高中信息技術“字符編碼”內容認知起點調查與教學建議

禹舜堯 陳興冶 張慧倫

【摘 要】本文采用問卷調查法調查了學生對高中信息技術“字符編碼”內容的認知起點。通過對問卷反饋進行分析，歸納學生的認知起點與典型認知偏差。本文發現學生在“ASCII碼的存儲大小”“漢字字符編碼的轉換過程”“中英文編碼的區分”和“全角和半角的本質區別”四個內容上存在較明顯認知偏差。最后根據調查結果提出對“字符編碼”內容的教學建議。

【關鍵詞】信息技術;字符編碼;認知起點;教學建議

【中圖分類號】G434【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）09-041-04

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》建議教師關注學生個性化需求并采取相應教學改進措施，以滿足學生多樣化的需要。[1]個性化教學需要體現對學習者的深層次關注，因此選擇合適的研究切入視角顯得十分重要。

隨著網絡的普及，學生在正式學習信息技術學科前，往往已經掌握了較多信息技術操作技能，從而在大腦中或多或少形成了一些對學科知識的認知。這種認知是個性化教學實施前需要捕捉的閃光點，也是研究所需的有效切入點。已有研究表明依據學生認知起點，使用適切的技術與內容進行個性化學習設計并實施，能夠有效改善學習效果。[2]

研究設計

“在充分了解學生認知起點的基礎上，進行有針對性的學習資源和過程的設計，從而開展個性化教學，分析學習效果，提出教學改進意見，進而為教學迭代做鋪墊，以探索學習效果改善的有效路徑”是本研究總體設計的指導思想。該設計的邏輯起點是了解學生在學習本知識點前的認知起點，這是能否取得教學成效的關鍵一步。

1.研究方法

本研究主要采用問卷調查法對學生認知起點進行調查。調查問卷每組問題由第一階問題（對知識的提問）和第二階問題（對作答原因的提問）組成。

2.研究流程

為更好地保證問卷的有效性，研究調查流程包括：①選定調查內容，開發第一份開放式問卷，并進行小規模試測，確定調查知識點范圍。②設計第二份開放式問卷，并通過多次試測的反饋對問卷進行修改，形成一般二階問卷（第一階問題為選擇題，第二階問題為開放題），最終修改形成作為正式調查工具的二階選擇問卷（第一、二階問題皆為選擇題）。③利用二階選擇問卷進行正式調查。分析問卷反饋，歸納學生認知起點。

3.研究對象

本研究的對象主要為上海市S學校部分高一年級學生，共計121人。

研究實施

研究選擇高中“字符編碼”內容作為調查內容，該內容在學科知識體系中屬于較為下位與基礎的部分，有利于學生觸類旁通，且所涉知識貼近生活，學生不至于一無所知。[3]

研究者在對“字符編碼”內容的知識結構進行分析，并與多位一線教師討論后，總結出10個知識點。在其中選擇了6個較為重要且較難掌握的知識點：“計算機內部編碼形式”“ASCII碼存儲大小”“漢字處理過程”“漢字各類型編碼的區別”“中英文編碼區分”“全角與半角的區別”。圍繞以上這6個知識點，設計了第一份開放式問卷，并在S學校初二年級中抽取部分學生進行小規模試測，最終確定了4個較為重要且學生存在較明顯認知問題的知識點：“ASCII碼存儲大小”“漢字處理過程”“中英文編碼區分”“全角與半角的區別”作為本次調查的知識點的重點內容。

圍繞這4個知識點，研究者設計了第二份開放式問卷。隨后，在S學校初二年級與高一年級隨機抽取學生進行了多次試測，共發放問卷142份，回收有效問卷142份。

在先前第二份開放式問卷的基礎上，根據試測中收集到的典型答案將第一階問題改為選擇題，形成一般二階問卷。再根據之后試測中收集到的作答理由將第二階問題改為選擇題，形成作為正式調查工具的二階選擇問卷。一般二階問卷和二階選擇問卷題干見表1。最后，在S學校高一年級中再抽取部分學生進行正式問卷調查。共發放問卷121份，回收有效問卷121份。分析問卷反饋后，歸納出學生認知起點。

研究結果

在所調查的4個知識點中，學生對“漢字字符編碼的轉換過程”相關問題的回答準確率最高，52.07%的學生選擇了正確答案與理由。關于“中英文編碼的區分”的問題，學生回答準確率最低，僅有5.79%選擇了正確答案與理由。

分析第一階、第二階選項后，得出學生對各知識點存在的典型認知偏差，詳見表2。研究發現各選項的選擇人數分布比較平均，這說明學生對相關內容的認知起點較為離散。

值得一提的是，ASCII碼相關知識點的負遷移引發了許多學生的認知偏差。許多學生對ASCII碼的知識存在不甚準確的印象，特別是在知識適用范圍的界定上存在問題。此類認知偏差在本次調查中主要表現為：“對ASCII碼表上的符號存在印象，故認為所有符號都可以在ASCII碼表上找到對應編碼”“對利用ASCII碼表編碼字符的方法存在印象，故認為所有字符皆可用ASCII碼進行編碼”。此外有部分學生認為計算機內存儲的“數字字符”就是“數值”，混淆了字符編碼與進制轉換兩個不同知識點的區別。

學生對于“字符編碼”相關問題往往會根據生活中接觸到的事物，如“拼音”“筆畫”“五筆輸入法”“漢字字形碼”等進行推理。這些推理有的存在明顯錯誤，但是有的卻可以自圓其說。例如，認為機內碼的編碼是通過“筆畫”或“拼音”來進行的，此類認知偏差往往較難糾正。

此外學生對于四個知識點的認知存在關聯性。例如，部分學生認為漢字機內碼就是字形碼，計算機能區分中英文字符是因為兩者字形不同。這說明學生很可能意識到各知識點間的關聯，同時學生的認知也具有一定結構性。

教學建議

1.根據不同認知起點，設計針對性學習資源

調查表明學生對“字符編碼”內容所涉知識點的認知分布較為離散。為糾正學生的認知偏差，幫助學生建立科學認知，有必要針對不同認知起點的學生設計不同學習資源。

（1）采用直觀的學習資源，幫助學生界定知識適用范圍。針對ASCII碼相關知識點的負遷移問題，建議采用圖表、圖片、視頻等直觀的學習資源，清晰比對知識點間的區別，糾正學生認知偏差。

例如，針對“認為ASCII碼涵蓋了漢字”的錯誤認知，可以將ASCII碼表疊加在機內碼表上，并將這一過程制作成短視頻，在展現兩者差別的同時，體現機內碼對ASCII碼的兼容，讓學生直觀地看到兩者范圍的差別。

（2）依托可視化工具設計學習活動，引發學生認知沖突。對文字處理的經驗有時會影響學生對于“字符編碼”內容的認知。同時學生缺乏觀察計算機內部編碼形式的方法，難以真切認識到既有認知的錯誤。

建議依托WinHex或UltraEdit等可視化工具設計相應學習活動，使學生能夠直接查看文件的編碼，進而意識到認知偏差的存在，再進行糾正。例如，讓學生用WinHex查看存有漢字的文本文檔，嘗試能否將看到的二進制用ASCII碼表進行解碼，從而使學生領悟漢字編碼與英文編碼無關。

（3）開展實驗，引導學生驗證學習內容。觀察既有認知無法解釋的現象，是讓學生認識到新知識優于原有認知的最直接方法。建議設計驗證新知識的實驗方案，并在方案中著重強調既有認知的不足之處，可以將該方案作為學習資源發放給學生。

例如，讓“認為計算機內存儲的只有字形碼”的學生嘗試用4*4的點陣（與常見漢字機內碼一樣占2字節）對某個漢字進行編碼，然后用WinHex查看存有該漢字的文本文檔，對比兩者二進制是否相同，再查看二進制是否與機內碼表一致。若條件允許，可以在學生完成實驗后，鼓勵其參考該方案設計下一個知識點的驗證實驗。

（4）采用學習任務單，整合學習資源。為發揮不同學習資源的優勢，建議利用學習任務單將針對同一類認知偏差的學習資源、指導和相應學習活動要求進行集成，以方便學習資源的發放和利用。

2.通過探究性學習，促進學生的認知發展

在教學中，教師可以組織學生利用學習任務單等學習資源進行探究性學習，從而照顧到不同學生的認知發展。

建議依托數字化學習環境，根據認知調查結果發放學習任務單，利用學習任務單引導學生自主學習。學生在學習資源的支持下，發現自身認知的不足之處，并進一步學習新知識點。隨后，通過實驗的方式，驗證新知識點，建立科學的認知。在此教學過程中，教師的主要任務是進行適當的指引、輔導和總結。

綜上所述，建議教師以學生認知起點調查結果作為個性化教學的切入視角，調查分析學生的認知起點，針對不同認知起點，設計學習資源，并引導學生利用各自的資源進行探究性學習，達到糾正認知偏差，提高學業水平的效果。

參考文獻

中華人民共和國教育部. 普通高中信息技術課程標準（2017版）[S]. 北京：人民教育出版社，2017： 12-15.

尹相杰，董玉琦，胡航. CTCL視野下的小學數學概念轉變的實證研究——以"相交與垂直"為例[J].? 現代教育技術，2018（2）： 44-49.

王靖，董玉琦. 高中信息技術學習之前的認知起點調查——基于CTCL的信息技術學科學習心理研究（1）[J]. 遠程教育雜志，2012（5）： 56-62.

禹舜堯. 基于概念轉變的個性化學習支持系統開發及應用研究[D]. 上海：上海師范大學，2020：80-81.

作者單位：1.上海市實驗學校? 2.上海師范大學教育學院