有效應用認知工具，提升學科整合效果

　　信息技術與課程整合的根本目的在于提高教學效果。對于技術在課程教學中作用的認識，一直是信息技術與課程整合研究實踐者所持續關注的話題。喬納森（David H．Jonassen）曾指出，計算機與學習之間的關系包括從計算機中學、學習計算機、用計算機學習三個概念。就最后用計算機學習的“工具觀”而言，是把信息技術看作一種裝置手段和可以操控的對象，通過“善假于物”，獲得更加高效的教學效果。
　　魯祖軍老師的教學設計《氣候資料的表示方法》，充分挖掘了信息技術在地理學科教學中的工具作用，探索了使用信息技術促進學生認知、培養學生思維的教學實踐。本文以該教學設計為例，從信息技術的認知工具角度出發，作一評述。
　　
　　作為認知工具的電子制表軟件
　　
　　在使用信息技術促進學習者認知發展，特別是高級思維的發展上，喬納森提出了認知工具，并把其稱為“一種使用計算機應用程序來使學習者投入于對他們所學知識進行建構性、高級的、批判性思維的方式”。喬納森認為，當學習者深入思考所學習的內容時，才能夠真正運用認知工具，而當他們運用認知工具時，這些工具能夠引導并支持他們進行高級思維活動，從而促進他們的學習。認知工具可以促進認知發展，成為思維建構的階梯。
　　電子制表軟件是諸多認知工具中的重要類型之一，具有動態建模和數據處理分析功能，有助于幫助學生描述概念間的動態關系，有利于增強學生的思維技能，能夠幫助學生從復雜的數據中獲得更為豐富和有意義的信息。電子制表能夠做出用計算機表達的數學模型，通過模型或圖式把數據內部隱含的邏輯關系用直觀的形式呈現給學生，促進學生對數據間相互關系和事物發展過程的理解。作為一種典型的制表軟件，Excel功能實用，操作易行。學生可以利用Excel對數據進行各種形式的處理，按相應的思維模式來組織數據，將數據圖形化或模式化，得到更多深度加工后的有價值信息，從而更加深入地理解學習材料。這是因為建立電子表格需要學生進行抽象推理和高級思維，并成為事物規則的制定者。在應用方面，電子制表可以應用在數學、化學、物理等課程中計算數量關系，也可以在兼有社會學科和自然學科性質的地理學科教學中使用，進行數據深度加工。
　　
　　教學設計及實踐點評
　　
　　1.有效應用工具，吻合學科標準
　　根據初中地理新課標的課程性質定位，地域性是地理學的兩個顯著特點之一。地理學不僅研究地理事物的空間分布和空間結構，而且還要闡明地理事物的空間差異和空間聯系，并致力于揭示地理事物的空間運動、空間變化的規律，需要對一些地理現象等感性認識上升到規律等理性認識，拓展思維的深度。
　　圖表以其能夠直觀地分析和表示數據的分布規律和變化趨勢的特點，一直被大量運用于地理教學之中。用圖示方法來表達人們頭腦中的概念、思想和理論，能夠把人腦中的隱性知識顯性化、可視化，促進思維和表達。因此，培養學生繪制圖表的技能，將繪制圖表作為分析、整理地理信息和回答地理問題的重要途徑，符合新課程改革的指導理念。
　　《氣候資料的表示方法》，通過讓學生使用Excel繪制氣溫曲線圖、降水量柱狀圖，并通過氣候資料圖來分析某地的氣候狀況，從而幫助學生進行知識建構。該設計采用Excel來進行統計分析，有效地克服了紙筆繪圖在制圖精確度和美觀方面有所欠缺，特別是在繪制復合圖表（把氣溫曲線圖和降水量柱狀圖在同一張圖表中體現）時過程繁瑣、效率低下的缺點，提高了教和學的效率。
　　2.通過任務驅動，開展認知活動
　　在教學中，教師通過任務設計把學生所要學習的新知識，即能使用氣溫、降水資料，繪制氣溫和降水柱狀圖，并讀出氣溫與降水的變化規律，隱含在繪制順德的氣溫和降水資料圖以及分析順德的氣候的學習任務之中，有助于促進學生的認知活動。
　　在教師的指導幫助下，學生小組合作使用Excel繪制順德氣溫、降水資料圖，把氣溫和降水數據可視化。然后，學生根據教師所給出的分析框架，從資料圖中讀出氣溫和降水的均值、最高值、最低值，并結合氣溫和降水的情況分析氣候特點，加深了對所學知識的意義建構和深度理解。
　　3.重視合作學習，倡導小組協作
　　在繪制資料圖和分析氣候類型時，教師采取了小組合作學習的教學方法。在這個過程中，需要組內成員、小組之間進行討論、爭論和意見綜合等學習，使學生優化解決問題的方案，促進學生的自我反思和合作意識，改善學生的心智模式。
　　4.注重教師引導，保障教學效果
　　新課程非常強調發揮學生的自主性。但是，在具體教學實踐中卻經常出現忽視教師作用、唯學生片面自主化的傾向，不經意間又造成了對學生放任自流的不良后果。在本教學設計中，教師很好地將學生自主與教師主導相結合，使教師在教學中起到了價值引導、智慧啟迪、思維點撥等積極的作用。這種引導作用，在學生繪圖和分析氣候環節中都得到了良好的體現。例如，在發現學生將氣溫資料的圖表類型設置成了折線圖以外的其他類型，而將降水資料設置成了柱形圖以外的其他類型，氣溫、降水坐標刻度設置不合理等問題時，教師及時地給予了引導修正。在分析氣候特征環節中，教師為學生設計了分析步驟，而不是讓學生漫無目的地自由發揮。正是教師積極、正確的引導，保證了學生學習的方向性和有效性。
　　5.注重操作體驗，強化學生技能
　　“如果我聽到，我會忘記；如果我看到，我會記住；如果我做了，我就會了。”任何高明的教師都無法代替學生的親身體驗。動手操作是學生參與學習、獲取知識的重要方式，是促使學生深度理解的必要途徑之一。在《氣候資料的表示方法》中，主要包括三個實踐環節：用Excel“圖表”工具統計數據表格、繪制氣溫和降水資料圖、分析氣候特征等。這三個環節組成了解決本課程教學重難點的一個循序漸進的過程。在這個認知過程中，學生動手操作，并在具體操作情境中發現新知，體驗成長，感受到了知識再創造與深度加工的探索過程。最后，通過讓學生開展學法總結，對分析氣候特征的方法作出總結回顧，有利于促進學生掌握在新情境中應用和遷移新知識的能力。
　　
　　結語：善假于物，回歸教學
　　
　　要真正實現信息技術與學科教學的整合，提升整合效果，就需要走出把信息技術僅僅作為一種播放演示工具的誤區。事實上，技術工具的使用方法并不是唯一的，更不是固定僵化的。一般來說，在信息技術與課程整合中，通常可以把技術工具分為三種應用類型：(1)效能工具（Productivity tools），是指能提高教和學的效率的工具，例如Word有助于提高文字處理效率。(2)認知工具（Cognitive tools），是指可以幫助學習者發展思維能力的軟件系統，例如概念圖、制表軟件等有助于提高學習者對概念之間的認識。(3)通訊工具（Communication tools），用于支持師生或學伴之間交流溝通的工具，例如聊天室、QQ等。通過這些工具的支持，學科教學活動的效率與效果將大大提升，使學習者更方便、有效地解決相應的教學問題，獲得認知與思維技能的發展。
　　值得指出的是，盡管這些觀點視角不一，但我們認為在信息技術與學科課程整合的過程中，無論持何種觀點或使用方法，真正重要的是能夠在教學應用中有效地融入信息技術，提升教學的效率和效果。因為，在技術豐富的環境中，我們必須牢記：教育的焦點是學習和教學，而不是技術本身，技術僅僅是表達教學的工具。關鍵不在于技術設備有什么作用，而在于怎樣來使用這些技術……