基于學生認知差距的信息技術學科教學設計指導

黃宇星 李呈林

引 言

信息技術學科特點可以概括為科學性、實踐性、創(chuàng)新性、應用性、綜合性和基礎性六大點。一方面，信息技術是以信息科學為基礎，由信息科學發(fā)展出信息技術，再由信息技術產生出信息工具，并把信息工具最終應用于生產生活的實踐中。信息技術學科教學要給學生創(chuàng)造力的展現提供良好的平臺，要強調學生對技術工具的理解和工具使用的實踐，并要強調技術學習過程的親身體驗性。另一方面，信息素養(yǎng)成為公民必備的基本素養(yǎng)。

2011年版的義務教育階段信息技術課程標準中強調， 中小學信息技術課程是以培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)和信息技術操作能力為主要目標，以操作性、實踐性和探究性（創(chuàng)新性）為特征的指定學習領域。總體而言，義務教育階段信息技術教育的課程目標為培養(yǎng)—發(fā)展學生積極學習和探究信息技術的興趣，養(yǎng)成—鞏固良好的信息意識和健康負責的信息技術使用習慣，形成—提高信息處理能力，培養(yǎng)—強化學生使用信息技術支持各種學習和解決各類問題的意識和能力。

顯然，中小學信息技術課程內容豐富、實踐性特征明顯，其課程標準也強調了信息素質養(yǎng)成和實踐操作與創(chuàng)新探究的內容。那么，中小學信息技術教師又該如何把上述課程目標落實在自己的教學設計中呢？

中小學信息技術教師教學設計的誤區(qū)

教學設計的目的應該是幫助學生“有目的地學習”。教師通過教學計劃選擇內容與方法，并最大限度地幫助學生完成相應的學習目標。然而，信息技術教師在教學設計時往往偏離于如何幫助學生“如何學”的目標，忽視了對學生“如何學”的有效設計。在教學設計的具體形式上，普遍存在如下問題[1][2]。

1.教學思路分析表面化

教學思路分析主要存在的不足為：①學生特征分析要么完全缺失，要么只注重知識基礎（學過什么），而對學生的實際能力水平、學習興趣和學習風格等鮮有關注。②不聯系學生的真實水平，僅從教材分析得出教學目標、重點難點，體現的僅是教師單方面的意志，因而與實際教學需求相悖。③教學內容分析缺乏知識點相互關系的描述，難以保證學生有效進行知識結構的重建。④對如何突破教學重點難點缺乏針對性的描述。

2.教學目標定位泛化

教學目標主要有三類錯誤：①教學目標過程化。將教學過程的描述當作教學目標，至于學生到底要達到什么樣的學習成效不得而知。②教學目標模糊化。或者采用抽象的行為動詞描述，或者行為對象過于概括、語焉不詳。③教學目標虛假化。過分追求三維目標的完整性，有意無意地擴大案例的教學目標范圍，無中生有地寫上情感態(tài)度與價值觀的教學目標；或者過分夸大、拔高案例所能達到的教學目標，或者把相關課程的知識也作為信息技術課程的教學目標。

3.教學反思形式化

教學反思有利于教師的專業(yè)發(fā)展。教師實際教學案例中的教學反思，普遍存在四個問題：①描述教學成績多、記錄教學失誤和不足少。②反思抽象化，缺少怎么做的或打算怎樣做的具體改進策略或措施。③反思缺乏深度和廣度，特別是缺乏對某些教學片段為什么上得好或者不好的具體分析，更沒有嘗試提出改進意見、辦法。④習慣從教師“教”的角度出發(fā)評價教學的得失，很少從學生“學”的角度反思教學，注重的是“我是怎么做的”，而缺少“學生的學習需要和狀態(tài)需要我怎么做”的認知。

總之，中小學信息技術教師教學上的誤區(qū)歸根結底就是教師沒能從學生學習的角度充分把握學生認知上的差距。

基于學生認知差距的教學設計維度

學生學習的成功體驗不能只停留在了解層面，應該能充分運用知識提高自身能力，能夠做到學習前無法做到的事情。因而，學生除了應該獲得正確的幫助信息外，還要有一定程序的實踐練習和必要的技能訓練，以及積極的學習態(tài)度和較強的人際交往能力。如果把學生學習前后的距離稱為認知差距的話，那么這一差距在教學設計上可以概括為知識差距、技能差距、動機差距、環(huán)境差距和溝通差距五個方面。也就是說，促進學生有效學習，教師應該努力幫助學生有效識別并跨越這五方面的認知差距。具體做法是讓教師和學生可以共同陳述并審視下述具體問題[3]。

知 識

學生達到成功前需要什么樣的信息？

學習旅程中學生需要什么？

給予學生何種方式的支持將會是最好的？

技 能

什么將是學生需要練習以達到熟悉掌握的？

學生實踐的機會在哪里？

動 機

學生面對變化的態(tài)度是怎么樣的？

學生是否會對產生變化的知識進行排斥？

環(huán) 境

環(huán)境中是什么阻止學生達到成功？

需要什么以支持學生達到成功？

溝 通

目標是否清晰地得到傳達？

信息技術教師通過對這些學生認識差距問題的清晰呈現，能有效幫助他們在教學設計時優(yōu)化內容和技術選擇，突破重點難點，有的放矢地設計教學。

基于學生認知差距的信息技術學科教學設計方法

要有效解答學生認知的上述差距，信息技術教師在教學設計時可以從以下五方面著手。

1.觸發(fā)學習的內在動機，協助學生構建積極的個人學習體驗

（1）觸發(fā)學生學習的內在動機

無論學習體驗質量如何，學習積極性高的學生都能有效地進行學習。對學生的態(tài)度和動機了解得越多，就越有可能設計出優(yōu)良的學習體驗。教師要從不同的角度思考學生想要什么。想想學生為什么在那里，他們希望從學習體驗中獲得什么，他們不想要什么，他們喜歡什么。

學生是什么樣的學習者更多取決于主要問題和情境。同樣的學習內容，內在動機的學習者出于自身對學習主題的興趣或解決某個具體問題的需要去學習更為高效，而外在動機的學習者出于外部的獎勵或懲罰的學習隨時可能放棄。由于學習主題、情境和學習環(huán)境的不同，學生的學習動機可能會是內在的或者外在的動機。

內在動機的學生只要確保他們花足夠的時間完成常規(guī)的活動或挑戰(zhàn)，他們就會取得更大的進步。如果能夠使內在動機的學生適當地分享他們的學習經驗，他們能夠學習到更多，也能夠適當減輕教師教學的壓力。而對于外在動機的學生，教師要避免太多空泛的理論和背景知識，通過有趣的誘導性問題，把學生的學習內容與社會生活緊密聯系，幫助他們解決學習上的困難，促使學生轉變?yōu)閮仍趧訖C的學習者。

（2）技術接受的行為感知與實踐

技術授受模型[4]是由美國學者戴維斯根據理性行為理論，在信息系統或計算機技術領域發(fā)展而來的理論，用于解釋和預測人們對于信息技術的接受程度。它的核心內容有以下兩個變量（表1）。

表1 技術接受模型核心變量

信息技術的設計者在設計新的技術時要考慮：①新的技術行為是否真的有用？如果有用，那么如何能夠讓學習者知道呢？②新的技術行為是否容易使用？如果不容易使用，是否有什么外部的條件可以促使其改善呢？信息技術課程的教學，每次教授一項新的技術時，應努力給學生展示這兩個方面，例如，完成一個項目或生成一個作品。

在實際學習中，由于教師和學生認知的差距，學生并不能快速理解某項技術的有用性和易用性，教師應該給學生展示技術使用帶來的效果，促使學生能有效地模仿實踐。即把學習體驗的主題與設計和技術行為與結果有效關聯起來，如表2所示。

把學習體驗主題和技術行為及結果共同考慮，可以讓學生想象如何在自己的世界中使用這些學習內容。同時，也讓學生明白課程學習的目標不是要控制學生，是要他們利用相關的知識并知道如何使用來解決具體的任務，是要為他們未來的生活更好地做準備。

2.提供相關背景信息，協助學生高效重組學習內容

（1）搭建必要的學習腳手架

教師為讓學生的學習達到一定的目標，要營造出適當的學習難度，使學生需要付出適當的努力，并保持一個合理的水平。但教師要求學生付出多少努力基于學習內容的難度，更取決于學生的當前能力。對于一個較高級的學習者，只需要獲得更多的自主權和資源。而對于初學者，他們往往會感覺學習難度相當大，因而需要大量的知識架構和指導。

對于初學者，基本做法是：教師要先建立相應的支持，使學生經過努力可以完成設定的學習任務，不會因沒有參與感而成為學習的旁觀者；然后減少這些支撐，直到學生可以自行完成學習任務。教師要注意：①不要有太細致的指導，學生要知道自己如何完成；②要讓學生的學習達到較高水平時，可以只教可操作用以解決問題的概念和原則，然后給學生充裕的時間自己動手學習；③可為學生提供大量范例，為剛開始學習的學生先講概念再進行實例練習，簡單實例練習之后通過做真實情境的復雜練習，最后引導學生自己完善概念學習等方式。

總之，要讓學生有效學習，給他們指導的應該是學習線索而非答案，要盡量讓學生保持對學習的信心。要讓學生有信心，其做法是：盡量要求學生做超越教材的實際任務，同時在學習的初期通過更多的指導確保學習獲得成功，學習后續(xù)階段遇到的問題讓他們自行解決，并讓他們駕馭自己的學習進程。

信息技術教師可以有三種方式搭建腳手架：

降低學習環(huán)境的復雜性

演示簡化的學習流程

為學習提供參考

例如，學生學習Word文檔編輯，初期只要求在文字錄入后能正確地使用字體和段落設置，然后逐漸要求能對文檔中的圖片、表格進行編輯，最后能懂得樣式使用和排版技巧等內容。教師可以簡短地演示一段文字的編輯，最后再提供包括頁眉、頁腳、目錄等較復雜論文格式要求學生進行長文檔編輯。只有這樣，學生才能對學習過程有更強烈的參與感，從而更高效地學習。

（2）重組學生自己的學習框架

學生要高效參與學習，需要對教學內容能有效地理解和保留相關信息，能有效地進行信息解析。阻礙學生學習的原因往往是他們對教學內容了解太少。實際教學中的問題關鍵是教師如何幫助學生組織自己的學習框架，而不是教師對教學內容有多了解。

教師幫助學生重組教學內容的方式可以有：使用概念圖等方式有序組織、使用可視化信息直觀呈現、使用故事描述表達、通過問題解決方式引領、使用比喻或類比方式聯想和學生設計自己的學習框架等。其中，最有效的方式是讓學生自行設計自己的學習框架，把學習內容固化在學習框架上。例如，學習算法和程序設計中順序結構內容時，可以先演示一張圖片如何在VB窗體中裝載、顯示的技巧，再演示如何在VB窗體中顯示春、夏、秋、冬四季圖片的方法，最后要求學生仿照這個方法設計自己的程序。這時，學生利用這一程序來構建的學習框架可以是十二月份與星座、生辰石與月份、八大行星與地球等學生自己賦予的方式。重要的是學生能利用正在學習的技術展示學生自己的不同內容，即重點不是學習技術本身，而是要引導學生思考技術使用的有效方式。

（3）設計故事化的學習體驗

通過故事所表達的內容主題，不斷地制造懸念而引人入勝。把學習內容設計成故事化的學習體驗，可以使學習體驗融入游戲化的英雄情結、緊迫感和意外獎勵等。在游戲的情境下，學生會因游戲時間或資源限制陷入一種自然的困境，形成一種學習緊迫感。同時，學生會隨著游戲體驗的深入而有多樣化的意外期待和成就感。例如在學習利用“宏”操作進行程序設計時，可以設置這樣的情境：①假如你是某機關辦公室的工作人員，由于文檔規(guī)范化需要，要把給定的100個Word文檔，按要求進行字體、段落、行距等格式化操作。要求每個文檔的格式都是一樣的。②假如你是某單位財務工作人員，原來單位人員的工資在一張共同的Excel表格中呈現，因保護個人信息的原因，需要生成單張表中只包括一個職工的工資信息，請生成所有單位職工的個人工資表。

這樣的學習體驗會使學生本身有一種成就感，因而能更好地遷移學習效果。一種好的學習內容設計方式是把學習內容與學習結果共同呈現，并盡量以意想不到的方式顯示學生實際的學習結果。例如，要學生開設一個Photoshop培訓班，請比較表3的課程內容[5]，哪種方式會更好呢？

3.設計明確的學習目標，協助學生構建個性化的學習過程

好的課程設計會有效地增加學生的學習期待，如何保持這份學習期待和熱忱，則要求教師傳達給學生明確的學習目標和清晰的學習路徑。要明確學習目標應該從學習問題開始，逐步分解細化目標，并構建有“摩擦力”的學習內容。同時，做到學習標準、教學活動和評價之間的一致性，確保評價是對學生學習內容的評價。

（1）問題差距導向的目標選擇

實際教學中，教師教學往往僅從目標開始，而不是從問題開始，或者從學生分析為起點。由問題導向的內容設計可聚焦學生學習的重點難點問題。例如，表4、表5中的學習方案對比。

在上述兩表的對比中，加入了學習問題情境后，學習目標相同，但其中一些方案可能更好，如“知道信息來源的多樣性及其實際意義；學會根據問題確定信息需求和信息來源，并選擇適當的方法獲取信息”。根據課標要求，前者是理解水平，后者是遷移水平，顯然，這樣的方案也更符合課標。學生通過學習也能更好地理解信息來源的概念，而不會局限于“網絡信息”或“圖文信息”這樣的范圍。

（2）有效的目標分解

布魯姆把教育目標歸為三個主要的領域：認知、情感和心理。其中，又把認知領域細分為知識、理解、應用、分析、綜合和評價六個層級，情感領域分為接收（留意）、反應、估價、組織和價值觀念（價值復合體之性格化）五個層級，心理運動領域分為模仿、操作和精細三個層級。每一個層級都有其行為特征或表現。對這一分類法的主要審視有兩方面：一是它并不能把所有重要的教育目標都覆蓋；二是各個層級是否連續(xù)或有重疊的現象。羅伯特·F·馬格（Robert F·Mager）的行為目標用來陳述目標有明確的形式、最好的清晰度和結構[6]。

信息技術學科強調技術的實踐性，學習被看作是一種學習者外顯行為的變化過程。《普通高中技術課程標準（實驗）》（信息技術）課程設計思路中的描述類似行為目標形式：知識性目標、技能性目標和情感性目標的分類。教師在創(chuàng)建自己的學習目標時，應該問自己：①在實際的環(huán)境中，學生能否做到這些？②能分辨他們是否做到了？如果這兩個問題的答案中有任何一個是否定的，那么需要重新考慮一下你的學習目標。如表6所示，可以借助列表格的方式來進一步思考。

（3）構造與學生原有知識的認知“摩擦”

學習目標有效界定之后，要誘發(fā)學生的學習激情，教師一方面可以觸發(fā)學生的元認知。對于前者，學生可以先自行列一個認知清單，分清事實、觀點和學習問題幾項，即面對學習內容分別回答“我們知道什么”“我們的假設是什么”“我們的知識差距是什么”三個問題。教師為學生學習提供認識清單，促使學生對照完成。

另一方面是，構造與學生興趣或原有知識關聯但又不一致的認知“摩擦”。有別于平鋪直敘、循規(guī)蹈矩的教學方式，教師可以利用圖片、視頻或把其他學科的內容有效嫁接，別具一格地創(chuàng)設教學情境。例如，對于高中信息技術基礎第一課《信息及特征》的教學，教師可以利用可引發(fā)高度關注的近期事件的一張圖片，如“全球夜晚燈光衛(wèi)星照片”，或一段視頻“斯諾登泄密事件”等素材引導學生思考其中所包涵的信息，從而展開對信息及其特征的教學。再例如，可以將語文課程中的詩詞匯集起來，讓學生理解古詩詞中隱含的信息及其特征[7]。如“烽火連三月，家書抵萬金。”“兒童相見不相識，笑問客從何處來。”“借問酒家何處有？牧童遙指杏花村。”等詩句的含義是學生已有的知識，但這些詩句所代表的信息表現形式、載體、特征是教師教學設計所賦予的認知“摩擦”，這樣學生在學習時可以產生深刻的印象。這種認知“摩擦”可以促成師生之間更有效的交互，而不是教師單向的內容灌輸。

4. 設計“流”式練習模式，確保學生自信地完成合理的學習任務

信息技術是實踐性很強的課程，學生需要進行相應的練習才能熟練掌握技能。但持續(xù)學習新內容會讓學生筋疲力盡。如何設計更有效的練習模式呢？

學生的學習過程應該是“練習+反饋”的交替結構，學生在進入下一階段學習之前必須適應和吸收所學習到的新信息。捷克心理學家米哈里·奇克森特米哈伊（Mihaly Csikszent- mihaly）把這種感受稱為“流”（flow），即“歡樂、有創(chuàng)意的、全身心投入的過程”[8]。“流”模型的核心原則之一就是平衡“能力”和“挑戰(zhàn)”。

“流”式練習設計主要包括的內容有：①按照學習內容盡可能按時間分隔實踐練習，這樣的練習應該內置有結構化的目標和反饋點。②行之有效的反饋可以避免養(yǎng)成錯誤的習慣。這種反饋機制可以類似有聲音、視頻、角色反應、得分及其他信息線索。③為學生學習創(chuàng)建當前、近期、中期和長期學習目標的游戲結構設計，提升學習的成就感。

信息技術教師練習設計的游戲結構設計可以基于項目的學習模式：把學習內容設置成一個個或獨立或相關的學習項目，以2-3個人為學習合作小組共同完成學習項目。例如，學習文字信息處理時可以要求以小組為單位編輯一本圖文并茂的書籍。項目時間可以控制為5-6周，項目內置的評價反饋點可以分別為：書籍的結構設計和內容提要、圖文素材收集和評價、文本錄入與結構設置、書籍排版格式、書籍發(fā)布與展示、書籍再版完善。每個內置的反饋點可以作為項目學習下的子項目。

再比如，學習多媒體處理時，不能僅僅要求學生作單個圖片、聲音或視頻的簡單編輯，最好以小組為單位共同完成基于項目的學習。項目設計可以為：完成一個反映校園生活或個人興趣的簡短視頻，要求有自己處理的圖片聲音做成的視頻，有相對完整的故事情節(jié)，有明確的主題。同樣，可以內置項目評價反饋點分別為：劇本編輯與故事概述、素材收集與整理、素材處理與集成、作品發(fā)布與評價展示、作品修改與完善等。

學生親歷這樣的學習過程之后，就會對所學的技能理解深刻、熟練掌握、靈活使用。

5. 把知識嵌入到相應的學習環(huán)境，確保學生只須專注于完成特定的學習目標

把知識嵌入到相應的學習環(huán)境，可以大大減少學生學習需要的信息，學生可以專注于學習目標。教師可以把學生學習涉及的資源、行為和提示清晰地放置在學習環(huán)境之外，在學習需要時學生可以自由獲取，從而減少學習的負擔。

信息技術教師可能用到的具體方法有：①提供有效的輔助工具，如使用打印機時故障排除的決策樹、可能用到卻難以記憶的參考信息、在現實世界中放置一個虛擬的信息“層”來增強現實世界的理解等。②把輔助工具盡可能放在實際操作會用到的地方，在正常學習時隱藏，在學生需要時可以方便使用，如百度百科知識、網絡論壇等。③將輔助性的教學指導嵌入到學習環(huán)境中，提高學生學習的效率。如教學中可能用到的函數公式、對象屬性的解釋和使用方法。④把較復雜的信息和行為嵌入到教學系統或工具中，把大量的記憶負擔轉換為簡單的識別問題。例如教學評價量表，把具體標準的內容信息轉換成等級或分數，等等。

結 論

由本文前四個部分可以看到，文章通過借鑒認知設計的原則，從信息技術學科特點和教師教學設計中的不足出發(fā)，審視了學生在知識、技能、動機、環(huán)境和溝通五方面的認知差距，提出了信息技術教師要如何有效辨析和設定學習目標、如何處理教學內容、如何設計清晰合理的練習內容、如何為學生提供有效學習支持以及如何優(yōu)化學習環(huán)境等方面具體可行的有效做法，有較強的實用性和可操作性，對中小學信息技術教師教學有重要的指導意義和實踐意義。

（作者單位：福建教育學院信息技術研修部）