基于初中生認(rèn)知思維能力的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘 要】本文從初中生認(rèn)知思維能力的形象性、抽象性、發(fā)散性、辯證性四大特點(diǎn)出發(fā)，呈現(xiàn)教師依據(jù)初中生的認(rèn)知規(guī)律及思維發(fā)展特點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)思路，安排教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)教得精彩、學(xué)得快樂。

【關(guān)鍵詞】初中生;認(rèn)知思維能力;以學(xué)定教

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2022）08-054-03

初中生認(rèn)知思維能力特點(diǎn)

在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，弄清學(xué)生處于什么樣的認(rèn)知水平，有什么樣的思維能力，對(duì)實(shí)現(xiàn)以生為本，以學(xué)定教的教學(xué)意義重大。認(rèn)知能力是指人腦加工、儲(chǔ)存和提取信息的能力，從信息論的觀點(diǎn)來看，即接受、加工、貯存和應(yīng)用信息的能力。

在初中階段，伴隨著生理上的迅速成長(zhǎng)，學(xué)生的認(rèn)知思維進(jìn)入心理學(xué)家皮亞杰所劃分的“形式運(yùn)算期”，并具有如下特點(diǎn)：①認(rèn)知過程中具體形象成分仍然起著主要作用，抽象邏輯思維日益占據(jù)主導(dǎo)地位，開始由“經(jīng)驗(yàn)型”向“理論型”轉(zhuǎn)化;②學(xué)生敢于提出自己的意見，進(jìn)行獨(dú)立的思考，能初步理解矛盾與對(duì)立統(tǒng)一的辯證思維規(guī)律;③發(fā)散思維發(fā)展快，靈活多變并富有創(chuàng)造性。認(rèn)知能力是學(xué)生成功完成學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要心理?xiàng)l件，深入了解初中生的年齡特點(diǎn)、思維方式，遵循其認(rèn)知規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)，能使教師恰當(dāng)?shù)匕盐罩R(shí)點(diǎn)的講授難度，提高教學(xué)效率。

教學(xué)框架設(shè)計(jì)

本文以初中信息技術(shù)（七年級(jí)）第三章“統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)”（江蘇省鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社2020版）第三節(jié)“圖表數(shù)據(jù)及其分析”第4課“數(shù)據(jù)及其分析”為例，該課教學(xué)重點(diǎn)為大數(shù)據(jù)的概念與挖掘分析兩個(gè)模塊（圖1）?；诔踔须A段學(xué)生的認(rèn)知水平，設(shè)計(jì)各模塊符合初中生認(rèn)知規(guī)律的探究活動(dòng)，促使學(xué)生在歷經(jīng)接受、編碼、操作、檢索、提取、使用等認(rèn)知過程中更好地了解大數(shù)據(jù)的概念，體驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的實(shí)踐過程，形成數(shù)據(jù)安全的意識(shí)。

教學(xué)課例與設(shè)計(jì)意圖分析

1.基于形象認(rèn)知，設(shè)計(jì)活動(dòng)體驗(yàn)

教師以圖表知識(shí)為復(fù)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)測(cè)試卷，學(xué)生貼條形碼、作答。

教師用掃描儀將測(cè)試卷進(jìn)行掃描，將答題情況錄入智學(xué)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)場(chǎng)智能批閱，生成分析報(bào)告。該報(bào)告包含學(xué)情總覽和試卷講評(píng)，其中學(xué)情總覽以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)，包含平均分、最高分、優(yōu)秀率、合格率等數(shù)據(jù);試卷講評(píng)以柱形圖的形式呈現(xiàn)，具體到每一題的得分情況、難易度統(tǒng)計(jì)。

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)用“掃描儀+智學(xué)網(wǎng)”機(jī)器閱卷的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行討論，發(fā)現(xiàn)機(jī)器閱卷不僅速度快，還能統(tǒng)計(jì)出詳細(xì)的分析結(jié)論，進(jìn)而輔助教師及時(shí)掌握班級(jí)整體情況，明確學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

教師適時(shí)提問“如果數(shù)據(jù)收集的范圍從班級(jí)逐漸擴(kuò)大到全校、全市甚至全國(guó)，又會(huì)挖掘出什么有價(jià)值的信息？”，將數(shù)據(jù)范圍引申擴(kuò)大，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這時(shí)候收集到的數(shù)據(jù)就會(huì)越來越龐大，大到無法通過人腦，甚至常規(guī)軟件進(jìn)行捕捉、管理和處理，這樣的數(shù)據(jù)就是大數(shù)據(jù)。

【設(shè)計(jì)意圖】大數(shù)據(jù)一詞對(duì)于學(xué)生來說陌生又神秘，極具專業(yè)性。對(duì)專業(yè)名詞的理解是實(shí)踐操作的基石，需要經(jīng)過不斷地形象刺激才能使學(xué)生真正理解。初中生好奇心強(qiáng)，基于此認(rèn)知特點(diǎn)，筆者在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)，將學(xué)生帶入平時(shí)作業(yè)練習(xí)的場(chǎng)景中，并把我?！按髷?shù)據(jù)個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)中心”的閱卷搬至課堂，將考試、閱卷、分析的過程當(dāng)堂呈現(xiàn)，讓學(xué)生在親身經(jīng)歷試卷批閱過程中獲得真實(shí)的體驗(yàn)，在數(shù)據(jù)范圍逐步擴(kuò)大拓展中，感受這就是大數(shù)據(jù)，對(duì)大數(shù)據(jù)的概念產(chǎn)生初步的印象。

2.關(guān)聯(lián)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知，思索生活事件

讀一讀大數(shù)據(jù)的定義：大數(shù)據(jù)是指涉及的數(shù)據(jù)資料量巨大，以致無法通過人腦，甚至常規(guī)軟件進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。

議一議校園中的大數(shù)據(jù)：一張小小的校園卡，開學(xué)兩個(gè)月時(shí)間，學(xué)生在用餐、洗澡、打水、借書、購物等活動(dòng)中已經(jīng)產(chǎn)生了30多萬條數(shù)據(jù)。

看一看生活中的大數(shù)據(jù)：已經(jīng)融入智慧農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、安防、交通、商業(yè)等生活中的各行各業(yè)。

贊一贊大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的商業(yè)價(jià)值：天貓“雙十一”，創(chuàng)造出千億元以上的銷售奇跡，要嘗試挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律以及所產(chǎn)生的價(jià)值。

【設(shè)計(jì)意圖】認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：新知識(shí)與學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)程度越高，越有助于學(xué)生進(jìn)行積極思維。概念蘊(yùn)含著豐富的內(nèi)涵，在學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)已有初步印象的前提下，教師通過以上四個(gè)小活動(dòng)，鏈接起生活中的點(diǎn)點(diǎn)認(rèn)知，使大數(shù)據(jù)的定義逐步形象、豐滿。

3.發(fā)展抽象思維，培養(yǎng)歸納能力

教師請(qǐng)學(xué)生回顧“掃描答卷+生成報(bào)告”工作過程，總結(jié)大數(shù)據(jù)分析的一般步驟。

（1）大數(shù)據(jù)采集——單擊“掃描答卷”，掃描儀掃描，獲取考試數(shù)據(jù)。

（2）導(dǎo)入與預(yù)處理——將掃描的數(shù)據(jù)導(dǎo)入智學(xué)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中。

（3）統(tǒng)計(jì)與分析——單擊“生成報(bào)告”，數(shù)據(jù)分類匯總，分析統(tǒng)計(jì)。

（4）數(shù)據(jù)挖掘——大規(guī)模計(jì)算，挖掘數(shù)據(jù)間關(guān)系，形成數(shù)據(jù)圖表，預(yù)測(cè)效果。

【設(shè)計(jì)意圖】抽象邏輯思維開始占據(jù)主導(dǎo)地位是初中生思維發(fā)展最顯著的特點(diǎn)。他們能夠進(jìn)行邏輯推導(dǎo)，對(duì)許多現(xiàn)象能夠進(jìn)行概括和抽象，但初中生的邏輯思維發(fā)展還是經(jīng)驗(yàn)型的，在思維過程中具體形象成分仍然起主導(dǎo)作用，在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)為對(duì)抽象概括的把握存在困難?；谝陨匣顒?dòng)體驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察分析，解讀活動(dòng)步驟之間的區(qū)別與聯(lián)系，歸納出一般步驟，使思維由具象到抽象，逐步深入。

4.遵循最近發(fā)展區(qū)，嘗試數(shù)據(jù)分析

教師請(qǐng)學(xué)生觀察表格中的數(shù)據(jù)，在以上四個(gè)步驟的指導(dǎo)下，運(yùn)用WPS表格工具展開分析討論，預(yù)測(cè)漫畫版四大名著價(jià)格變化，體驗(yàn)大數(shù)據(jù)挖掘的思想。

（1）“雙十一”當(dāng)天購物是否劃算，分析半月內(nèi)價(jià)格變化規(guī)律。

學(xué)生演示：選擇上半月數(shù)據(jù)區(qū)域，制作折線圖。

分析規(guī)律：發(fā)現(xiàn)價(jià)格呈現(xiàn)“上升——持平——下跌”的規(guī)律，在升降中不斷波動(dòng)，達(dá)到平衡。

（2）預(yù)測(cè)“雙十一”后價(jià)格變化規(guī)律，總結(jié)平時(shí)購入時(shí)價(jià)格參考方式。

學(xué)生演示：運(yùn)用函數(shù)或公式法計(jì)算平均值。

分析發(fā)現(xiàn)：平時(shí)購物，除去“雙十一”特殊原因，在接近平均或最低價(jià)格入手即可。實(shí)際依據(jù)的數(shù)據(jù)量越龐大，得到的結(jié)果也會(huì)越精確。

【設(shè)計(jì)意圖】大數(shù)據(jù)的分析操作，初中與高中階段都有涉及。高中學(xué)生抽象思維能力已經(jīng)形成，知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)完善，教師可選用Python、Spyder等軟件進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)真正的大數(shù)據(jù)分析;而初中階段的學(xué)生，具體思維過程中形象成分仍然起主要作用，抽象識(shí)記仍需要形象識(shí)記的支持，知識(shí)儲(chǔ)備也相對(duì)薄弱，因此筆者在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，從學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)出發(fā)，選擇合適的實(shí)踐工具，設(shè)置操作任務(wù)，引導(dǎo)初中生運(yùn)用他們當(dāng)前階段所能駕馭的WPS表格工具體驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的過程，這樣設(shè)計(jì)更符合初中階段學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，促使學(xué)生明白數(shù)據(jù)處理的思想。

5.借由發(fā)散思維，建立分析意識(shí)

根據(jù)教師預(yù)處理的數(shù)據(jù)，學(xué)生分組探究，從不同角度提出“部分大數(shù)據(jù)”分析報(bào)告，給校圖書館提供購書建議。

探究任務(wù)1：從學(xué)生角度，分析“我校圖書館各類圖書喜歡人數(shù)”表格，制作柱形圖或餅圖，給出采購建議。

探究任務(wù)2：從實(shí)際流通角度，分析“我校圖書館圖書流通率”表格，計(jì)算圖書流通率，制作柱形圖，分別探究受歡迎與產(chǎn)生資源浪費(fèi)的圖書類型。

探究方法：采用公式、函數(shù)、圖表等形式。

探究展示：展示學(xué)生探究成果（計(jì)算數(shù)據(jù)、圖表以及給出的建議），引導(dǎo)學(xué)生從推薦的書目與推薦理由兩方面表達(dá)。

【設(shè)計(jì)意圖】分組探究活動(dòng)是學(xué)生由模仿轉(zhuǎn)化為自主實(shí)踐的二次練習(xí)，促使學(xué)生自主內(nèi)化知識(shí)、形成遷移運(yùn)用的能力。

探討天貓“雙十一”購物及智能推送，探討如下問題，引申至大數(shù)據(jù)分析。

問題1：如果數(shù)據(jù)收集范圍繼續(xù)擴(kuò)大，由學(xué)校擴(kuò)大至全市、各地區(qū)、全國(guó)，又會(huì)有什么發(fā)現(xiàn)？

參考答案：發(fā)現(xiàn)這一代學(xué)生的閱讀喜好與偏惡，教育部門據(jù)此做出相應(yīng)的指導(dǎo)策略。

問題2：將調(diào)查結(jié)果給天貓圖書的供貨商，對(duì)他們來說有用嗎？什么用？

參考答案：知道青少年喜歡的圖書類型，備足圖書，賣出更多的圖書。

問題3：圖書銷售頁面的Top排名如何產(chǎn)生？天貓?jiān)趺磳?shí)現(xiàn)智能推送？

參考答案：對(duì)消費(fèi)者的瀏覽行為、購書記錄進(jìn)行大數(shù)據(jù)的收集分析。

問題4：課堂上只是收集了小部分?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)際天貓所收集的數(shù)據(jù)量巨大。這時(shí)再用WPS表格工具來分析能實(shí)現(xiàn)嗎？

參考答案：不能。

在不斷地追問中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際生活中的大數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，需要進(jìn)行專業(yè)化的處理，依托云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲(chǔ)技術(shù)等。但是，分析的過程與思想跟運(yùn)用WPS表格處理“部分?jǐn)?shù)據(jù)”是一致的，關(guān)鍵都是找出數(shù)據(jù)間的關(guān)系與規(guī)律。

【設(shè)計(jì)意圖】初中生的發(fā)散思維能力在進(jìn)入中學(xué)以后發(fā)展很快，靈活多變并富有創(chuàng)造性。借由這一特點(diǎn)，在學(xué)生實(shí)踐的基礎(chǔ)上，不斷深化，由小數(shù)據(jù)拓展到真正的大數(shù)據(jù)，理解小數(shù)據(jù)處理與大數(shù)據(jù)處理的共同思想都是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘。這也使學(xué)生意識(shí)到找出數(shù)據(jù)間的規(guī)律可以更好地指導(dǎo)我們做出決策。

6.巧用認(rèn)知沖突，感悟信息安全

學(xué)生觀看視頻“大數(shù)據(jù)時(shí)代下的信息安全”，感悟大數(shù)據(jù)時(shí)代下因信息泄露引發(fā)的安全隱患，激起深思：大數(shù)據(jù)給我們帶來的都是有價(jià)值的東西嗎？學(xué)生之間就生活當(dāng)中的數(shù)據(jù)安全事例展開討論，如快遞二維碼、行程碼、健康碼等對(duì)于個(gè)人隱私泄露帶來的負(fù)面影響，縱向深化概念。

【設(shè)計(jì)意圖】教師在教學(xué)中設(shè)置沖突，解決沖突，將學(xué)生置于“沖突—平衡”的矛盾中，能使教學(xué)向縱深推進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。教師運(yùn)用疑問激發(fā)學(xué)生反思，讓學(xué)生意識(shí)到“大數(shù)據(jù)”是一把雙刃劍，關(guān)鍵在于如何去運(yùn)用技術(shù)，使學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)的理解更加深刻，也使學(xué)生學(xué)會(huì)質(zhì)疑，用辯證的方法看待事物。

教學(xué)實(shí)踐思考

著名教育家杜威說：“學(xué)校所能做或需要做的一切，就是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知思維的能力。”對(duì)學(xué)生認(rèn)知能力的培養(yǎng)是教學(xué)的目的，本課例中結(jié)合學(xué)生認(rèn)知思維特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的活動(dòng)，教師教得有效、精彩，學(xué)生學(xué)得輕松、有趣。對(duì)學(xué)生認(rèn)知能力的把握是教學(xué)的起點(diǎn)，遵循初中生認(rèn)知規(guī)律，針對(duì)面授對(duì)象分析學(xué)情，吃透學(xué)生的認(rèn)知狀況，將開發(fā)出有益于學(xué)生發(fā)展的教學(xué)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)“以生為本，以學(xué)定教”。

作者單位：江蘇無錫市天一實(shí)驗(yàn)學(xué)校