科学中复杂思维评价的设计与验证外文翻译资料

本科毕业设计（论文）

外文翻译

科学中复杂思维评价的设计与验证

作者：龙和林恩

国籍：南美

出处：理论与实践

中文译文：典型的评估体系通常衡量的是孤立的观点，而不是当前科学课堂上一致的不受重视的观点。这样的评估可以激励学生记住，而不是用新的想法来解决复杂的问题。为了满足下一代科学标准，该方法需要强调持续的调查，评估需要创建一个详细的图片学生的概念理解和推理过程。

本文描述了设计过程和两种形式的探究性评估：能量故事与体系。为了设计这些评估，我们教师、学科专家的合作伙伴关系，研究人员、技术人员和心理测量师调整课程、评估和评估准则。我们举例说明这些项目如何记录中学生对生命科学中能量流的推理。我们使用来自科学教师和学科专家的评论、课堂实验和心理测量分析的证据来验证评估、评估标准和自动评分。

当代科学标准呼唤符合创新的评估探究式教学与进度测量培养学生的推理能力关于复杂的日常问题。我们描述了两种重要类型的需求评估的设计过程，能源故事和体系，我们作为一个旨在促进累积理解的研究项目的一部分开发的：使用嵌入式的累积学习（清晰的）。我们将累积学习概念化为一个知识整合的过程，在这个过程中，学生发展出连贯的想法，他们可以很容易地用来解决新问题（林和艾伦，2011）。

我们描述了生命科学中测量中学生能量流推理的能量故事和系统的设计并讨论技术的进步如何使学生的论文和概念模型自动评分成为可能（林等人，2014年；龙和林，2014年）。

学生们来到科学教室，对任何科学主题都有许多不同的想法，学生通常使用科学实践，如实验（例如阴凉处的植物死了），观察自然世界（例如，植物吃泥土），与家庭成员的文化融合合作（例如，植物需要食物）和日常分析事件（例如，太阳使空气变暖，因此植物可以成长）。这些想法形成了一个经常的矛盾和混乱（克拉克，2006年；迪塞萨，1988年）。

知识整合的过程强调启发学生最初的想法必须帮助他们建立和完善条目。它强调增加新的，科学的-科学现象的逻辑规范思想这些现有的想法。尽管其中一些

新思想与学生的观点相矛盾，许多学生们不会自然而然地将两者进行比较确定哪些想法最有成效。相反，学生只是记住新的想法，并且他们现有的想法仍然是孤立的。附加想法如果不把它们和其他想法结合起来，就会导致支离破碎的理解（吉尔伯特和博尔特，2000）。知识整合强调辨别新事物的机会从学生现有的观念剧目中产生的想法通过使用科学实践，例如使用科学可视化或分析进行实验数据。这些活动有助于学生发展区分他们最初想法的标准科学规范的新理念。他们允许

学生通过比较对科学调查结果的预测。知识整合通过给予学生连贯的理解反思其结果的机会努力区分思想。学生可以发展通过应用他们制定的标准，对科学现象的综合理解，指导，围绕新的体验，并将他们的观点综合成对科学现象的连贯描述述。强调这种知识整合过程的探究式教学给学生带来了多重有机会表达自己的想法，探索新想法，比较备选方案，然后整理他们的观点是建立一致的科学现象。

常规科学评估

研究表明，传统的评估项目往往无法衡量研究性学习中强调的学习类型和复杂的思维过程（哥特瓦尔斯、霍克耶姆、宋、宋格，2013；洛马克斯、韦斯特、哈蒙、维亚托和马杜斯，1995年）。.传统的评估通常依赖于多项选择项目，这些项目侧重于测量单个科学概念的实际知识，而不是评估学生对科学的综合理解（莱恩，2004年；宋格，2006年）。例如，国际数学与科学研究趋势（TIMSS）中关于光合作用的一个典型项目，使用多项选择格式，阐述了叶绿体作用的超级特征，未能准确测量学生如何在不同的能量观念之间建立联系，以理解叶绿体为什么吸收光能以及如何吸收光能制造食物需要这种光能（图1）。这些多回音项目显示学生是否能够选择正确答案，但它们不允许学生证明他们为什么做出这样的决定或描述他们使用的证据（恩尼斯，1993年）。此外，大多数学生只接受他们在最新单元所学主题的测试，而且通常是非常特别的；很少有人期望应用之前所学的概念龙和林恩对科学材料中复杂思维的评估。因此，当代的评估很少衡量连贯的想法或累积的学习。

构建的反应项目，如论文和模型，有可能衡量综合理解，但并不总是成功的。例如，国家教育进步评估和tims中的一些项目允许学生构建答案，但根据学生在解释中对事实知识的回忆的准确性，这些项目大多被评分为完整或不完整（刘，李，和林恩，2011年）。这个评分系统没有捕捉到综合理解学生成为累积学习者所需要的信息。此外，在高风险评估中强调回忆细节往往会激励教师对事实知识的回忆进行练习，而不是帮助学生在新的环境中应用概念，或利用证据在想法之间建立联系（谢泼德，2000年；耶，2006年）。自相矛盾的是，要求学生解释、连接和阐述他们的想法的活动实际上是帮助学生存储细节的最有效的方式，这样他们就可以被回忆起来（比约克，杜洛斯基和康乐，2013年）。设计需要这些活动的评估和评估准则有助于学生为回忆和知识整合测试做准备。通过使用与知识整合教学目标相一致的评估，设计师可以向教师传达这样的活动是有价值的（刘，李，霍夫斯特特和林恩，2008年；佩莱格里诺，楚多斯基，格拉泽，2001年）。重要的是，要求学生整合他们的想法的评估实际上扩展了探究的过程；传统的测试常常通过要求召回细节。此外，对这些项目进行自动评分的机会使它们对课堂教学非常有用（林恩等人，2014年）。

为综合理解设计教学和评估伙伴关系设计

为了设计衡量学生综合理解的评估项目，我们成立了一个由科学教师、学科专家、研究人员、技术专家和心理测量师组成的合作伙伴关系，以使教学和评估保持一致。合作过程确保每个成员的专业知识得到尊重，并有助于其他参与者的专业发展（见斯洛塔和林恩，2009年）。为了提高对生命科学中能量流动的理解，该伙伴关系开发并重新定义了技术，使用基于网络的探究科学环境（WISE）来增强光合作用和细胞呼吸的探究单元和评估项目，WISE是一个记录学生反应并帮助教师监控学生进步的在线传递系统。

该伙伴关系首次确定了加州标准中涉及光合作用和细胞呼吸的核心能源概念（见表1）。该伙伴关系利用知识整合框架开展调查活动和评估，帮助学生阐明自己的想法，利用可视化等技术特征添加新想法，区分自己的最初想法和新想法，并反思这些经验，以连贯地连接能源概念，并解释光合作用和细胞呼吸过程（详见龙和林恩，2012年，2014年）。互动的动态可视化使学生能够探索能量的抽象概念，例如能量从何而来，能量如何转换和释放，以及能量如何在光合作用和细胞呼吸的环境中移动（见图2）。该伙伴关系利用教师和内容专家的专家评审来改进活动、嵌入式评估和相关技术，并重新确定活动顺序。

能量故事与Mysystem系统

该伙伴关系开发了能源故事和MySystem，以符合累积学习和知识集成框架的目标（龙和林恩，2010年）。这些项目通过支持更长的推理链和允许学生以图形方式表达他们的想法来扩展先前的知识整合评估（李，刘，和林恩，2011年；刘等人，2008年）。这篇文章说明了这些项目类型如何能够捕捉学生对光合作用和细胞呼吸的能量流的复杂理解。

能源故事要求学生反思他们所学的概念，并在特定领域的日常情境中创造关于能源概念的叙述。与先前的知识整合项目相比，能源故事需要更细致和持续的推理，因为在撰写能源故事时，学生会将各种能源理念融入日常经验中。为了创造一个成功的故事，学生们需要重新思考光合作用和细胞呼吸的能量概念，并产生一个连贯的叙述，说明植物从何处获得能量来生长，能量是如何转化、储存和释放的，以及能量去往何处。学生们会因为在想法之间的详细联系，细节之间的清晰联系，以及完整的论点而得到奖励。

MySystem评估的推理类型与能量故事所需的推理类型类似，但允许学生使用图标、箭头和标签以图形方式表示他们对系统中能量流动的理解（图3）。MySystem捕捉了学生关于能量概念之间联系的模型，如能量转换、能量储存、能量释放和能量转移。学生可以将图标拖到工作区中，并用箭头连接这些图标，以描述能量如何从一个代表图标移动到另一个代表图标。学生将不同的颜色分配给箭头，以确定涉及哪种类型的能量，并展示能量是如何转化的。学生还可以注释能量概念之间的关系，以提供更多细节。与以前的知识集成项目相比，MySystem面临的挑战学生将他们对能量流动的口头理解转化为视觉表现，并准确描述复杂过程中的能量类型和形式。

根据光合作用和细胞呼吸单元中强调的主要能量概念，能量故事要求学生写一篇关于兔子如何从太阳接收和使用能量的故事，MySystem图表要求学生在视觉上表现与能量故事相同的概念。这些评估通过鼓励学生反思探究活动的结果，并整合他们所学的多种观点，扩展了教学中的知识整合活动。当被用作嵌入式评估时，他们给教师一个指示，表明学生在不同教学阶段对能量概念的累积理解。

制定评分标准

知识整合评分标准奖励学生使用规范的能量概念构建连贯的叙述（刘等人，2011年）。这些评价标准表明，思想之间存在科学有效的联系，而不是发现正确或错误的思想。这一合作关系首先分析了学生的反应，并确定了学生在光合作用和细胞呼吸中联系能源、能量转换、能量储存、能量释放和能量转移的方式，从而为能源故事和MySystem图表创建了评分标准。然后，我们区分了这些想法之间的四类联系：能量转换（植物如何将光能转换为化学能），能量存储（化学能如何存储在葡萄糖中，然后葡萄糖变成能源），能量释放（植物如何释放存储在葡萄糖中的能量），以及能量转移（能量如何从植物转移到其他生物）。评估准则奖励学生生成这些链接并以连贯的方式组合它们。为了适应能源故事和MySystem的复杂性，我们在典型的知识集成规范中增加了一个称为高级复杂理解的额外层次。基于在科学有效链接和规范能量概念的数量和一致性方面，得分从1分（无关或非任务）到6分（高级复杂理解）。因此，知识整合准则捕获了对能量流动的累积理解，而不是测量关于能量的孤立细节。

附：外文原文：Designing and Validating Assessments of Complex Thinking in Science

Typical assessment systems often measure isolated ideas rather than the coherent understanding valued in current science classrooms. Such assessments may motivate students to memorize, rather than to use new ideas to solve complex problems. To meet the requirements of the Next Generation Science Standards, instruction needs to emphasize sustained investigations, and assessments need to create a detailed picture of studentsrsquo; conceptual understanding and reasoning processes. This article describes the design process and potential for automated scoring of 2 forms of

inquiry assessment: Energy Stories and MySystem. To design these assessments, we formed a partnership of teachers, discipline experts, researchers, technologists, and psychometricians to align curriculum, assessments, and rubrics. We illustrate how these items document middle school studentsrsquo; reasoning about energy flow in life science. We used evidence from review by science teachers and experts in the discipline; classroom experiments; and psychometric analysis to validate the assessments, rubrics, and automated scoring.

CONTEMPORARY SCIENCE standards call for assessments that align with innovative inquiry instruction and measure the progress of students as they develop the ability to reason about

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 18 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[268369]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word