Simuleringsspel

Detta kapitel diskuterar forskningsbevis relaterat till användningen av simuleringar och spel för naturvetenskapligt lärande. I det första avsnittet presenteras kommitténs ram för sin granskning av forskningen och identifierar fem lärandemål för vetenskap. De följande två sektionerna granskar och diskuterar forskning om simuleringarnas och spelens effektivitet för att främja vart och ett av dessa mål. Det fjärde avsnittet syntetiserar forskningsresultat relaterade till en uppsättning designfunktioner som verkar påverka effektiviteten av simuleringar och spel för att stödja lärande, och det femte avsnittet beskriver begränsningar av forskningen. Kapitlet avslutas med en sammanfattning av viktiga resultat – både om simuleringarnas och spelens effektivitet och om tillståndet för forskningen.

LÄRANDEMÅL

Kommittén ser vetenskapslärande som en komplex, mångfacetterad process som inte bara involverar att bemästra vetenskapliga begrepp utan också färdigheter i att utforma och genomföra vetenskapliga undersökningar och känslor och attityder till vetenskap. För att identifiera inlärningsmålen för simuleringar och spel tog kommittén ut en tidigare definition av informellt vetenskapligt lärande (National Research Council, 2009). Den studien identifierade sex sammanvävda delar som värderade mål för informellt vetenskapligt lärande:

Sträng 1: Upplev spänning, intresse och motivation att lära sig om fenomen i den naturliga och fysiska världen (motivation).

Sträng 2: Kom för att generera, förstå, komma ihåg och använda begrepp, förklaringar, argument, modeller och fakta relaterade till vetenskap (konceptuell förståelse).

Sida 26

Föreslagen citat: “2 Learning with Simulations and Games.” Nationella forskningsrådet. 2011. Lärande vetenskap genom dataspel och simuleringar. Washington, DC: The National Academies Press. doi: 10.17226 / 13078. ×
Lägg till en anteckning till ditt bokmärke
Denna del betonar förståelsen av grundläggande begrepp snarare än memorering av icke-anslutna fakta.

Sträng 3: Manipulera, testa, utforska, förutsäga, ifrågasätta, observera och förstå den naturliga och fysiska världen (vetenskapliga processfärdigheter).

Detta kan innefatta att göra observationer, formulera en forskningsfråga, utveckla en hypotes (kanske i form av en modell), använda en rad metoder för att samla in data, dataanalys och bekräftelse eller revision av hypotesen.

Sträng 4: Reflektera över vetenskap som ett sätt att veta; om processer, begrepp och vetenskapliga institutioner, liksom om elevernas egen process för att lära sig om fenomen (förståelse för naturens natur).

Sträng 5: Delta i vetenskapliga aktiviteter och inlärningspraxis med andra, med hjälp av vetenskapligt språk och verktyg (vetenskaplig diskurs).

Denna del strömmar ur tanken att vetenskapen äger rum i ett samhälle som delar normer, praxis och ett gemensamt språk och att eleverna bör introduceras till dessa normer och praxis när de engagerar sig i vetenskap.

Sträng 6: Tänk på sig själva som naturvetenskapslärare och utveckla en identitet som någon som känner till, använder och ibland bidrar till vetenskap (identitet).

Denna del kan återspeglas i en förmåga att effektivt tillämpa vetenskaplig kunskap i livssituationer (t.ex. hälsobeslut) eller på jobbet, oavsett om man arbetar i ett vetenskapligt jobb.

Dessa sex delar av informellt vetenskapligt lärande är nära sammanflätade och stöder varandra. De återspeglar teorin att behärskning av vetenskapliga begrepp och förståelse för naturens natur stöds och påskyndas när studenter engagerar sig i vetenskapsprocesser. Denna teori stöds av en växande mängd forskningsbevis (National Research Council, 2005b, 2007). Trådarna baseras också på en växande mängd forskning som belyser vikten av motivation, det sociala och kulturella sammanhanget och känslor av identitet och själveffektivitet för att stödja lärande i allmänhet och naturvetenskapligt lärande i synnerhet (National Research Council, 2005b, 2007, 2009). Trådarna är väl anpassade till andra nya teorier om hur människor lär sig, till exempel teorier som ser utbildning som en process för att förbereda sig för framtida lärande och problemlösning (Bransford och Schwartz, 1999; Schwartz, Bransford och Sears, 2005).

Eftersom vetenskapsprocessens färdigheter och förståelse för vetenskapens natur är särskilt nära besläktade slog kommittén dem samman och minskade

Sida 27

Föreslagen citat: “2 Learning with Simulations and Games.” Nationella forskningsrådet. 2011. Lärande vetenskap genom dataspel och simuleringar. Washington, DC: The National Academies Press. doi: 10.17226 / 13078. ×
Lägg till en anteckning till ditt bokmärke antalet lärandemål från sex till fem. Dessa fem mål gav en värdefull ram för kommitténs överläggningar om användningen av spel och simuleringar för att stödja vetenskapligt lärande och de fungerar som en mall i följande granskning av forskningen. Även om granskningen är organiserad av separata mål belyser den kapaciteten hos vissa simuleringar och spel att samtidigt främja flera vetenskapliga inlärningsmål.

EFFECTYCKET AV SIMULERINGAR

Den tillgängliga forskningen om effektiviteten av simuleringar för lärande är mer omfattande och starkare än forskningen om spel. Både simuleringar och spel är dock relativt unga lärande tekniker, och utvecklare har främst fokuserat på design, med mindre uppmärksamhet på forskning. Vissa studier har undersökt hur en simulering påverkar en enda grupp elever utan en kontrollgrupp av liknande elever som får vetenskaplig instruktion riktad mot samma inlärningsmål men utan simulering. Andra studier jämför en eller flera grupper av elever som interagerar med olika versioner av en simulering. I dessa studier gör bristen på kontroll av andra variabler som kan påverka inlärningen det oklart om rapporterade inlärningsvinster kan hänföras till simuleringen (eller en version av den) ensam.

En relaterad utmaning är att simuleringar ofta är inbäddade i en större läroplanenhet, vilket gör det svårt att avskilja effekterna av simuleringen / simuleringarna. Ma och Nickerson (2006) diskuterar detta problem i sin granskning av litteraturen som jämför praktiska, virtuella och avlägsna laboratorier inom grundutbildning i naturvetenskap. De fann att utredare ofta förvirrade effekterna av många olika faktorer och kanske överdrogade inlärningsvinster till simuleringar eller annan inlärningsteknik.

Forskningen omfattar också några studier som fokuserar på målet om konceptuell förståelse, där utredare använde kontroll- eller jämförelsesgrupper eller andra delar av studiens design för att försöka begränsa påverkan av andra variabler. Dessa studier ger starkare bevis för att simuleringar är effektiva. Det är viktigt att komma ihåg styrkor och svagheter i studiedesigner när man granskar forskningsresultat.