Research on Technology in the Teaching and Learning of Mathematics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Heid, Kathleen M. (EDT)

出品人:

页数:484

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价格:402.00元

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isbn号码:9781931576208

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• 数学教育
• 教育技术
• 教学研究
• 学习科学
• 数学教学
• 技术整合
• 教育创新
• STEM教育
• 问题解决
• 认知科学

探寻人类心智的奥秘：认知科学在教育领域的应用前沿 一部深入剖析人类学习机制，并指导教育实践转型的权威著作 本书并非聚焦于技术在数学教学中的具体应用，而是将视角提升至更为宏观和基础的层面：认知科学如何重塑我们对“学习”本身的理解，以及如何据此构建更高效、更具适应性的教育系统。 在全球教育面临范式转变的今天，传统的“知识传递”模式正日益暴露出其局限性。学习不再仅仅是信息的接收与储存，而是一个涉及记忆编码、信息提取、问题解决、元认知调控的复杂动态过程。本书正是对这一复杂过程进行系统梳理与前沿探索的力作。 本书共分为五个相互关联的逻辑单元，旨在为教育研究者、课程设计师、教师专业发展指导者以及政策制定者提供一套坚实的认知科学理论框架与可操作的实践指南。 --- 第一部分：学习的神经基础与认知结构（The Neural Underpinnings and Cognitive Architecture of Learning） 本部分首先从神经科学的角度切入，探讨人类大脑如何处理、组织和固化知识。我们着重分析了工作记忆（Working Memory）的容量限制及其对学习效率的决定性影响，并详细阐述了长时记忆的巩固机制，特别是提取练习（Retrieval Practice）和间隔重复（Spaced Repetition）在对抗遗忘曲线中的关键作用。 情景记忆与语义记忆的交织： 我们探究了具体情景经验（情景记忆）如何为抽象概念的理解提供脚手架（Semantic Anchors），并讨论了如何设计教学材料以优化语义网络的构建。 技能习得的自动化过程： 详细分析了从“认知阶段”到“联想阶段”再到“自主阶段”的技能习得路径，强调在教学设计中，识别和区分需要认知负荷的知识点与已自动化的基础技能的重要性。 双通道理论的深入应用： 基于Mayer的双重编码理论，本书提供了详尽的图文信息设计原则，指导教育内容创作者避免认知过载，确保视觉和听觉通道的有效协同。 --- 第二部分：知识的表征、迁移与专家思维（Knowledge Representation, Transfer, and Expert Cognition） 理解“学到了什么”远不如理解“如何运用所学”重要。本部分的核心在于探讨知识在心智中如何被结构化（Schema Formation），以及这些结构如何支持知识的迁移——即将一个领域的知识成功应用于解决新颖问题的能力。 结构图式（Schema）的构建与重构： 书中通过大量的案例研究，展示了初学者（Novices）与领域专家（Experts）在面对同一问题时，其内部知识表征的根本差异。专家倾向于基于深层结构和原理组织信息，而非表面特征。 促进深度迁移的策略： 我们提出了一套“多点锚定与情境变异”的教学框架，旨在通过系统性地改变问题情境的表面特征，同时保持核心结构不变，强制学习者关注知识的本质，从而提升其跨领域迁移的能力。 心智模型的建立与调试： 重点讨论了如何通过引导性的提问和自我解释（Self-Explanation）机制，帮助学习者主动构建、检验并修正其对复杂系统运作的心智模型，这是高级批判性思维的基石。 --- 第三部分：元认知、自我调节与学习者的能动性（Metacognition, Self-Regulation, and Learner Agency） 现代教育强调培养能够自主管理学习过程的学习者。本部分聚焦于元认知——“对思考的思考”——如何成为提升学习效率的强大内部驱动力。 元认知知识与元认知经验： 清晰区分了学习者对自身认知能力（知识）的理解，以及在执行任务过程中监控和调节自己状态（经验）的能力。本书提供了具体工具，帮助教师引导学生进行定期的学习诊断。 目标设定与监控机制： 深入探讨了过程性目标（Process Goals）与结果性目标（Outcome Goals）之间的平衡。我们详细阐述了如何训练学生设置“可操作、可评估”的阶段性目标，并利用反馈循环进行实时监控。 归因理论在激励中的应用： 分析了学习失败或成功后的归因方式（是能力、努力、还是运气）对未来动机的深远影响。本书倡导培养“可控的、可改变的”归因模式，以增强学习的韧性（Grit）。 --- 第四部分：错误分析与基于问题的学习的认知基础（Cognitive Basis of Error Analysis and Problem-Based Learning） 错误并非学习的对立面，而是揭示认知结构缺陷的宝贵信息源。本部分探讨了如何系统地将“错误”转化为促进学习的催化剂。 系统性错误（Systematic Errors）的诊断模型： 区别了“粗心错误”和“概念性错误”。本书提供了一套基于认知诊断模型的工具，用以追踪学生在解决问题过程中，哪一步认知环节（如：信息识别、规则应用、逻辑推导）出现了固定的偏差。 有意的难度设计（Desirable Difficulties）： 探讨了如何通过适度的认知挑战来强化记忆巩固。这包括讲解为何轻微的干扰（如交错练习而非集中练习）反而能提升长期保留率。 基于探究的学习（Inquiry-Based Learning）的认知负荷管理： 许多探究式学习失败的原因在于未管理的认知负荷过高。本书提供了降低无关负荷（Extraneous Load）的策略，确保学习者的认知资源集中于核心概念的建构上。 --- 第五部分：环境、情境与社会认知因素（Environment, Context, and Socio-Cognitive Factors） 学习行为不可避免地发生于特定的社会和物理环境中。本部分超越个体认知，考察外部因素对学习过程的调节作用。 情境认知理论的当代解读： 讨论了知识的“情境化”本质，以及如何在教学中通过增加学习任务的“生态效度”（Ecological Validity）来提升知识在真实世界中的可提取性。 协作学习的认知收益： 分析了协作不仅仅是社交互动，更是通过“观点冲突”（Contradiction of Views）和“共同构建知识”（Shared Knowledge Construction）来激活不同学习者的认知策略，从而实现个体无法达到的认知深度。 评估的认知功能： 将评估视为一种信息反馈机制，而非终结性的判断。本书倡导使用形成性评估来实时监控学生的心智模型，并据此调整教学路径，强调评估反馈的及时性、具体性和针对性对于认知过程的优化至关重要。 本书致力于为教育实践者提供一个以人类心智运作规律为核心的、扎实而前沿的理论基础，从而指导设计出真正有效、促进深度理解和终身学习能力的教育体验。

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作为一个长期在教育一线摸爬滚打的老师，我一直关注着各种新技术的出现，以及它们如何能真正地帮助到我们的数学教学。我一直在寻找能给我带来启发，让我能更好地与学生沟通，更有效地传递知识的书籍。我曾经尝试过不少关于技术在教育中应用的著作，有些侧重理论，有些则过于泛泛而谈，读起来总是感觉隔靴搔痒，无法真正落地。我渴望看到的是那些能够深入剖析技术与数学教学之间具体联系，并且能够提供切实可行的案例和方法的书籍。我的学生们是数字原住民，他们的学习方式与我们当年大相径庭，如何利用他们熟悉的技术，让他们对抽象的数学概念产生兴趣，甚至爱上数学，这始终是我教学中面临的挑战。我期待一本书，能够帮助我理解技术是如何改变数学学习的认知过程，如何通过可视化工具、互动模拟，甚至游戏化学习，来降低数学的门槛，提升学生的学习动力和参与度。我希望这本书能够提供一些前沿的研究成果，但更重要的是，它能将这些研究转化为可以被我们这些一线教师理解和应用的具体教学策略。我希望它能成为我手中的一把利器，帮助我在信息化时代，更好地肩负起教书育人的使命。

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我最近收到了一本让我眼前一亮的书，尽管我还没来得及深入研读，但仅从目录和一些章节的标题来看，它就足以点燃我对数学教育未来发展的想象。作为一名对教育技术抱有极大热情的学者，我一直在探索如何将前沿的理论研究与实践应用相结合，尤其是在数学这一高度依赖概念理解和逻辑思维的学科上。我非常关注那些能够提供创新性解决方案，帮助学生克服学习困难，激发学习兴趣的著作。我希望这本书能提供一个广阔的视角，让我看到技术如何渗透到数学教学的各个环节，从概念的引入，到习题的练习，再到学生学习状态的评估。我特别期待能看到关于人工智能、大数据分析在数学个性化学习中的应用，以及虚拟现实、增强现实技术如何为学生提供沉浸式的数学体验。这本书的出现，似乎正是为了回应我长期以来对“技术赋能数学教育”的思考，它承诺提供一个系统性的框架，来理解和指导我们在教育实践中如何更好地利用技术，最终目标是培养出更具创造力和解决问题能力的下一代。

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从我个人的教育经验来看，技术对数学教学的影响是深远的，但同时也伴随着挑战。我曾多次尝试在课堂上引入一些教学软件或在线平台，但效果往往不如预期，原因可能在于我未能真正理解这些技术背后的教育理念，也可能是我缺乏将技术与数学核心内容有机结合的策略。我总是在想，我们是否能够设计出更智能的教学系统，能够实时捕捉学生的学习难点，并提供定制化的辅导？又或者，能否通过创新的可视化技术，让那些枯燥乏味的数学公式变得生动有趣？我非常渴望能读到一本能够提供具体指导的书籍，它不只是罗列技术的名称，而是深入分析不同技术在数学教学中的适用性、优势和局限性，并提供详实的案例研究。我期待这本书能够揭示技术如何能够真正提升学生的数学素养，而不仅仅是流于表面形式。我希望它能帮助我更好地理解如何通过技术来培养学生的逻辑思维、抽象能力和解决实际问题的能力，让数学学习变得更加有效和富有成效。

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作为一个对STEM教育怀有深厚情感的教育者，我对技术在数学教学中的应用一直抱有极大的关注和期待。我常常思考，在信息爆炸的时代，我们如何才能让数学这门学科，既保持其严谨的逻辑性，又不失其探究的趣味性？我一直在寻找能够为我提供深刻见解和创新思路的书籍，帮助我突破传统教学模式的局限。我特别希望能看到关于如何利用新兴技术，例如机器学习、数据科学，来革新数学课程的设计与实施。我期待这本书能够深入探讨技术如何能够促进学生建构数学知识，而不仅仅是被动接受。我希望它能提供一些关于如何评估技术在数学教学中有效性的研究方法，以及如何应对技术带来的潜在挑战，比如数字鸿沟、学生注意力分散等问题。总之，我渴望一本能够引领我进入数学教育技术前沿的书籍，它能为我打开新的视野，让我能够更好地拥抱技术，推动数学教育的进步，培养出更具创新精神和科学素养的未来人才。

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对于我来说，数学教育一直是一个充满挑战但又极具吸引力的领域。随着科技的日新月异，我一直在探索如何将这些最新的科技成果融入到我的教学实践中，以期能够更好地激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。我曾经尝试过一些在线互动工具，但总感觉它们的使用方式比较零散，缺乏系统性的指导。我渴望找到一本能够深入剖析技术与数学学习之间内在联系的书籍，它能够提供一些切实可行的策略，帮助我更好地设计和实施技术支持的数学课程。我希望这本书能够涵盖从基础概念的引入到复杂问题的解决，如何利用技术来增强学生的理解力和参与度。我特别关注那些能够利用可视化、模拟和游戏化等手段来降低数学学习的难度，让学生在探索和实践中爱上数学。我期待这本书能够提供一些基于实证研究的案例，展示技术在不同数学领域中的成功应用，从而为我提供宝贵的参考和借鉴，让我能够更好地把握技术在数学教育中的发展趋势，并将其有效地应用于我的教学中。

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