论。
每个小组得到的答案后，专家聚集讲述和进一步指导学员。
第3阶段：
BWL作为独立的工具。
BWL的程序被适用于整个观鸟进程。
PDA完全接管了专家的作用。
学习者仅能观察鸟的pda的静态图像。
他们必须自己识别鸟的主要特征，引导他们以后的搜索。
而且，搜索结果是他们可以学习关于鸟的唯一信息。
在整个过程中，老师只检查其结果和进行校正。
实验设计三个阶段，用对照组用评估BWL关于学习的好处。
在控制组中的学生指南用于获取传统观鸟活动观鸟的相关信息。
参加者
来自20多个参加的竞争对手中三所小学被选为研究对象。
他们是在台北市的基隆张兴、明涛和在台南市的西门，附近有10个最佳观鸟地点。
每个学校的学生被随机分配到两组，BWL辅助小组和指南协助小组。
每个小组由他们学校的自然科学教师和一个本地野生社团的鸟导师（专家）指导。
学生小组工作。
表一列出了三所学校每个小组的数量。
仪器
预先测试。
活动之前，教师和专家为预先测试制订10种可能会观察一系列鸟。
每一种鸟，BWL或指南的组中的每个团队不得不回答六个多项选择题上那种鸟的特点。
预先测试以电子测试的形式在pda上进行管理。
工作表。
（每活动至少六种鸟）活动中被观察到的鸟的特点，六个选择题被分配在工作表上。
不是衡量学生能力，问题的目的是为了引导学生注意鸟的关键特点，二这通常由传统的观鸟活动中的专家提供的。
要回答这些问题，学习者必须辨识鸟的特点和使用BWL或指导手册搜索的相关信息。
BWL组中的团队收到的问题，并使用在PDA上的电子工作表提供了其的答案。
另一方面，指南组中的团队收到专家口头问题和提供纸张工作表上的答案。
后期测试。
后期测试是活动完成后对这两个组中的所有团队管理。
它是跟预先测试相同，除非它只涉及正在活动（每活动至少六种鸟）中观察到的鸟类。
步骤
每个参与者的学校在2002年秋季学期进行了六个观鸟活动。
也就是说，两个活动进行实验的三个阶段。
虽然运用BWL或指南书辅助程序的每个阶段时间是不同，但每个活动主要包括以下三个组件。
1.预先测试。
预先测试是在活动前或观鸟路线出发的公交上实施。
2.BWL、指南辅助程序。
在活动中，老师和专家在这两个团体中的有以下设备：
笔记本;
三脚架望远镜和长焦距镜头的数码相机或连接照相机的望远镜。
在BWL组的团队给予一部PDA。
指南组中的团队给两个锥体望远镜和指导手册的副本。
这两个团体中的专家针对相同种类的鸟首次用望远镜（每活动至少六种鸟）。
鸟的数字图片，转往笔记本。
鸟的关键特点，进一步制定成工作表中的问题。
BWL组中的团队获得图片和工作表中的问题、查明的鸟功能，寻找相关的信息，和利用BWL回答问题。
指南组中的团队用两个锥体的望远镜发现鸟特点，使用指导手册搜索的相关的信息，收到口头上的问题、提供纸的工作表上的答案。
最后，这两个团体中的教师检查学生的答案。
3.后期测试。
活动之后，在回程或回到了学校在他们的各自课室向学习者实施。
结果
表2列出了每个活动的预先测试和后期测试方法的标准差。
活动1，只有一所学校的预先测试采集的数据，在发现项并无重大差异组（t=-0.469，p>
0.05）。
剩下的活动，使用协方差与协变量作为预先测试项的差异组（见表3）。
3、4、5和6的活动发现重大差异组。
图9进一步为这两个团体的活动的进度曲线介绍了后期测试的平均分数。
活动阶段2&
3、活动组之间的显著性差异，活动3（F=5.343，p0.05<
），活动4（F=8.515，0.01p<
），活动5（F=7.250，0.01p<
）和活动5（F=17.950，0.01p<
）。
BWL组优于指南组。
这意味着，学习者极大地受益于BWL，即使专家支持逐渐被撤回。
从第二阶段的数据提供了BWL系统可以有效地发现鸟识别工具的证据。
虽然在阶段3学习者不得不在没有任何专家的帮助下搜索相关的信息，但他们在活动5中得到最高分数。
可能的解释是，学习者可能有更好地感知自己完成这项任务的责任和在此活动中给了更多地注意他们的表现（霍桑效应）。
第三期对学习的影响因此增加了，超出预期在正常情况下的可能。
这反映出他们的阶段3条件下的正常性能。
发现BWL组在其他两个阶段甚至更好地执行了。
这是因为学生要花更多的精神，努力完成自己的任务。
相比之下，学习指南组中所有三个阶段条件的，除了活动5几乎保持在固定水平性能中。
它是可能为学习者掌握水平下降阶段增加支持水平作，因此刚出平衡的影响。
总结
这论文报告了一个开发了的移动式脚手架观鸟援助系统。
提出观鸟学习（BWL）系统设计使用的是专门无线网络。
在BWL系统中，每个学习者的设备是基于Wi-Fi（IEEE802.11b）无线网卡的PDA（个人数字助理）。
BWL系统特别被开发成集成的脚手架模型的BWL系统。
在台湾的三个小学用BWL系统观鸟。
从他们的经验进行形成性评价。
基于这些研究结果，发现的儿童使用的观鸟系统改善他们的学习、期望超越他们平常的学习。
感谢
这项工作由学习技术支持，台湾教育部赞助:
90A-H-FA07-1-4和91A-H-FA07-1-4。
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