基于學(xué)習行為類別的信息技術(shù)認知模型構(gòu)建路徑

王蕾

教學(xué)現(xiàn)場

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習力的提升效能，重視個性化作品的創(chuàng)作結(jié)果。但是在長期的教學(xué)中，如何有效構(gòu)建信息技術(shù)的認知模式？哪些因素對認知模型有著重要的影響？如何能夠在具體的實例中進行認知模型的構(gòu)建？是很多一線中小學(xué)信息技術(shù)教師關(guān)注的重點。

問題分析

亂花漸欲迷人眼，漸入窘境無可出——這是不少教師在上課過程中遇到的問題。學(xué)生對教師的反饋不積極，甚至脫離學(xué)習過程。此問題的癥結(jié)在于學(xué)生沒有構(gòu)建適宜的認知模型，因此學(xué)習動機不強，認知結(jié)果乏善可陳。

隨著信息技術(shù)學(xué)科的發(fā)展，認知目標越來越趨向個性化、智能化、精準化。面對大數(shù)據(jù)背景，專業(yè)性內(nèi)容增加的情況，學(xué)生普遍存在不同角度的學(xué)習需求。作為教師應(yīng)提供適宜的認知模型，指引學(xué)生的學(xué)習行為，幫助他們及時構(gòu)建所需的知識系統(tǒng)。

目前，國內(nèi)外對認知模型的研究有很多，基于學(xué)習行為類別的認知模型，可以根據(jù)學(xué)生自身的學(xué)習偏好、學(xué)習風格、學(xué)習水平及環(huán)境等因素，推薦適宜的學(xué)習活動路線和知識序列，實現(xiàn)學(xué)生對認知行為的動態(tài)掌控和有效調(diào)整。

認知模型是具有持續(xù)性和連續(xù)性的知識項目的集合，根據(jù)學(xué)習者的學(xué)習目標和學(xué)習屬性的相似性來建立認知模型，建立適合學(xué)生的模型。教師需要考慮不同學(xué)生的學(xué)習風格差異，再建立起相似特征的認知模型，根據(jù)學(xué)情進行組織，減少了統(tǒng)一認知模型中的不足，最終找尋到最佳的學(xué)習路徑。

● 研究基礎(chǔ)

1.學(xué)習風格理論

學(xué)習行為的英文全稱為Learned behavior，是指動物在遺傳因素的基礎(chǔ)上，在環(huán)境因素作用下，通過生活經(jīng)驗和學(xué)習獲得的行為。學(xué)習行為分析旨在對學(xué)生的學(xué)習行為進行數(shù)據(jù)挖掘和分析辨別學(xué)生的認知特征及偏好，為學(xué)習的有效開展提供更加科學(xué)的預(yù)測和干預(yù)。同時，通過前期的數(shù)據(jù)采集反映出學(xué)生的學(xué)習特征，包含的學(xué)生學(xué)習成績，學(xué)習數(shù)據(jù)以及學(xué)習水平，反映出學(xué)生的認知特征和信息交互特征。

2.學(xué)習行為分析

學(xué)習風格是指人們在學(xué)習時所具有的或偏愛的方式，換句話說，就是學(xué)生在研究和解決其學(xué)習任務(wù)時，所表現(xiàn)出來的具有個人特色的方式。學(xué)習風格是假定能夠使個人達到最佳學(xué)習狀態(tài)的方法，指對學(xué)生感知不同刺激并對不同刺激做出反應(yīng)這兩個方面產(chǎn)生影響的所有心理特性，包括獨特性和穩(wěn)定性兩個主要特征。

3.兩者間的關(guān)聯(lián)

何克抗教授曾指出，學(xué)習風格由學(xué)生特有的認知、情感和生理行為構(gòu)成。它是反映學(xué)習者感知信息如何與學(xué)習環(huán)境相互作用，并對此做出反應(yīng)的相對穩(wěn)定的學(xué)習方式，由此可見學(xué)習行為是學(xué)習風格的具體體現(xiàn)。在具體的認知模型中，學(xué)習風格決定認知團隊的組建基礎(chǔ)，學(xué)習行為是認知模型的實施動作，兩者互相影響、相互作用。

● 信息技術(shù)教學(xué)與學(xué)習行為的關(guān)系

根據(jù)Felder-Silverman行為模式的結(jié)論，學(xué)習風格涉及學(xué)習過程中的各種要素，如視覺/語言、感知/直覺、順序/全局和主動/反思等，表現(xiàn)為學(xué)生認知過程中的學(xué)習取向、信息加工、理解/思考、感知信息、物理和時間取向、社會學(xué)取向、情感性、環(huán)境特征等8個部分。落實在具體的學(xué)習過程中，細化為具有不同行為特征的學(xué)習傾向。

在信息技術(shù)教學(xué)過程中，常見的信息獲取方式有講授型和探究型等，為追求教學(xué)過程的高效性和合理性，在信息技術(shù)的課堂教學(xué)中需要依據(jù)信息獲取的具體維度，來選擇有利于思維過程的環(huán)境。例如，本文涉及的基于學(xué)習行為類別的認知模型構(gòu)建即為其中較為有效的學(xué)習路徑。因此，綜合之前學(xué)習風格的相關(guān)研究成果，本研究從信息加工、信息感知、信息輸入三個維度來研究信息技術(shù)學(xué)習過程中的認知路徑。

● 基于學(xué)習行為類別的認知路徑

路徑一：信息加工型

第一種認知路徑基于信息加工型維度，認知路徑起點為學(xué)生的已有知識經(jīng)驗，將加工的過程作為主要認知目標，據(jù)此展開相應(yīng)的認知活動。學(xué)習過程中，教師設(shè)計以信息加工為主要目標的項目，推進學(xué)生的認知進程，評價學(xué)習結(jié)果。

（1）原設(shè)計

“智能安防”是物聯(lián)網(wǎng)模塊的常見課例，該課一般為2課時，教學(xué)目標為學(xué)生利用物聯(lián)網(wǎng)實驗箱搭建模擬家居安防系統(tǒng)，結(jié)合智能平臺編寫程序，控制各類傳感器的正常運轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，該課的任務(wù)菜單為：①搭建“智能安防”系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu);②組建“智能安防”系統(tǒng)的其他附件;③編寫控制傳感器的程序;④調(diào)制實驗?zāi)_本等。

在以上的過程中，教學(xué)目標較為清晰，單從文本上似乎沒有硬傷，但在實際授課過程中，達成率不理想：有的學(xué)生對腳本編寫較為熟悉，卻無法順利完成“智能安防”系統(tǒng)的搭建;有的學(xué)生能夠搭建機械結(jié)構(gòu)，但程序編寫部分耗時較長，難以在2課時中達成教學(xué)目標。

（2）思考焦點

以上的認知路徑雖按照教材的結(jié)構(gòu)組織教學(xué)，但缺乏對學(xué)生個體情況的關(guān)注。學(xué)生認知起點不同、已有的經(jīng)驗背景不同，學(xué)習路徑則大相徑庭。進而容易引發(fā)學(xué)生的認知障礙，造成信息加工作品不能達到要求的情況。

（3）改進型設(shè)計

基于學(xué)生行為風格的教學(xué)，教師應(yīng)根據(jù)具體的學(xué)情確定任務(wù)信息加工的具體目標，制訂符合學(xué)生已有水平的任務(wù)，并作出合理的評價。教學(xué)建議如下：

任務(wù)目標：構(gòu)建智能安防系統(tǒng)。

任務(wù)課時：1課時。

主要活動：①教師提供古代城堡的守衛(wèi)和現(xiàn)代智能防衛(wèi)方式，引發(fā)思考。②學(xué)生研究：智能安防的主要建構(gòu)目標（包括硬件、軟件）。③學(xué)生行為風格分析：個人闡述自我的學(xué)習目標和活動要求。④組建學(xué)習團隊：依據(jù)自我需求，合理組建適宜的信息加工項目小組。⑤確定活動流程：加工方向1——構(gòu)建具有防盜功能的硬件結(jié)構(gòu)。加工方向2——搭建智能防盜系統(tǒng)的軟件組成。加工方向3——研究現(xiàn)有模型中的硬軟件特點。加工方向4——優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)單位及平臺效能。⑥評價活動結(jié)果：最佳創(chuàng)意獎、最佳合作獎、最奇思妙想獎、最固若金湯獎。

教學(xué)評析：以上的信息加工過程分為多個項目組成，將認知目標進行了針對性的分類，根據(jù)學(xué)習風格找尋不同的任務(wù)要點。在學(xué)習過程中，學(xué)生具有較強的學(xué)習動機，能夠積極主動地參與學(xué)習過程，更好地找準自我的學(xué)習目標。

路徑二：信息感知型

第二種認知路徑基于信息感知型維度，對認知內(nèi)容進行分類。學(xué)生感知信息的風格不同，因此學(xué)習內(nèi)容的選擇，可以根據(jù)學(xué)情、家情、校情制訂，也可以結(jié)合當前的熱點時事問題，構(gòu)建動態(tài)的認知模型。

（1）原設(shè)計

“智能ETC”是物聯(lián)網(wǎng)單元的常見課例，一般的授課流程如下：分析ETC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)→搭建智能ETC系統(tǒng)→添加舵機等硬件→編寫腳本→修改腳本→載入ETC系統(tǒng)→調(diào)試程序→結(jié)束課程。完整的教學(xué)過程表面看來并無差池，但是授課中卻出現(xiàn)了學(xué)生層次差異大、學(xué)習結(jié)果不盡如人意的情況。

（2）思考焦點

學(xué)生的基礎(chǔ)差異較大，基于此類原因，認知要求也不盡相同。如統(tǒng)一規(guī)定活動內(nèi)容，會出現(xiàn)有的學(xué)生矯枉過正、有的學(xué)生罔顧左右、有的學(xué)生卻懵懵懂懂的尷尬情況。要解決此類問題，需要教師根據(jù)教學(xué)目標，制訂信息感知的有效途徑，保障主體的學(xué)習內(nèi)容詳實有效。

（3）改進型設(shè)計

基于學(xué)生行為風格的教學(xué)中，教師要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習興趣點，通過其個人的學(xué)習傾向，選擇適宜的信息感知方式內(nèi)容，滿足不同層次的學(xué)習需要。教學(xué)建議如下：

①視頻導(dǎo)入。欣賞高速收費站繁忙的場景視頻，提出問題——高速收費口擁堵的情況應(yīng)如何解決？

②網(wǎng)絡(luò)平臺對話：探索智能ETC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。

教師帶領(lǐng)學(xué)生觀察編程平臺，舵機對應(yīng)的腳本如何設(shè)置參數(shù);教師演示參數(shù)設(shè)置后，舵機的模擬轉(zhuǎn)動方向。

③師生討論：實踐智能ETC系統(tǒng)的抬起和下降。

學(xué)生完成任務(wù)一：讀取車牌信息。

④學(xué)生實踐：合作上升和下降無舵機閘口。

教師提出剛才的操作中，智能ETC系統(tǒng)可以順利地讀取車牌信息，那么后面該如何讓智能ETC系統(tǒng)扣費呢？

⑤完成任務(wù)二：閘口智能升降。

小組成員共同分析程序，制訂升降計劃，完成任務(wù)。

⑥感知流程：回顧剛才的挑戰(zhàn)要求，小組討論并展示花式挑戰(zhàn)的活動目標等，如智能提醒和智能報讀等。

教學(xué)評析：在以上的過程中，學(xué)習行為已突破了整齊劃一的規(guī)定動作，取而代之的是信息主動感知的過程。對于學(xué)習行為異同的學(xué)生，可以調(diào)節(jié)其動機，找到最適宜的學(xué)習內(nèi)容。教師在此過程中，通過具體的信息感知項目，提供相應(yīng)的補給。根據(jù)學(xué)情進行認知訂制，滿足不同層次學(xué)生的要求。

路徑三：信息輸入型

第三種認知路徑基于信息輸入型維度，根據(jù)學(xué)生接受信息的傾向不同，教師提供適宜的信息輸入方式。通過合理地構(gòu)建不同來源的獲取路徑，形成符合個人學(xué)習行為習慣的情境，據(jù)此展開有效的認知過程。

（1）原設(shè)計

“電子標簽”是物聯(lián)網(wǎng)單元中的課例，常規(guī)的教學(xué)思路如下：展示帶有電子標簽的產(chǎn)品→對比沒有標簽的產(chǎn)品→介紹軟件操作方法→提供素材→教師介紹標簽的原理→學(xué)生練習插入標簽→小組展示作品→評價作品。教學(xué)過程中，學(xué)生獨立完成作品后，往往對電子標簽本身的屬性比較陌生，作品搭建效果不佳。

（2）思考焦點

出現(xiàn)以上情況，即是本課的認識目標不夠清晰，學(xué)生在短時間內(nèi)無法從工作原理和應(yīng)用方式兩個角度理解電子標簽的內(nèi)容，因此無法順利地完成既定的學(xué)習目標。要解決此類問題，應(yīng)對成員學(xué)習傾向有著較為清晰的了解，厘清不同學(xué)生所適宜的信息輸入形式，最終教師結(jié)合具體的情況，因人而異地選擇合理的信息處理途徑。

（3）改進型設(shè)計

基于學(xué)生行為風格的教學(xué)中，對于此類主題，教師應(yīng)關(guān)注信息輸入的類別，再依據(jù)學(xué)習傾向，選擇合適的學(xué)習行為，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)符合個性化要求的認知路徑。具體建議如下：

①從生活中感受信息的來源。

教師播放智能自動售貨機的視頻素材，向?qū)W生出電子標簽的工作流程。

②從體驗中感受信息輸入的屬性。

教師引導(dǎo)：實現(xiàn)無人售賣機的工作過程，學(xué)生模擬以上過程。

師生互動：同學(xué)們嘗試了哪一種商品？你是如何實現(xiàn)自動購買貨物的？（預(yù)設(shè)：有些學(xué)生更改了相關(guān)選項的設(shè)置，關(guān)注電子標簽的識別作用）

③探究電子標簽的工作原理。

提示探究方法：介紹電子標簽的結(jié)構(gòu)，提出電子標簽通過無線射頻識別、通過通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。

自主探究：根據(jù)學(xué)件進行探究，必要時進行小組互動。

全班交流：歸納出電子標簽的特點，即非接觸、速度快、批量讀取、長期跟蹤等。

④探討信息輸入的方式。

教師談話：（出示問題作品）這些產(chǎn)品雖然具有標簽，但不是電子標簽，你可以說出原因嗎？怎樣才能改造成智能電子標簽?zāi)兀?/p>

信息輸入a：是否含有電子芯片？

信息輸入b：電子芯片有什么具體作用？

信息輸入c：為什么加入電子芯片后，具有了電子標簽的功能？

信息輸入d：在具體的產(chǎn)品中，找尋電子標簽的插入地點，并探究其功能。

師生共同舉列出注意事項。

⑤生活化的信息輸入延伸。

教師引導(dǎo)學(xué)生暢享未來、查閱資料并結(jié)合購物的經(jīng)驗，分析比較條形碼和電子標簽各自的應(yīng)用特點和區(qū)別。

暢想a：電子標簽的顏值能否提升？暢想b：電子標簽的功能能否擴展？

教學(xué)評析：在以上的過程中，信息輸入的來源更加豐富，不僅能從生活經(jīng)驗入手，還能夠結(jié)合高科技的應(yīng)用給予學(xué)生更為客觀的體驗。在不斷地總結(jié)和質(zhì)疑中，學(xué)生對信息加工的過程更為關(guān)注，可以通過自身的學(xué)習傾向和興趣點，找到適宜的認知構(gòu)建路徑。通過多層次的信息輸入，與對應(yīng)的信息輸出達成一致，進而鼓勵學(xué)生進行深度學(xué)習。

● 學(xué)習行為類別實施的關(guān)注點

本期我們研究的基于學(xué)習行為類別的學(xué)習者認知模型構(gòu)建路徑，是從其學(xué)習對象的需求角度來進行討論的。在學(xué)習過程之前，教師設(shè)計認知模型時要關(guān)注，并非所有的信息加工項目教學(xué)均可使用此類路徑。在具體教學(xué)過程中，要留意以下幾個細節(jié)：

首先，分析信息的多重屬性。主題的認知構(gòu)建是為了化繁為簡，提升教學(xué)效益。根據(jù)學(xué)生的需要為他們提供幫助。所以使用學(xué)習之前，務(wù)必核實該設(shè)計是否符合基于學(xué)習行為類別的學(xué)習者認知模型構(gòu)建路徑的概念，切勿為了錦上添花而導(dǎo)致過猶不及。

其次，關(guān)注另類的學(xué)習行為類別。學(xué)生的學(xué)習行為類別豐富，在關(guān)注主流風格的同時，也應(yīng)關(guān)注部分風格較為特別的學(xué)生，如有閱讀障礙的學(xué)生、有奇異思維的學(xué)生等。在設(shè)計中，應(yīng)遵循因需而設(shè)的原則，幫助學(xué)生在適宜的情況下使用基于可認知構(gòu)建性的主題。但如果信息加工項目內(nèi)容可以有更為簡易的形式，應(yīng)采用更具性價比的方式認知構(gòu)建，切勿走入為了認知構(gòu)建而認知構(gòu)建的誤區(qū)。

最后，最佳路徑并非唯一路徑。基于學(xué)習行為類別的學(xué)習者認知模型構(gòu)建路徑本身的形態(tài)非常豐富，其外延可借鑒多種形式進行，如可學(xué)科認知構(gòu)建、可故事認知構(gòu)建、可任務(wù)認知構(gòu)建等，具體采用哪一種形式，應(yīng)根據(jù)實際的學(xué)情進行選擇。