声音、 波和通信： 以学生成就和学习动机为导向的研究外文翻译资料

声音、 波和通信： 以学生成就和学习动机为导向的研究

原文作者：Nayif Awad , Moshe Barak 单位 Ben-Gurion University of the Negev, Beer-Sheva, Israel

摘要：本文中，我们提出基于学习科学与技术，初中科学教学的实施和学生的成绩与态度评价一个开发性的课程。它包括声音和波，声音到电信号的放大、采样、转换，模拟信号到数字信号转化等总共30小时的课程（即15次两小时的教学实验）。在教师简要介绍实验项目，学生解决问题和基于项目的学习之外，重点放在利用信息和计算机技术（ICT），如模拟和音频编辑软件。可以看到课程设计遵循以下原则： 情境学习、 综合性学习为目的的科学技术与计算机科学学习行为 ；主要使用的信息和计算机技术 (ICT) ；并在项目基础学习上结合教师的建议。研究旨在探索学生在学习科学技术和计算机的成就和与动机。40位来自7年级(13岁)的初中生作为试点对象。

在不久的将来，本研究将在高中学生或高校师生之间开展。本实验数据收集方法主要是： 成就测验，访谈教师和学生态度的问卷，以及学生的作业和对项目的分析。结果表明，学生能够较好处理问题，并在期末测验中取得良好的成绩。学习者也在最后开发课程的声音和通信系统项目中取得成功，'人耳'和'蓝牙'技术，并能向父母解释他们的项目。

关键词：学生； 成就； 动机；导向

1．介绍

教育工作者认为，学校教育的关键之一是将课程与学生的现实生活情境，经验和兴趣相结合的教学法（杜威，1963 年;布鲁纳，1996年）。相关技术提供通过模拟现实生活中的情况或外界互联，这为教学概念提供了强大的工具，如社区，商务或或在科学和技术的从业人员获得信息（(Bransford, Brown和Cocking，2000年）。

当今的年轻人生活在一个数字文化的世界，广泛使用先进的技术设备如日常生活中的笔记本电脑和手机等。这些技术都是基于科学，技术和数学知识。然而，学校的科学与技术教学仍然主要是通过教师将实验室实验与信息让被动的学生接受信息。一个可行且必要的改变，是将学校教育与课堂外真实世界相互联（罗伯逊，2011）。科技教育必须认真考虑且融入课程以文化元素影响学生才是成功的。

这些理论的实现，并强调利用信息和计算机技术（ICT）的工具，如模拟和声音编辑软件可以建立一个先进的科学技术的环境，具有潜在的结合科学，技术，数学和工程技术，并将其连接到真实世界。

本研究提出了专注于开发，实施和评价的科学，技术，工程，数学（STEM）为导向的课程在科学跨学科的学习和技术在网络环境的一种研究。从技术教育的视角，学生参与构建和测试技术的建模，学习技术的概念，将声音转换为电信号，放大，数据采集，模数转换和通信系统。学习这些科目有理解工程技术中心的概念，例如系统思想和建模。例如，在“概念和环境工程与技术研究”（ccete）Hacker, de Vries, 和Rossouw (2010)。

国际专家小组确定了技术教育的以下三个过程：

（1）设计（动词）；

（2）系统；

（3）建模。

因此，这种情况教学技术和技术教育下是一个很好的例子。

2. 教学”的声音概念框架，波传播”的概念

提出基于学校教育的概念框架包括四个主要部分：情境学习，跨学科的学习，基于项目的学习和技术支持的学习(如图1)，下面进行分章讨论。

2.1．情境学习

情景学习主要存在于与学习者日常生活的环境里，如家庭，休闲时间，社会或环境等活动，或在学生有机会使其学科知识的意义和解决现实世界范围内的问题。（karweit，1993）。为了让学生能够发展所需的能力，在解决问题过程如：程序的流畅性，概念的理解，策略能力，自适应推理和生产力的安排（Schunn和 Silk, 2011），学生必须参与精心设计的问题当中。

2.2．跨学科学习

跨学科的学习是学习主体为在学习超越学科边界和不同学科之间的联系存在机会的学生（Rowntree, 1982）。STEM—科学，技术，工程和数学。

教育研究在长期STEM（科学，技术，工程和数学）已经受到关注，作为一个理论框架，培养学生科学素养。承认科学和数学的重要性，并在特别强调技术和工程领域。影响我们的生活，尤为重要的是社会不断变化的兴趣（Bybee, 2010）。

Katehi，Pearson和fidir（2009）认为，在学校计划中，他们适当的地方应给予技术和工程帮助以确保学生的兴趣和创造力。

2.3．基于项目的学习

教育工作者已经认识到，基于项目的学习（PBL）是建构学习实施的一个自然的理论，为培养学生的认知能力提供给一个很好的平台。应用PBL教学法在科学和技术的目的对学习者具有积极的作用，他研究是将解决的一大现实生活中的问题，通过研究问题驱动一项任务。（Savery, 2006；Barak和Shachar，2008）

2.4. 技术支持的学习

技术可以在学生在科学学习过程中提供一定的活动支持，如数据采集，可视化，其潜在的有意义的思考，解决问题和思考。使用模拟和动画尤为重要，这已经成为提供高质量的教学最受欢迎的教学工具之一。逼真的模拟使用经常会使学生在学习过程中获得的技能。(Hsu 和 Thomas, 2002; Lewis, Stern,和 Linn, 1993; Moreno和Mayer, 2007; Weller, 2004)

3. 声波和通信系统课程

本课程专为初中学生设计，如图 2所示可分为分三个阶段.

以下为本实验需要的基本设备：

图3是一个动画演示，声音以周期性振动；

图4声音系统图；

图5描述的模数信号转换过程的主要相；

图6表示对模拟信号进行采样，学生可以控制采样频率和看得到的信号。

3.1．教学方法

1）老师的介绍和展示

在每节课开始，老师提出基本原则的理论材料给学生演示丰富文稿以及使用20-30 分钟的动画。此外，还要介绍了不同的电子系统，例如无线电和贝尔的入口 （图 7 (a) ).

2）通过仿真和与计算机接口的学生的实验

通过老师的简短介绍，学生们参与解决问题，重点放在利用信息和计算机技术（ICT）的工具，如模拟和声音编辑软件。在课程结束时，学生们把他们的答案汇报给老师。除了电脑操作，学生们通过实际操作获得科学概念。例如，为了学习频率概念，学生产生不同的声音试图证明高水平和低色调。他们演奏的乐器如笛，鼓和木琴，进入网站，连接耳机，控制信号的频率和听到的声音如何改变。（图7（b））。

3) 实验建模

有些课程是致力于体验式学习，学生参与创建可访问的产品。例如，一组学生建立了一个从基本组成一个简单的说话人模型。另一组学生建立了一个简单的无线电使用电子工具（图7（c））。

3.2项目

在课程的第二部分，学生们从事的项目学习的主题感兴趣，如“数字音乐”，“移动通信”，“人类的耳朵听”。指导学生在搜索信息和来自不同来源的数据来深入了解他们的主题。他们的任务是准备8 - 10页包括以下几个部分：引言，三至四项要点的描述，结果和结论，来源，和个人反思。在课程结束后，学生们展示了他们的项目，他们的阶级和父母的白天。

4研究

4.1个研究问题。

目前的研究，旨在探索学生的成就动机的学习科学，技术和电脑，并遵循以下问题：

在什么程度上，初中生学习先进的科学技术等学科的声音，海浪和通信系统？是什么因素促进或阻碍了他们在学习中的主体的成功？研究对象在关系到学生的影响是什么：

一）在学习科学和技术的兴趣与动机。

B）研究科学技术学科的自我效能感。

c）在网络环境下学习的愿望。

4.2参与者和研究设置。

研究发生在一个区域富集教育中心，和学生来自四个不同的城市，在以色列北部。参与者包括20名学生两个独立的组（七年级，年龄13 - 14）总数为40。

各研究组的两个时期一周超过15周。

4.3数据集。

本研究采用混合方法，定性和定量相结合的方法，旨在尽可能揭示学生在课堂活动的许多方面内容，他们的成就以及他们对课程的态度。进行定量的工具包括封闭式的态度问卷调查和成绩测验；定性工具进行开放式问卷调查，观察，学生工作的采访和分析。更具体地说，收集的数据包括：

bull;记录学生的课堂活动。研究人员参加了培训课程和记录的评论对学生的学习动机和成功完成课堂活动，学生的陈述和特殊事件。

bull;分析一个90分钟的考试，在课程结束后，学生回答。

bull;给予半结构化的态度问卷调查之前和之后的课程的所有学生。

bull;在课程结束时以2-3个学生为一组进行10次会谈。

bull;访谈六父母对父母的一天课程结束时。

bull;学生提交了分析课堂活动和最终的项目。

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6. 结论

研究结果表明，在磁年龄段的学生能成功处理学习相对复杂和跨学科的课题。从学生的角度来看，它不必确定是否属于物理、 电子学、 计算机科学或数学。学习与老师的讲解 （传统教学） 的结合，学生的学习积极性中丰富的技术环境和他们编制的项目。选题涉及学生的世界如扩声系统和数字声音是在创建动机理论的学习，准备最后的项目的关键因素。使用计算机和信息和通信技术，不仅是讲授这门课程，也是记录学习过程和项目向成员和父母展示汇报，大大促进了整个课程的学生的学习动机。

外文文献出处：Scientific Research

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