【摘要】：在高中生物學習中，“遺傳和進化”是三大必修模塊之一，與我們的生活實際緊密聯(lián)系。但由于這方面知識非常抽象，以微觀層面知識為主，因此，在常規(guī)條件下，學習這方面知識非常困難。學生在學習這方面知識時，普遍存在厭學情況。急需新的講解、認知和探究的資源和工具，為學生構建有效的學習環(huán)境。實踐證明，通過信息技術構建“遺傳與進化”的有效學習環(huán)境是可行的，也是目前比較有效的途徑。 近年來，在應用信息技術構建“遺傳與進化”的學習環(huán)境方面，在高中階段開展的研究和應用較多，曾有很多學者從不同方面做了大量的研究和應用，但在總體上看，效果并不理想。主要原因是，信息技術與“遺傳和進化”的融合思路和方法有問題，導致即使有技術含量高的軟件，但缺乏針對性和有效性；從融合層次上看，主要是平移性和按整合點兩種層次，對“遺傳和進化”的領域模型沒有深入分析，而領域模型不科學或缺失，技術的應用是很難產(chǎn)生效果的；支撐環(huán)境與資源主要以專題網(wǎng)站或專用軟件為主，針對“遺傳與進化”模塊的某個或某類知識點，而缺乏對“遺傳與進化”模塊的系統(tǒng)分析與整體考慮，從而缺乏體現(xiàn)共性規(guī)律、又能滿足個性化學習的簡易工具；主要利用社會性軟件進行學習溝通與協(xié)作，缺少針對生物學科的溝通交流工具。 本論文定位于解決高中生物“遺傳與進化”模塊中的領域模型研究缺失、學習系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性以及缺乏學科內(nèi)容共性基礎支撐工具的問題。論文以軟件工程方法學貫穿其中，首先以高中生物“遺傳與進化”模塊為研究對象，以建構主義學習理論為理論基礎，以對“遺傳與進化”模塊的教學現(xiàn)狀及需求分析為現(xiàn)實依據(jù)，以智慧教育及高階思維培養(yǎng)為價值取向，以“遺傳與進化”模塊學習中的整合點和解決辦法為核心，在分析數(shù)字化學習環(huán)境構成要素的基礎上，構建了“遺傳與進化”領域模型。然后依據(jù)所提出的“遺傳與進化”領域模型，從學科應用、支撐工具和公共服務平臺三層進行了總體設計，其中學科應用層包括基本知識與規(guī)律認知工具、生命現(xiàn)象解釋訓練工具，以及生產(chǎn)應用探究工具；支撐工具層具體包括學科教學工具、虛擬仿真實驗室、教學資源庫、網(wǎng)絡題庫系統(tǒng)、互動交流工具等；公共服務平臺包括服務器虛擬化、云存儲技術和網(wǎng)絡基礎設施，將完成系統(tǒng)的最基本底層支撐。 在進行“遺傳與進化”領域模型及總體架構分析的基礎上，進行了詳細設計，具體包括：針對“遺傳與進化”當中的基本知識與規(guī)律部分，基于內(nèi)容分析法對學科知識進行充分分析，分別構建概念與事實、結構與模型、規(guī)律與方法三類共性基礎支撐工具；針對“遺傳與進化”當中的生命現(xiàn)象解釋部分，從學科特點和交互特點出發(fā)，分別設計了話題討論、案例闡述、現(xiàn)象解釋、實驗互動等主要支撐工具；針對“遺傳與進化”當中的生產(chǎn)應用部分，基于學科內(nèi)容及學習規(guī)律的分析，構建了探究學習支撐工具。論文還針對所設計的系統(tǒng)和關鍵支撐工具進行了應用案例設計及成效分析。 本論文所形成的針對“遺傳與進化”內(nèi)容的、有益于學生智慧培養(yǎng)的領域模型、數(shù)字化學習系統(tǒng)及工具，對于數(shù)字化學習環(huán)境的理論與模型將具有很好的補充和完善作用，對信息技術與學科深入融合的理論與方法具有理論發(fā)展及案例補充價值。在實踐價值方面，本論文所設計的“遺傳與進化”學習系統(tǒng)、基本知識與規(guī)律認知工具、生命現(xiàn)象解釋訓練工具以及生產(chǎn)應用探究工具，能夠為從事學習系統(tǒng)設計的相關機構提供必要的參考和借鑒；為教師教學和學生學習提供有利支撐，能夠很好的支持“遺傳與進化”模塊的自主學習、合作學習和探究學習，激發(fā)學生的學習興趣；所設計的案例也能夠為教學應用提供實際參考和操作規(guī)程。
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：G633.91
【圖文】：

本文編號：2749268