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学术阅读3

UsingInteractiveTechnologytoSupportStudents’

UnderstandingoftheGreenhouEffectandGlobalWarming

利用交互技术支持学生对温室效应和全球变暖的认识

凯莎·瓦尔玛和马西娅·林恩

Introduction介绍

1Althoughglobalwarmingisapopulartopicinscienceclassinmost

middleandhighschools,thereislittleunderstandingofthegreenhoueffect.

AndersonandWallin(2000)conductedastudyfocusingonhighschool

undthatthestudentshadveraldifferent

nfudthegreenhou

effectwithglobalwarminganddescribeditbylistingthecausofglobal

confudthegreenhoueffectwith“theozoneeffect”

(AndersonandWallin,2000).Thisconfusionabouttherelationshipbetween

thegreenhoueffectandtheozoneeffectiscommon(Francital.,1993；

MeadowsandWienmayer,1999；Ryeetal.,1997).DatafromMeadowsand

Wienmayer’s(1999)studyindicatethatsomestudentshaveincorporated

thismisconceptionintotheirknowledgeframeworksofglobalwarmingand

uittoreasonaboutallissuesrelatedtotheglobalwarmingphenomenon.

Otherworkshowsthatsomepre-rviceteachersalsoattributethecau

ofclimatechangetothedepletionoftheozonelayer(Papadimiriou,2004).

虽然全球变暖是大多数初中和高中科学课的热门话题，但对温室效应的理解却

很少。安德森和沃林(2000)进行了一项针对高中生的研究。他们发现这些学生对

温室效应有不同的表现。许多人把温室效应与全球变暖混为一谈，并把全球变

暖的原因列举出来。还有一些人将温室效应与“臭氧效应”(安德森和沃林,2000)

混为一谈。这种混淆关于温室效应和臭氧层效果之间的关系是很常见的(弗兰西

斯等,1993梅多斯和维森迈尔,1999;赖伊等，1997)。来自梅多斯和维森迈尔(1999)

的研究数据表明，一些学生将这种误解融入到全球变暖的知识框架中，并将其

用于解释与全球变暖现象有关的所有问题。其他研究表明，一些职前教师还将

气候变化的原因归咎于臭氧层的损耗(Papadimiriou,2004)。

2Obviously，helpingstudentshaveabetterunderstandingofgreenhougas

ork

prentedinthispaper，ariesofactivitieswereconductedaroundtheGlobal

Warming：VirtualEarth（GWVE)lisforstudentsto

learnabouttheroleofeachconceptinthegreenhoueffectandto

ivities

alsohelpstudentsunderstandtherelationshipbetweenthegreenhou

urestudents’reprentationsby

analyzingtheirresponstoariesofopen-endedquestionsaboutthe

conceptscoveredinthemodule.

显然,帮助学生更好地了解温室气体,对地球温度的影响是紧迫的。在本文提供的

工作,进行了一系列的活动在全球变暖:虚拟地球(GWVE)课程单元。目的是让学

生了解每个概念在温室效应中的作用，并了解它们是如何相互作用产生温室效

应的。这些活动还帮助学生了解温室效应和全球变暖之间的关系。我们通过分

析学生对模块中所涉及概念的一系列开放式问题的回答来测量学生的表现。

Methods方法

Rearchdesign研究设计

3Themainrearchquestionis，“Howdoesstudents’understandingofthe

greenhoueffectandglobalwarmingchangeafterparticipatingina

technology-enhancedlearningenvironmentfeaturingvirtualexperiments1

withaninteractivevisualization2？”ThisrearchisbadonGWVE

eek-longunitduringtheirscienceclass，students

participateinaneight-question，paper-and-pencilasssmentpriortoand

followingparticipationintheunit，creatingamatchedsamplecomparison.A

riesofmatchedsamplet-tests3areudtodeterminethedegreeof

significancebetweenpre-andpost-testperformance.

主要研究的问题是,“学生如何理解参与技术强化学习环境特色和交互式可视化

虚拟实验后的温室效应和全球变暖改变?“这项研究是基于GWVE课程单元。在

在科学课上为期一周的单元,学生参与一个8个问题,纸笔评估之前和之后的参与

单元,创建一个匹配样本的比较。通过一系列匹配的样本t检验来确定测试前和

测试后性能之间的显著性。

Participants参与者

4Fiveteachersfromthreeschoolsonthewestcoastandtwoschoolsinthe

southeasternUSenactedthecurriculumunitintheirsixth-gradescience

cherachhadatleasttwoyearsofexperienceusingour

acherreceivedtargeted

professionaldevelopmentsupport(Varmaetal.，2008).Theprofessional

developmentactivitiesincludedmeetingstointroducetheoverallWeb-bad

InquiryScienceEnvironment(WISE)rsalso

receivedclassroomsupporttohelpthemincorporatetheactivitiesintheir

instruction(Varmaetal.，2008).Onehundredandninetysixth-grade

students(98malesand92females)participatedintheunitactivitiesandthe

pre-/post-asssments.

美国西海岸三所学校的五名教师和美国东南部的两所学校开设了六年级

的课程单元。每位教师在教学中都有至少两年的课程使用经验。每一位老

师收到了有针对性的专业发展支持(Varmaetal.,2008)。专业发展活动包

括会议介绍全面的基于网络的调查科学环境(WISE)和GWVE单元。教师

还得到了教室的支持，帮助他们在教学中融入活动(Varmaetal,2008)。一

百九十名六年级学生(98名男性和92名女性)参加了单元活动和前/后评

估。

Procedure过程

1virtualexperiment虚拟实验，即通过计算机操作的实验

2visualizationn.可视化

3t-testt检验，也称Studentt检验（Student’st-test），主要用于样本含量较小﹑总体标准差Ó未知的正态分布资料

5Students’participationbeganwiththeirindividualcompletionofan

eight-question，oomteachers

administeredthepre-testduringthestudents’

questions，prentedinTable1，wereprimarilyopen-endedquestionsabout

globalwarming，thegreenhoueffect，andtheindividualfactorsthat

ingthepre-test，allstudentsworkedin

pairstocompletetheactivitiesandembeddedreflectionnotesintheGWVE

unit.

学生们的参与开始于他们的个人完成一个8个问题，纸和笔的预测试。课堂上

的教师在学生正常的课堂上进行了预测试。这些问题，如表1所示，主要是关

于全球变暖、温室效应以及导致这些现象的个别因素的开放性问题。在预考后，

所有学生都成对工作，完成了GWVE单元的活动和嵌入式反思笔记。

Table1Pre-/Post-testquestions表1预处理/测试后的问题

1).akesurethatyou

uthefollowingthreeterms：1）solarenergy，2）infraredenergy4，and

3）greenhougas.

2).Whatisglobalwarming？

3).Whatisthedifferencebetweenthegreenhoueffectandglobal

warming？

4).Lookatthelistbelowandlectallofthefactorsthatyouthinkhave

aneffectonglobalwarming.

----AcidRain

----WaterVapor

----GreenhouGas

----Clouds

----CarbonDioxide

----TheOzoneLayer

----SolarEnergy

----InfraredEnergy

5).Whatistheroleofalbedo5inthegreenhoueffect？

6).Whatistheroleofcloudsinthegreenhoueffect？

7).Whatistheroleofgreenhougasinglobalwarming？Besuretobeas

drawa

picturetohelpexplainyourthoughts.

8).PictureAshowsarealgreenhouwherelightfromthesunpass

sspanelsof

eB

partofthepictureisliketheglassofthegreenhou？CircleOne.

SUNSPACEATMOSPHEREEARTHExplainyouranswer.

1).描述温室效应是如何发生的。试着确保你使用以下三个方面:1)太阳

4Infraredenergy红外线辐射能

5albedon.反照率

能、2)红外能量,3)温室气体。

2)。全球变暖是什么?

3)。什么是温室效应和全球变暖之间的区别吗?

请看下面的列表，选择所有你认为对全球变暖有影响的因素。

——酸雨

-----水蒸气

——温室气体

-----云

——二氧化碳

——臭氧层

——太阳能

——红外能量

5)。在温室效应反照率的作用是什么?

6)。云在温室效应的作用是什么?

7)。什么是全球变暖的温室气体的作用?一定要尽可能详细解释你的答

案。你可以画一幅图来解释你的想法。

图A是一个真实的温室，阳光透过玻璃面板，加热内部。温室的玻璃板

使热能不受热量的影响。图B显示了地球上发生的温室效应。哪一

部分的图片就像温室的玻璃?圆。太阳太空大气地球解释你的答案。

irstactivity，studentsviewshort

videoclipsasanintroductiontotheglobalwarmingphenomenonand

calculatetheirecologicalfootprint6usinganonlineecologicalfootprint

calculator(Islandwood，2010).Inthecondactivity,studentslearnaboutthe

Earth’nergybalanceandobrvetheenergytransformationdepictedin

thevisualizations.

该单元包括六项主要活动。在第一个活动,学生查看录像短片介绍全球变暖的现

象,并计算其生态足迹使用在线生态足迹计算器(Islandwood,2010)。在第二项活

动中，学生们了解地球的能量平衡，并观察在可视化中所描绘的能量转换。

7Inthethirdactivity

，

studentsconductexperimentswiththevisualizationto

learnaboutgreenhougas

，

rthactivityisa

jigsaw7activityinwhichbyconductingexperimentshalfofthestudents

rs

houtthe

experimentationandreflectionsteps

，

embeddednotespromptstudentsto

generatehypothes

，

gatherevidence

，

drawconclusionsandmake

ndofthefourth

activity

，

allstudentsparticipateinanonlinediscussiontosharetheir

knowledgeasacompletionofthejigsawactivityandlearnaboutthefactor

ifthactivity

，

studentsuamore

complexvisualizationtolearnabouthowpopulationlevelsimpact

sualizationallows

6ecologicalfootprint生态足迹，即个人对环境的总体影响

7jigsawn.切块拼接法

studentstomanipulatethepopulationgrowthrateandCO

2

resultsoftheirmanipulationwillshowanumericalreprentationofthe

concentrationofgreenhougasintheatmosphere

，

thetemperatureof

onally

，

thereisagraphreprentingthe

temperaturefluctuationsthatoccurasaresultofstudents’manipulations

(Tinker

，

2005).Inthefinalactivity

，

studentscreateafamilyplantoreduce

theirgreenhougamissionsandrecalculatetheirecologicalfootprint

badontheirplannedbehaviorchanges.

在第三个活动,学生进行实验与可视化了解温室气体,云层和反照率。第四个活动

是一个拼图活动，通过实验，一半的学生学习了云，另一半学习了反照率。老

师随机分配学生对每个题目。在这些实验和反射的步骤,指出嵌入式提示学生生

成假设,收集证据,得出结论,使新的和已有的思想之间的联系。第四个活动结束时,

所有学生参与网上讨论分享他们的知识完成拼图活动,了解他们没有调查的因

素。在第五个活动中,学生使用一个更复杂的可视化学习人口水平如何影响温室

气体的排放和全球变暖。这种可视化方法可以让学生控制人口增长率和二氧化

碳排放。他们操纵的结果将显示的数值表示大气中温室气体的浓度,地球的温度

和反照率水平。此外,有一个图表示温度波动发生由于学生操作(修改,2005)。在

最后的活动,学生创建一个家庭计划减少温室气体排放和重新计算生态足迹基于

计划行为变化。

8Studentsparticipatedintheunitactivitiesforfiveone-hourclassperiods

riculumunitwanactedasapartoftheteachers’

cherrvedastheleadinstructor.

Atleastonerearcherwasprentintheclassroomstoobrvethe

ingtheunitactivities,

studentsindividuallycompletedapaper-and-pencilpost-testcomprisingthe

-andpost-testasssments

lastedApproximately20minuteach.

学生在一周内参加五小时一班的单元活动。课程单元作为教师正常课堂教学的

一部分而制定。老师担任首席教师。至少有一名研究人员在场，以观察制定和

协助处理技术问题。在单元活动之后，学生们分别完成了考前测试中包含的相

同问题的纸笔测验。测试前后的评估持续大约20分钟。

Dataanalysis数据分析

9Themaindataweregeneratedfromstudents’responstoeight

stthree

questionsasssstudents’understandingofthetargetphenomena（the

greenhoueffectandglobalwarming）ons1and2ask

on3asks

themtodescribethedifferencebetweenthetwo.

主要数据来自学生对8个开放式问题的回答，这些问题包括在考试前和考试后。

前三个问题在系统性水平评估学生的理解目标现象(温室效应和全球变暖)。问题

1和2要求学生描述温室效应和全球变暖。问题3要求他们描述两者的区别。

10Question4asssstudents’alternativeideasaboutthefactorsthat

udesachecklistofeightfactorsthatare

tswereaskedto“Lookatthelistbelowand

lectallofthefactorsthatyouthinkhaveaneffectonglobal

warming.”Studentsreceivedascoreofonethroughsixbadonthe

ons5，6and7askstudentstoexplainhow

particularcomponents（albedo，clouds，andgreenhougas）areinvolvedin

alquestionisareprentationanalysisprompt.

Itasksstudentstoanalyzehowanactualgreenhoureprentsthescientific

phenomenon,thegreenhoueffect.

问题4评估学生关于导致全球变暖的因素的其他观点。它包括八个因素的清单，

这些因素是可能的贡献者。学生们被要求“看看下面的列表，选择你认为对全球

变暖有影响的所有因素”。学生们根据正确选择的数量，获得了1到6分的分数。

问题5、6和7问学生解释特定组件(反射率、云层和温室气体)参与温室效应。

最后一个问题是一个表示分析提示。它要求学生分析一个实际的温室是如何代

表科学现象的，温室效应。

11Students’responstoallquestionxceptQuestion4werecodedusing

knowledgeintegration8scoringrubrics9（Table2）.Eachresponreceiveda

scoreofzerothroughfivebadonthecorrectnessoftheexpresdideas

bricwascreatedbadonananalysis

ofthelinksprentinafullycorrectrespontoeachquestion.

学生应对所有的问题,除了问题4编码使用知识集成得分评估准则(表2)。每一个

反应都是根据表达的想法的正确性和思想之间的联系，从0到5的分数。每个

标题都是基于对每个问题的完全正确回答的链接的分析而创建的。

12Agroupofrearchersfamiliarwiththecurriculumunitdesignandthe

knowledgeintegrationframeworkreviewedtherubricsandtheexample

responstoensurethatthecorrectcriteriawouldbeappliedtothedata.

Twentypercentofthetestswerecodedbyacondrearcherforreliability

(97%).Discrepantcodeswereresolvedviadiscussionsbetweenthecoders.

一组熟悉课程单元设计和知识集成框架的研究人员回顾了题目和示例响应，以

确保将正确的标准应用于数据。百分之二十的测试是由第二名研究人员编写的，

用于可靠性(97%)。有差异的代码通过编码者之间的讨论得到解决。

13Oneofthepre-/post-testquestionswas，“Describehowthegreenhou

akesurethatyouuthefollowingthreeterms：1)

solarenergy，2)infraredenergy，and3)greenhougas.”Acomplete，

well-integratedresponincludeslinkedinformationaboutsolarenergy，

infraredenergy，greenhougas，andtheEarth’st

threecolumnsinTable2showthegeneralquenceofscoresand

knowledgeintegration（KI）levelsthatareudtocodestudents’responsto

eachoftheopen-endedpre-/ameworkisud

acrossallofthepre-/rth

columnlistxampleQuestion1responsforeachKIlevel.

前置/测试后的一个问题是,“描述温室效应是如何发生的。试着确保你使用以下

三个方面:1)太阳能、2)红外能量,3)温室气体。”一个完整的、完整的反应包括联

8knowledgeintegration知识集成，即分散知识的有机整合

9rubricn.指示；规则

系信息太阳能、红外能量,温室气体,地球的温度。前三列在表2中显示分数和知

识集成的一般序列(KI)水平用于代码学生应对每一个开放式的前/后测试问题。

除了问题4之外，该框架适用于所有的前/后测试问题。第四列列出了每个KI

级别的示例问题1。

Table2ExampleKIrubricsandexamplestudentresponstoQuestion1

“Describehowthegreenhoueffecthappens.”表2例子KI评估准则和学生回

答问题1“描述温室效应是如何发生的。”

Score

分数

KIlevel

KI水平

Description

描述

Examplestudentrespon

例如学生的反应

0No

answer无

应答

//

1Irrelevant

不相干的

Studentswritesome

text，butdonotanswer

thequestion.学生写一

些文本，但不回答问题。

Idon’tknowwhatagreenhouis.

我不知道温室是什么。

2Incorrect

错误的

Responis

scientifically

incorrect.反应是科学上

的错误。

Thegreenhougascomeout

fromthegreenhouandintothe

atmosphere，whichcreatesthe

greenhoueffect.温室气体从温

室气体排放到大气中，产生温室效

应。

3Partial

link

部分联系

Studentshaverelevant

andcorrectideas，but

donotfullyelaborate

thelinkbetweenthe

twoinagivencontext.

学生有相关和正确的想

法,但并不完全详尽的一

分之二给定的上下文之

间的联系。

Thegreenhougaskeepthe

Infraredradiation（IR）in.温室气

体使红外辐射(IR)。

4Fulllink

完全联系

Studentlaboratea

scientificallyvalidlink

betweenthetwoideas

relevanttoagiven

context.学生们详细阐

述了与特定上下文相关

的两个概念之间的科学

有效联系。

ToomuchCO2buildsup，making

theinfraredenergybounceback

downtotheEarthandsothe

temperaturegetshigher太多的二

氧化碳积聚,使得红外能量反弹到

地球的温度会更高

5Complex

link

复杂的联

系

Studentlaborate

threeormore

scientificallyvalidlinks

amongideasrelevantto

SunlightheatstheEarth，causing

ittoreleaIRenergy，whichthen

bouncesoffagreenhougassuch

asCO2backtowardtheEarth.

Thytomakesurethatyouuthefollowingthreeterms：1）solarenergy，2）infraredenergy，and3）greenhou

gas.

你确保你使用以下三个方面:1)太阳能、2)红外能量,3)温室气体。

14Matchedt-testanalyswereconductedtomeasuredifferencesinstudents’

understandingpriortoandfollowingtheirparticipationintheunitactivities.

Foreacht-test，Cohen’sdwascalculatedtoreporttheeffectsizes(Cohen，

1992).Thedatahelpshowhowparticipatingintheinteractiveunit

activitieschangedstudents’understandingofthegreenhoueffectand

globalwarming.

通过配对的t检验分析来衡量学生在参与单元活动之前和之后的理解上的差异。

对于每一个学习任务,科恩的d计算报告的影响大小(科恩,1992)。这些数据有助

于说明参与互动单元活动如何改变学生对温室效应和全球变暖的认识。

Results

15FollowingparticipationintheGWVEunitactivities，students’ideaswere

fromeachquestionwere

summedtocalculateanoveralllearningscore，Meanoveralllearning

scoresimprovedfrompre-topost-participation(t(189)=8.66，p<.001）.

参与GWVE单元活动后,学生的想法是更规范,更好的整合。分数从每个问题总

结计算整体学习成绩,意味着从测试前到参与整体学习成绩提高(t(189)=8.66,p

<.001)。

16Responstoindividualpre-/post-testquestionswereanalyzedusing

matchedt–testsforamoredetailedexaminationofchangesinstudents’

ts’

performanceonthepost-testshowedimprovedunderstandingofthe

greenhoueffect(t(189)=6.96，p<.001）.

对个别前/后测试问题的反应用配对的t检验分析，以更详细地检验学生理解的

变化。分析的摘要见表3。学生在测试后显示改善温室效应的理解(t(189)=6.96,p

<.001)。

Table3pre-/Post-testperformanceanalys表3预/后测试性能分析

Pre-test

mean（SD）

预测试均值

（SD）

Post-test

Mean（SD）

测试后均

值（SD）

Differenc

e

Mean

(SD）

差分均值

（SD）

Effect

size

（d）

影响

尺寸

（d）

tp

Item1

Greenhou

effect温室效应

1.87（1.10）2.73（1.19）86（1.37）.638.66.001

agivencontext.

学生在与给定的上下文

相关的思想中精心设计

三个或更科学有效的链

接。

Thiswarmstheoverall

temperature.阳光加热了地球,导致

红外能量释放,然后反射一种温室

气体,如二氧化碳回到地球。这会使

整个温度升高。

Item2

Globalwarming

全球变暖

2.38（.97）2.91（.97）53（1.04）.506.96.001

Item3

Difference差异

1.73（1.06）2.75（1.07）1.02

（1.47）

.699.52.001

Item4

Alternativeideas

其他的想法

2.43（1.67）3.22（2.08）.79（1.68）.476.47.001

Item5

Albedo反照率

.74（.76）1.64（1.30）.90（1.45）.628.54.001

Item6

Clouds云

1.27（1.00）2.24（1.23）.97（1.46）.669.24.001

Item7

Greenhou

gas温室气体

1.65（1.23）2.46（1.29）

.

81（1.48）

.

557.56

.

001

Item8

Atmosphere大气

2.25（1.91）2.52（1.19）.27（1.39）.192.65.001

TotalKIscore

KI总分

17.85（5.41）24.36

（6.09）

6.51

（6.45）

1.019.32.001

17Priortoinstruction，studentshadsomeunderstandingofthegreenhou

effect，mple，onestudent

wrote，“Ithinkthegreenhoueffecthappenswhensolarenergyistrappedin

thestratosphere10,”andanotherwrote,“Thesolarenergygetsstrongerand

theinfraredenergygoesaway.”Severalrespondedwith“Idon’tknow.”On

thepost-test,students’responsincludedmoreideasabouttheinteraction

sohadmorelinksbetweentheirideas,

indicatingthattheirunderstandingwasmoreintegrated.

教学前,学生有一些对温室效应的理解,但一般都不完整或不正确的。例如,一个学

生写道:“我认为温室效应发生在太阳能是困在平流层,”另一个写道:“太阳能越来

越强大和红外能量消失。几个人回答说:“我不知道。”在测试后，学生的回答包

括了更多关于关键因素相互作用的观点。他们的想法之间也有更多的联系，这

表明他们的理解更加完整。

18Studentsrespondedto“Whatisglobalwarming？”onthepre-testwith

ampleresponsare，“It’s

whenthesun’ssohot,itmakestheNorthPoleandSouthPolemeltand

floodstheworld.”And“It‘swhentheOzonelayergetsthinner.”After

participatinginthemodule，morestudentsprovidedmorerespons

focusingontherelationshipbetweenthegreenhougaslevelsandthe

Earth’esponsindicatemorenormativescientific

knowledge（firstexample）andmoreintegratedideas（condexample）（t

10stratospheren..同温层

（189）=6.96，p<.001）.

学生对“全球变暖是什么?”从大众媒体预先测试不完整的想法。一些示例响

应:“当太阳太热了,这让北极和南极融化和洪水。和“当臭氧层变薄的时候”。“参

与模块之后,更多的学生提供了更多的反应之间的关系关注的温室气体,地球的

温度水平。他们的反应表明更加规范科学知识(第一个例子)和集成思想(第二个

例子)(t(189)=6.96,p<.001)。

19Onthepre-test，twocommonlyexpresdresponstothequestionabout

thedifferencebetweenthegreenhoueffectandglobalwarmingwere，

“Theyarethesamething.”and“Thegreenhoueffectcausglobal

warming.”Onthepost-test，studentsshowedthattheyunderstoodthatthe

twoweredifferentphenomena，andtheywereabletogenerateintegrated

explanationsdescribingthedifference（t（189）=6.96，p<.001）.

在检测前,一般两个表示反应的问题对温室效应和全球变暖之间的区别,”他们是

一样的。和“温室效应导致全球变暖”。”测试后,学生们表明他们明白,这两个是

不同的现象,他们能够生成综合解释描述的差异(t(189)=6.96,p<.001)

20Threequestionsaskedstudentstoexplaintherolesofindividual

contributingfactors（albedo，clouds，andgreenhougas）inthe

instruction，studentsconductedvirtual

experimentstolearnabouteachofthefactorsusingthegreenhou

gsshowthatstudents’understandingofeachofthe

factorsimprovedfollowingtheirparticipationinthecurriculumunit.

Table4listxamplesofstudents’responstoeachoftheprompts

ed，thedatashowthat

studentsimprovestheirknowledgeofindividualconceptsandtheir

understandingofthegreenhoueffectandglobalwarmingphenomenon.

三个问题要求学生解释个人因素（反照率、云层和温室气体）在温室效应中的

作用。在教学过程中，学生进行虚拟实验，以了解这些因素，利用温室的可视

化。调查结果显示，学生在参与课程单元后，对各项因素的了解均有所提高。

表4列出了学生对每次考试前和测试后评估中的每一个提示的反应。结合这些

数据表明，学生提高了对个人概念的了解和对温室效应和全球变暖现象的理解。

Discussion讨论

21Overall,studentsshowanincreadunderstandingofthetarget

phenomena,mple,inorderto

developadeeperunderstandingofthegreenhoueffectandglobal

warming,studentshavetolearnaboutthetwomainrelationshipsamong

theindividualcomponentshighlightedintheunit：1）higheralbedolevels

indicateahigherlevelofreflectivity11fromtheEarth’ssurface,leadingto

increadreflectionofsolarenergy,lessinfraredenergyemission,and

lowertemperatures；and2）greenhougasreflectinfraredenergyback

totheEarth’ssurface,causingtheEarth’stemperaturetoincrea.

Althoughsomestudentsdevelopedanunderstandingoftherelationship

betweengreenhougas,infraredenergyandtheEarth’stemperature,

11Reflectivityn.反射率

veryfewunderstoodtherelationshipbetweenalbedoandtheEarth’s

temperature.

总的来说，学生对目标现象有了更多的了解，但也有增长的空间。例如，为了

发展温室效应和全球变暖的一个更深层次的理解，学生要学习的两大关系的个

体组成的单元突出在：1）较高的反照率水平表明从地球的表面反射率较高水平，

导致太阳能反射增加，较少的红外能量排放，降低温度；2）温室气体反射红外

能量回到地球的表面，导致地球的温度增加。虽然一些学生对温室气体、红外

线能和地球温度之间的关系有所了解，但很少有人能理解反照率与地球温度之

间的关系。

22Priortoinstruction，students’knowledgeconsistedmainlyofcausofglobal

dnot

fullyunderstandthescientificinteractionsandunderlyingprinciplesthat

study,

inorderforstudentstoreceivecreditforhavinganintegrated

understandingofatargetconceptorphenomenon，theirresponsmust

havecorrect，mple,studentscould

generateresponxplainingthegreenhoueffectbymentioningallof

theindividualcomponentsrequiredforacorrectrespon（solarenergy,

infraredenergy,greenhougas）buthaveincorrectlinksamongthe

components（solarenergyratherthaninfraredenergyistrappedby

greenhougas）.Knowledgeaccountsforincrementalchangesby

identifyinglevelsofunderstandingbad

在教学之前，学生的知识主要包括全球变暖的原因和全球变暖现象的结果。他

们没有完全理解描述温室效应和全球变暖如何发生的科学相互作用和基本原

理。在这项研究中，为了使学生获得对目标概念或现象的综合理解，他们的回

答必须有正确的、相互关联的思想。例如，学生可能会产生的反应的所有的正

确的响应所需的各个组成部分解释温室效应（太阳能、红外能量，温室气体）

但组件之间的不正确的链接（太阳能而不是红外能量被温室气体），通过识别理

解的基础水平的增量变化的知识账户

Table4Reprentativestudentresponstopre-/post-testcomponential

questions有代表性的学生对前/后测试的成分问题的反应

Pre-/Post-test

Question

前置/测试后的问题

Pre-testrespons

检测前的反应

Post-testrespons

测试后的反应

Whatistheroleof

albedointhe

greenhoueffect？

温室效应的反照率

的作用是什么?

Idon’tknow.（1）

Ihaven’tstudiedthe

greenhoueffect.（1）

Idon’tknowwhatalbedo

is.（1）

我不知道。(1)我还没研究

了温室效应。(1)我不知道

什么是反照率。(1)

Albedobouncesoffsunlight.

（3）

Albedoistheabilityofa

waterabsorbsheatwhile

whiteiceandsnowreflectit.

（4）

反照率反射阳光。(3)反照率

是一个表面反射光线的能

力。打开水吸收热量而白色

冰雪反射它。(4)

Whatistherole

ofcloudsinthe

Greenhou

effect？

云在温室效应的作

用是什么?

Tocooloffthesolar

energy.（2）

Cloudsmakerain.（2）

Cloudsmakeamist.（2）

冷却太阳能。(2)云让雨。

(2)云薄雾。(2)

Cloudsinthegreenhou

effectmaketheEarth’s

temperaturecooler.（3）

Cloudshelpsolarenergygo

awaybyalittle.（3）

Theyhelpcooldownthe

Earth

andreflectsomeofthesolar

energy.（4）

温室效应中的云使地球的温

度更低。(3)云帮助太阳能走

开。(3)他们帮助地球降温和

反映的一些太阳能。(4)

Whatistherole

ofgreenhou

gasinglobal

warming？

什么是全球变暖的

温室气体的作用吗?

Ithinkthegreenhou

gascontaminatetheair.

（2）

Ithinkthegreenhou

gasmaketheair

polluted.（2）

Thegassmakeithumid

andreallywetandhot.

（2）我认为温室气体会

污染空气。(2)我认为温室

气体使空气污染。(2)气体

使它潮湿,潮湿和热。(2)

Greenhougasreflectthe

heatcausingasteadyriof

temperature.（4）

Theroleofgreenhougas

inglobalwarmingistomake

theproducedinfraredenergy

bouncebacktotheEarthto

heatitup.（4）

温室气体反映温度的热量导

致稳步上升。(4)在全球变暖

的温室气体的作用是使地球

产生红外能量恢复加热。(4)

hereiscertainlyroomforgrowth,

studentsdoshowthattheylearnedmoreaboutthecomponentsinvolvedin

thegreenhoueffect.

关于思想和思想之间的联系。虽然有一定的增长空间，但学生们确实表现出他

们对温室效应中所涉及的成分有了更多的了解。

23Changesinstudents’understandingobrvedinthisstudyaresimilar

tochildren’sunderstandingoftheEarthasdiscusdinVosniadouand

Brewer’s(1992，1994)undthatchildrenhaveavarietyof

mentalmodelsofthephysicalworld(i.e.，theshapeoftheEarth,theday/

nightcycle)ey

acquirenewinformationtheymodifytheirideastobemore

rworkonchildren’sknowledgeoftheEarth，

VosniadouandBrewer(1992，1994)identifyintermediatementalmodels

thatreprentchildren’sattemptstoreconcilenewknowledgethatthe

Earthisaspherewiththeirpre-existingknowledgethattheEarthis

flat.

学生理解本研究中观察到的变化类似于儿童的理解地球斯莱特中讨论和布鲁尔

(1992、1994)的工作。他们发现孩子们有各种各样的心理模型。地球的形状,日夜

周期)是基于他们的日常经验。一旦他们获得了新的信息，他们就会修改他们的

想法，使其更科学有效。在工作中对儿童的地球的知识,斯莱特和布鲁尔(1992、

1994)确定中间代表儿童试图侦察的心智模式

24Inourwork,moststudentsfailtounderstandthatthegreenhou

ghwedo

noteevidenceofacomplete，integratedunderstandingofthe

greenhoueffectandglobalwarmingforallstudents，wedoeevidence

consistentwithVosniadou

andBrewer’s（1992，1994）conceptualchangetheorythatdescribes

conceptualchangeasagradual，reconcile

tshavegenerated

anintermediatereprentationofthegreenhoueffectthatincludes

correctandincorrectideas.

在我们的工作中，大多数学生都不知道温室气体是红外能量而不是太阳能。

虽然我们看不到一个完整的证据,综合对温室效应和全球变暖的理解为所有

学生,我们看到他们修改他们的知识。这是符合斯莱特和布鲁尔(1992、1994)

的观念转变理论,描述了概念上的变化是渐进的,持续的过程。当他们将新的想

法与他们已有的知识结合起来的时候。学生们已经产生了温室效应的中间表

现

25Ourcurrentfindingsindicatethatstudents’participationinthe

futureworkwillinvolveariesofstudiesfocusingonthegreenhou

dliketoknowmoreabouthowtheirinteractions

designmorereliablemethodstomeasuretheirunderstandingofthe

energytransformationthatisakeytoadeepunderstandingofthis

complexphenomenon.

我们目前的研究结果表明，学生参与课程单元的活动整体上增加了他们的理解。

我们未来的工作将包括一系列聚焦温室效应的研究。我们想知道更多关于他们

如何与可视化在特定的影响学习结果。我们将设计更可靠的方法来测量他们对

能量转换的理解，这是对这一复杂现象的深刻理解的关键。

Understandingthetext

课文理解

TASK1Skimthetextandcompletethetablebelow.

任务1浏览文本并完成下面的表格。

Keywords关

键词

GreenhouEffect,Students’Understanding,GlobalWarming,

InteractiveTechnology

Objective目

的

Toreporthowstudents’understandingofthegreenhoueffect

andglobalwarminghasincreadaftertheyparticipatedinan

experimentbadonacurriculumunit.

Methodsud

所使用的方法

Anexperiment

TASK2Readthetextandanswerthefollowingquestions.任务2阅读课文并回

答下列问题。

1Whatarethecontentsoftheexperiment？Whichctiontellsyouthis？

2What’sthepurpooftheexperiment？

3Whatisthefunctionofthepre-/post-testandwhatisthecontent？Howdo

youknow？

4WhydoestheauthormentionthestudiesofVosniadouandBrewer（1992，

1994）？

1实验的内容是什么?哪一部分告诉你这些?

Studentsconductedvirtualexperimentswithavisualizationofthegreenhou

nipulatedtheexperiment,analyzeddataanddrewconclusions

abouthowindividualvariablesaffectchangesintheEarth’

alsocarriedoutinquiryactivitiestomakeconnectionsbetweenscientific

cedurectiontellsit.学生们通过可视化的温室效应进行了虚

拟实验。他们操纵实验，分析数据，并得出个人变量如何影响地球温度变化的

结论。他们还开展调查活动，以建立科学进程之间的联系。

2实验的目的是什么?

Thegoalisforstudentstolearnabouttheroleofeachconceptinthe

greenhoueffectandtounderstandhowtheyinteracttocreatethegreenhou

effect.

3前置/测试后的功能是什么？内容是什么？你怎么知道的？

Thefunctionofthetwotestsistomeasurethechangesinstudent’s

tentofthetwotestsisthesame:

thereareeight-questiontestingtheparticipants’knowledgeofthe

nbeinformedintherearchdesignction.这两项

测试的功能是测量学生对温室效应的理解。这两个测试的内容是相同的:有八个

问题测试参与者对温室效应的认识。

4为什么作者提到研究斯莱特和布鲁尔(1992、1994)?

Tocomparetheirresultswiththeirsandfindasimilarconclusionthat

childrentendtoreconcilenewideaswiththeirpre-existingknowledge.将

他们的结果与他们的结果进行比较，并得出一个类似的结论，即儿童倾向

于将新观点与他们已有的知识相协调。

TASK3Matcheachofthefollowingmainideas（summarizedfromParas.1-25）

withtheappropriateparagraphnumberofthetext.

任务3匹配下列主要观点（总结自Paras。1-25）与文本相应的段数。

easPar

a.

Withthehelpoftheirteachers，studentsshouldfinisheight

questionsbeforeandafterparticipationinaproject.在老师的

帮助下,学生应该完成八个问题之前和之后参与一个项目。

5

1-5

Theobjectiveistoimprovestudents’understandingofthe

greenhoueffectandglobalwarmingthroughparticipationin

aproject.目的是通过参与一个项目来提高学生对温室效应和

全球变暖的认识。

2

Theprojectcomprisavirtualexperimentandtwotestsprior

toandfollowingparticipationwiththesameeightquestions.该

项目包括一个虚拟实验和两个测试，之前和之后参与的同样八

个问题。

3

Therearefiveteachersand190studentsparticipatinginthe

project.有五位老师和190名学生参与了这个项目。

4

Previousstudiesshowthatthereisacommonmisunderstanding

ofthegreenhoueffectandglobalwarmingamongstudents.以

前的研究表明，学生之间普遍存在对温室效应和全球变暖的误

解。

1

Theexperimentwasimplementedinthenormalclassroom

teachingwiththecooperationofteachersandstudents.实验是

在教师和学生的合作下，在正常的课堂教学中进行的。

8

Studentsareaskedtolistandexplainmorefactorswhichhave

an

impactonglobalwarmingandgreenhoueffect.学生被要求列

出并解释影响全球变暖和温室效应的更多因素。

10

6-10

StudentslearnglobalwarmingphenomenonandtheEarth

energy

balancethroughviewingshortvideoclipsinthefirsttwo

activities.学生通过观看前两种活动的短片来学习全球变暖现象

和地球能量平衡。

6

Studentsconductexperimentstolearnaboutgreenhougas，

reducetheirgreenhougamissionsandrecalculatetheir

ecologicalfootprintintherestactivities.学生们通过实验来了解

温室气体，减少温室气体排放，并在其他活动中重新计算他们

的生态足迹

7

Students’knowledgeaboutthegreenhoueffectandglobal

warmingistestedinthreequestions.学生对温室效应和全球变

暖的认识有三个问题。

9

11-15Agoodknowledgeofthegreenhoueffectshouldbeabetter

understandingofitsthreecomponents.对温室效应的一个好的

认识应该是对它的三个组成部分有更好的理解。

13

Changeintheunderstandingofgreenhoueffectbeforeand

aftertheexperimentismeasuredbysometests.在实验前后对

温室效应的认识上的变化是通过一些测试来衡量的。

14

Theresultsshowtheimprovementofstudents’understanding

of

greenhoueffectandglobalwarming.结果表明，学生对温室

效应和全球变暖的认识有所提高。

15

Necessarymethodsareudforthereliabilityofdataanalysis.

数据分析的可靠性采用了必要的方法。

12

Knowledgeintegrationrubricsareudtoanalyzethe

responders’answers.知识集成评估准则是用来分析反应者的

答案。

11

Studentscandistinguishbetweenthegreenhoueffectand

globalwarmingonthepost-test.学生可以在考试后区分温室效

应和全球变暖。

19

Responstoindividualpre-/post-testquestionswereanalyzed.

对个别前/后测试问题的反应进行了分析。

16

16-20

Theresultisindicativeofanimprovedunderstandingof

individualfactorscontributingtothegreenhoueffect.其结果

表明，对影响温室效应的个别因素有了更深入的了解。

20

Theresultsrevealthataftertheproject，studentsgotmore

scientificknowledgeandmoreintegratedideasofglobal

warming.研究结果表明,项目结束后,学生有更多的科学知识和

全球变暖的集成思想。

18

Thepre-/post-testshowsthatstudentshadanimproved

understandingofgreenhoueffect.前/后测试表明学生对温室

效应有了更好的理解。

17

Studentsneedtohaveabetterunderstandingofthe

relationship

betweengreenhougas，infraredenergyandtheEarth’s

temperature.学生需要更好地理解温室气体、红外能量和地球

温度之间的关系。

21

Thefindingisconsistentwiththepreviousstudythatchildren

willmodifytheirideasmorescientificallyoncetheyacquire

new

information.这一发现与之前的研究一致,孩子将修改他们的

想法更科学一旦他们获得新的信息。

23

21-25Thefuturerearchisthatwewilldesignmorereliable

methodstomeasurestudents’understandingofglobal

warming.未来的研究是我们将设计更可靠的方法来测量学生

对全球变暖的理解。

25

Intheprocessofchildren’sacquiringknowledge，thereisa

transitionalperiodwherecorrectandincorrectideascoexist.

在儿童获取知识的过程中，存在着一个正确和错误的观念并存

的过渡时期。

24

However，studentsneedmoreknowledgeaboutthetwomain

relationshipsamongtheindividualcomponentsofthe

greenhoueffect.然而,学生需要更多知识的两个主要温室效

应的各个组件之间的关系。

22

TASK4Paraphrathefollowingntences.

任务4改写以下句子

1DatafromMeadowsandWienmayer’s（1999）studyindicatethatsome

studentshaveincorporatedthismisconceptionintotheirknowledge

frameworksofglobalwarminganduittoreasonaboutallissuesrelatedto

theglobalwarmingphenomenon.来自Meadows和Wienmayers(1999)的

研究数据表明，一些学生将这种误解融入到全球变暖的知识框架中，并将其

用于解释与全球变暖现象有关的所有问题。

ThedataofstudiesfromMeadowsandWienmayer’s(1999)showthatSome

studentshaveintegratedthismisunderstandingintotheframeworkofglobal

warminganditisudtoexplainalltheproblemsassociatedwithglobal

warming.

2Knowledgeaccountsforincrementalchangesbyidentifyinglevelsof

understandingbadonideasandlinksbetweenideas.知识是通过识别基于

思想和思想之间的联系的理解水平来实现增量变化的。

Knowledgeachievesincrementalchangebyidentifyingthelevelsof

understandingwhichisbadontheconnectionbetweenthoughtand

thought.

3VosniadouandBrewer（1992，1994）identifyintermediatementalmodelsthat

reprentchildren’sattemptstoreconcilenewknowledgethattheEarthisa

douand

Brewer(1992,1994)确定了代表儿童的中间心理模型，他们试图使新的知识地

球是球形的与已有知识地球是平的相一致。

VosniadouandBrewer(1992,1994)identifiedthecentralpsychological

modelforchildrenastheysoughttomakethenewknowledgethatearthis

asphereconsistentwiththeexistingknowledgethattheearthisflat.

TASK5Summarizethemainideaofthefollowingparagraphclolyrelatedto

thetextintheme，emodelcarefullybeforethe

exerci.

任务5总结以下段落的主要思想密切相关的文本主题,只使用一个句子。在练习

前仔细阅读模型。