合作学习系统的非线性动力学特性研究

Cooperative learning is a kind of creative and effective teaching mode and a dynamically generated learning process. It is influenced by many environmental factors such as time and space, at the same time, the relationship among the members is complicated, diverse and dynamically changed over time, forming a cooperation network with the team members being as the basic units (nodes) .This not only makes the process of cooperative learning with complicated nonlinear dynamic characteristics and also brings challenge for researching the dynamic laws of cooperative learning process.This project intends to establish the individual learning nonlinear dynamic model and cooperative learning nonlinear dynamic model based on complex network, combined with the nonlinear dynamics theory, the complex network nonlinear dynamics theory and the empirical research methods, to analyse knowledge communication, synchronization and competitive interaction mechanism of small scale and complicated network cooperative learning models to explore complicated phenomenas and evolutional laws in cooperative learning process and reveal key factors such as time lag, accumulation effect, teachers' guidance in the cooperative learning process,on the effects of cooperative learning; based on the characteristics of models, design cooperative learning teaching experiments, to verify this model and optimization. Expect the research to provide the realistic demand for the enrichment and development of nonlinear dynamics theory and provide theoretical guidance for the effective implementation of the cooperative learning.

合作学习是一种富有创意和实效的教学模式，是一个动态的生成学习过程。它不仅受到时、空等诸多环境因素的影响，且小组成员间关系复杂、多样并随时间动态演化，形成以小组成员为基本单元(节点)的合作网络，这不仅使得合作学习过程具有复杂的非线性动力学特性，也为合作学习过程动态规律的研究带来了挑战。本项目拟建立基于个体学习规律的非线性动力学模型以及基于复杂网络的合作学习非线性动力学模型，采用非线性动力学理论、复杂网络非线性动力学理论及实证研究相结合的方法，分析小规模及复杂网络合作学习模型的知识传播、同步化及竞争交互机制，探索合作学习过程的复杂现象和演化规律，揭示合作学习过程中时滞、积累效应、教师的指导作用等关键因素对合作学习效果的影响；结合模型的特征设计合作学习教学实验，对模型进行验证与优化。以期所获得研究成果能为丰富和发展非线性动力学理论提供现实需求，并为合作学习的有效实施提供理论指导。

研究背景：合作学习是一种有效的教学方式，已成为当代广泛采用的教学实践之一。由于合作学习具有复杂的动力学特征与网络特性，而传统的静态的实验法不能清晰地揭示合作学习内部复杂的因果关系，因此本项目利用动力学的理论与方法，对合作学习展开研究，以揭示各类因素对学习效果的影响。采用复杂网络传播动力学的理论与方法，探索合作学习过程中的复杂现象和变化规律，更加深入准确地研究系统的演化行为，为合作学习的有效实施提供重要理论参考，促进教育教学。同时，针对合作学习特有的特性与机制，丰富和发展了非线性动力学的应用领域。.主要研究内容：本项目从合作学习系统的动力学行为出发，采用非线性动力学理论、复杂网络理论以及实证研究相结合的方法，建立了基于个体学习的非线性动力学模型，有效的解释了个体学习中的高原现象；提出了基于复杂网络的合作学习非线性动力学模型，探讨了学生遗忘、传播兴趣及领导者激励在合作学习中的作用机制，并进行实证研究，为合作学习的教学实践提供重要理论指导。同时，提出了一种新相空间求解方法，为合作学习非线性系统的进一步研究奠定基础。.取得的重要成果：发表与该基金相关的期刊论文14篇，会议论文3篇，出版学术专著1部，授权发明专利2项，获得省级科研奖励2项。主办国际国内会议2次，协办国际会议1次，参加国内国际会议17次，项目期间培养的研究生获得各类竞赛20余项。.科学意义：本项目采用非线性动力学的理论、复杂网络理论以及实证研究相结合的方法研究了合作学习非线性系统的动力学机制。探讨了个体学习非线性动力学系统中的高原现象；研究了合作学习网络环境中，学习者在遗忘、传播兴趣及激励等因素影响下的交互机制及知识传播模型；提出了一种新的基于DUPSO的非线性系统相空间参数同步求解模型。本项目不仅为推广合作学习的教学方式提供重要理论参考，还丰富和发展了非线性动力学理论。