[论文解读] Digital Technologies In The Early Primary School Classroom

Nathalie Sinclair, Anna Baccaglini‐Frank|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2016

Education and Technology Integration参考文献 77被引用 14

一句话总结

本文综合了关于K-2年级数学教育中数字技术应用的研究，探讨了虚拟教具、编程语言和互动白板等各类工具如何影响教学与学习。研究强调了这些技术在设计上的选择如何影响数学学习的认知与情感维度，为教育工作者提供了基于其教学功能和课堂实施需求来评估与选择工具的指导建议。

ABSTRACT

Papert's (1980) work with Turtle Geometry offered an early and provocative vision of how digital technologies could be used with young learners. Since then, research on digital technology use has focused on the middle and high school levels. Given the increasing diversity of digital technologies, and their varied underlying pedagogical goals and design choices, Clements' (2002) claim that there is no single effect of the computer on mathematics achievement is as true now as it was a decade ago. However, many advances have been made in better articulating the range of design choices that are possible, their potential effect on the cognitive and affective dimensions on mathematics learning, and their varying demands on the teacher. The aim of this chapter is to summarise the research literature on the use of digital technologies in the teaching and learning of mathematics at the k-2 level. In particular, we focus on literature that contributes to our understanding of how the use of digital technologies affects and changes the teaching and learning of mathematics - that is, how different affordances and design choices impact on the way teachers and learners interact and express themselves mathematically. By digital technologies we refer to a range of tools including multi-purpose computer-based software programs, web-based applets, virtual manipulatives, programming languages, CD-ROMs, games, calculators, touchscreen applications and interactive whiteboards. The distinction between these various types is not always evident and, indeed, one goal of this chapter is to provide useful distinguishing features of these various technologies in order to help educators better evaluate and choose amongst them.

研究动机与目标

• 填补现有研究在早期小学（K-2年级）数学教育中数字技术应用方面的空白，因为以往研究多集中于中学和高中阶段。
• 探讨数字工具在设计上的差异如何影响幼儿在数学学习中的认知与情感维度。
• 明确区分不同类型数字技术（如虚拟教具、编程环境和互动白板）之间的差异，以促进更明智的教育决策。
• 支持教师理解将数字工具融入早期数学教学所面临的不断变化的需求。
• 提供一个基于教学目标、设计特征和课堂实施需求的数字技术评估框架。

提出的方法

• 对K-2年级数学课堂中数字技术应用的现有研究文献进行系统性综述。
• 将数字工具按类型进行分类，如基于计算机的软件、基于网络的应用程序、虚拟教具、编程语言和互动白板。
• 分析特定技术设计特征如何影响学生的参与度、数学思维以及教师的引导方式。
• 综合分析不同技术在支持或阻碍幼儿数学表达与互动方面的表现。
• 运用Papert（1980）和Clements（2002）的理论框架，解释技术对学习成果和教学实践的影响。
• 强调根据技术的潜在教学目标和认知功能差异来区分不同技术。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同数字技术如何影响幼儿与数学思想的互动方式及其表达方式？
• RQ2 哪些关键设计特征的数字工具能够支持或阻碍K-2年级课堂中的数学学习？
• RQ3 当数字技术被整合到早期小学教育中时，数学学习的认知与情感维度如何变化？
• RQ4 在早期数学教学中使用不同数字技术时，教师的角色和教学需求如何转变？
• RQ5 教育工作者如何根据其教学目标和课堂情境有效评估与选择数字工具？

主要发现

• 数字技术对早期小学阶段数学学业成就的影响并非单一，其效果在很大程度上取决于工具的设计与实施方式。
• 具备丰富互动性和即时反馈功能的数字工具——如虚拟教具和编程环境——能支持幼儿更深层次的概念参与。
• 技术的设计选择显著影响学生表达数学思维的方式，以及教师通过这些工具引导学习的路径。
• 数字技术的有效性高度依赖于教师对特定工具所涉及内容知识和学科教学知识的掌握程度。
• 技术类型之间的差异——如静态应用程序与动态、探索性环境——在选择与学习目标相匹配的工具时至关重要。
• 当采用有意识的教学设计时，互动白板和触控屏应用程序在促进协作性数学对话方面展现出潜力。