表征能力是国内外教育学、心理学等各学科领域关注的重要议题，不仅与学生的个人成长息息相关，更是科学发展与社会进步的背后推手。本书旨在促使科学教育者、研究如何学习科学的科学家，以及相关的从业人员对表征能力的理论框架有所理解和思考，并试图搭建各学科之间的思想桥梁。共分为三部分，第一部分聚焦于表征能力的介绍，第二部分关注表征能力的教学应用，第三部分围绕“表征能力的评估”这一主题，对各类评估方法进行了理论与实践层面的研究。

更多科学出版社服务，请扫码获取。

广东省普通高校特色创新类项目，2020WTSCX012 主持，传染病动力学的建模分析及其预测防控机制研究。

目录
科学教育：大学的使命与担当（丛书序）
译者序
第一部分 表征能力的重要性
1 迈向表征能力的定义. 3
1.1 背景与理论 4
1.2 达成共识的机会 6
1.3 对跨学科表征能力测量的呼吁 8
参考文献 9
2 表征流畅性：学生发展STEM 素养的方法. 13
2.1 STEM 与STEM 整合. 13
2.2 STEM 整合中的学生学习 18
2.3 基于STEM 整合的教学 18
2.4 为STEM 整合进行课程开发 19
2.5 Lesh 转化模型与学生学习 21
2.6 Lesh 转化模型与课程教授 23
2.7 Lesh 转化模型与课程开发 25
参考文献 26
3 相似信息与不同表征：设计可促进转换能力的学习环境 32
3.1 什么是转换？ 32
3.2 转换的功能可供性 33
3.3 转换的制约因素 34
3.4 判断表征质量 36
3.5 研究方法 37
3.6 环境特征 41
3.7 结果 42
3.8 空间能力的应用 46
3.9 时序认知的应用 48
3.1 总结 50
参考文献 52
4 求同存异：学生通过科学争论议定视觉歧义 55
4.1 引言 55
4.2 挑战者号航天飞机灾难和全球变暖停滞 58
4.3 案例背景：“全球气候变化”课程单元 61
4.4 “全球气候是如何变化的？” 62
4.5 对同一示意图的两种不同解释 64
4.6 推断证据 67
4.7 解读设计者的思想 68
4.8 通过妥协达成共识 68
4.9 结论和启示 70
4.1 以明确的视觉参照物对观点和证据进行补充 71
4.11 对证据的再解释，以加强论点 71
4.12 作出推断以强调所观察到模式的重要性 72
4.13 通过数据和情景间的联系进行推理 72
4.14 理解视觉材料的多重目的 72
参考文献 74
5 学习表现视角下小学科学教育中的表征能力 79
5.1 建模的认知实践 80
5.2 学习表现和学习进程 83
5.3 建立学习表现 84
5.4 黛西 88
5.5 戴利亚 91
5.6 讨论 95
5.7 结论 97
参考文献 98
第二部分 面向表征能力的教学
6 通过适应性教育技术促进表征能力的发展 103
6.1 在多元图形表征之间建立联系：化学智能辅导系统领域专业知识的多元方法路径 103
6.2 哪些联系建立能力需要支持？ 105
6.3 我们应如何为联系建立能力设计支持措施？两个智能辅导系统 107
6.4 这些能力与学生的其他特征之间存在着什么样的关系？ 115
6.5 适应性支持的初步准则和未来研究 124
6.6 结论. 125
参考文献 125
7 将表征作为教学工具来教授系统思维 133
7.1 表征能力与系统思维 133
7.2 对系统思维的呼吁 134
7.3 技术进步 134
7.4 改革的呼吁：像科学标准所描述的那般，使用表征来教授系统思维 135
7.5 培养系统思维和表征能力 136
7.6 用表征能力来测量系统思维能力 138
7.7 评估系统思维的理论模型 139
7.8 一些建议：如何在课堂上使用表征能力来培养系统思维 141
7.9 教师对表征类型的选择 145
7.1 结论 148
参考文献 149
8 利用对表征能力的评估来改进外部表征的教学 155
8.1 引言 155
8.2 工具内容 160
8.3 内容有效性和表面有效性 160
8.4 总体检验 163
8.5 记忆力部分 163
8.6 转移部分 163
8.7 题项分析 164
8.8 干扰项分析 168
8.9 讨论. 171
参考文献 174
9 通过基于课程的本科生研究体验项目来提高学生的表征能力 178
9.1 引言 178
9.2 研究方法 180
9.3 研究结果 182
9.4 结论和启示 196
参考文献 198
第三部分 表征能力的评估与获取
10 使用手势分析评价学生的后天表征能力 205
10.1 引言 205
10.2 评估STEM 各学科的表征能力 206
10.3 使用手势评估表征能力的框架 211
10.4 手势分析：学生表征能力的评估 214
10.5 分析结果 216
10.6 结论 223
参考文献 224
11 用眼动追踪技术评估表征能力 229
11.1 引言 229
11.2 表征能力和模型能力 229
11.3 眼动追踪技术的基础知识 231
11.4 评估专家和新手之间的差异 234
11.5 科学教育中的眼动追踪 235
11.6 与系统发育树相关的表征能力—水平和里程阶段 237
11.7 未来应用—如何使用眼动追踪技术来评估使用系统发育树进行表征的能力 238
11.8 结论 241
参考文献 242
12 以三重表征模型为基础评价学生的表征能力 246
12.1 引言 246
12.2 用此三重模型分析数据 248
12.3 个人表征能力 249
12.4 群体表征能力 254
12.5 评估的准则 256
12.6 结论 259
参考文献 259
13 科学教育中的表征能力：从理论到评估 261
13.1 理论 261
13.2 研究方法 264
13.3 题项和测试分析的结果 267
13.4 讨论 267
13.5 启示、局限性和未来的研究建议 268
参考文献 272