高中信息技術(shù)“字符編碼”內(nèi)容認(rèn)知起點(diǎn)調(diào)查與教學(xué)建議

禹舜堯 陳興冶 張慧倫

【摘 要】本文采用問卷調(diào)查法調(diào)查了學(xué)生對(duì)高中信息技術(shù)“字符編碼”內(nèi)容的認(rèn)知起點(diǎn)。通過對(duì)問卷反饋進(jìn)行分析，歸納學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)與典型認(rèn)知偏差。本文發(fā)現(xiàn)學(xué)生在“ASCII碼的存儲(chǔ)大小”“漢字字符編碼的轉(zhuǎn)換過程”“中英文編碼的區(qū)分”和“全角和半角的本質(zhì)區(qū)別”四個(gè)內(nèi)容上存在較明顯認(rèn)知偏差。最后根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出對(duì)“字符編碼”內(nèi)容的教學(xué)建議。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);字符編碼;認(rèn)知起點(diǎn);教學(xué)建議

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

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）09-041-04

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》建議教師關(guān)注學(xué)生個(gè)性化需求并采取相應(yīng)教學(xué)改進(jìn)措施，以滿足學(xué)生多樣化的需要。[1]個(gè)性化教學(xué)需要體現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的深層次關(guān)注，因此選擇合適的研究切入視角顯得十分重要。

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，學(xué)生在正式學(xué)習(xí)信息技術(shù)學(xué)科前，往往已經(jīng)掌握了較多信息技術(shù)操作技能，從而在大腦中或多或少形成了一些對(duì)學(xué)科知識(shí)的認(rèn)知。這種認(rèn)知是個(gè)性化教學(xué)實(shí)施前需要捕捉的閃光點(diǎn)，也是研究所需的有效切入點(diǎn)。已有研究表明依據(jù)學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)，使用適切的技術(shù)與內(nèi)容進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)并實(shí)施，能夠有效改善學(xué)習(xí)效果。[2]

研究設(shè)計(jì)

“在充分了解學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有針對(duì)性的學(xué)習(xí)資源和過程的設(shè)計(jì)，從而開展個(gè)性化教學(xué)，分析學(xué)習(xí)效果，提出教學(xué)改進(jìn)意見，進(jìn)而為教學(xué)迭代做鋪墊，以探索學(xué)習(xí)效果改善的有效路徑”是本研究總體設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。該設(shè)計(jì)的邏輯起點(diǎn)是了解學(xué)生在學(xué)習(xí)本知識(shí)點(diǎn)前的認(rèn)知起點(diǎn)，這是能否取得教學(xué)成效的關(guān)鍵一步。

1.研究方法

本研究主要采用問卷調(diào)查法對(duì)學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查問卷每組問題由第一階問題（對(duì)知識(shí)的提問）和第二階問題（對(duì)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(diào)查流程包括：①選定調(diào)查內(nèi)容，開發(fā)第一份開放式問卷，并進(jìn)行小規(guī)模試測(cè)，確定調(diào)查知識(shí)點(diǎn)范圍。②設(shè)計(jì)第二份開放式問卷，并通過多次試測(cè)的反饋對(duì)問卷進(jìn)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(diào)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(jìn)行正式調(diào)查。分析問卷反饋，歸納學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)。

3.研究對(duì)象

本研究的對(duì)象主要為上海市S學(xué)校部分高一年級(jí)學(xué)生，共計(jì)121人。

研究實(shí)施

研究選擇高中“字符編碼”內(nèi)容作為調(diào)查內(nèi)容，該內(nèi)容在學(xué)科知識(shí)體系中屬于較為下位與基礎(chǔ)的部分，有利于學(xué)生觸類旁通，且所涉知識(shí)貼近生活，學(xué)生不至于一無所知。[3]

研究者在對(duì)“字符編碼”內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并與多位一線教師討論后，總結(jié)出10個(gè)知識(shí)點(diǎn)。在其中選擇了6個(gè)較為重要且較難掌握的知識(shí)點(diǎn)：“計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼形式”“ASCII碼存儲(chǔ)大小”“漢字處理過程”“漢字各類型編碼的區(qū)別”“中英文編碼區(qū)分”“全角與半角的區(qū)別”。圍繞以上這6個(gè)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了第一份開放式問卷，并在S學(xué)校初二年級(jí)中抽取部分學(xué)生進(jìn)行小規(guī)模試測(cè)，最終確定了4個(gè)較為重要且學(xué)生存在較明顯認(rèn)知問題的知識(shí)點(diǎn)：“ASCII碼存儲(chǔ)大小”“漢字處理過程”“中英文編碼區(qū)分”“全角與半角的區(qū)別”作為本次調(diào)查的知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容。

圍繞這4個(gè)知識(shí)點(diǎn)，研究者設(shè)計(jì)了第二份開放式問卷。隨后，在S學(xué)校初二年級(jí)與高一年級(jí)隨機(jī)抽取學(xué)生進(jìn)行了多次試測(cè)，共發(fā)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(chǔ)上，根據(jù)試測(cè)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(jù)之后試測(cè)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(diào)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(xué)校高一年級(jí)中再抽取部分學(xué)生進(jìn)行正式問卷調(diào)查。共發(fā)放問卷121份，回收有效問卷121份。分析問卷反饋后，歸納出學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)。

研究結(jié)果

在所調(diào)查的4個(gè)知識(shí)點(diǎn)中，學(xué)生對(duì)“漢字字符編碼的轉(zhuǎn)換過程”相關(guān)問題的回答準(zhǔn)確率最高，52.07%的學(xué)生選擇了正確答案與理由。關(guān)于“中英文編碼的區(qū)分”的問題，學(xué)生回答準(zhǔn)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(xiàng)后，得出學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)存在的典型認(rèn)知偏差，詳見表2。研究發(fā)現(xiàn)各選項(xiàng)的選擇人數(shù)分布比較平均，這說明學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)知起點(diǎn)較為離散。

值得一提的是，ASCII碼相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的負(fù)遷移引發(fā)了許多學(xué)生的認(rèn)知偏差。許多學(xué)生對(duì)ASCII碼的知識(shí)存在不甚準(zhǔn)確的印象，特別是在知識(shí)適用范圍的界定上存在問題。此類認(rèn)知偏差在本次調(diào)查中主要表現(xiàn)為：“對(duì)ASCII碼表上的符號(hào)存在印象，故認(rèn)為所有符號(hào)都可以在ASCII碼表上找到對(duì)應(yīng)編碼”“對(duì)利用ASCII碼表編碼字符的方法存在印象，故認(rèn)為所有字符皆可用ASCII碼進(jìn)行編碼”。此外有部分學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的“數(shù)字字符”就是“數(shù)值”，混淆了字符編碼與進(jìn)制轉(zhuǎn)換兩個(gè)不同知識(shí)點(diǎn)的區(qū)別。

學(xué)生對(duì)于“字符編碼”相關(guān)問題往往會(huì)根據(jù)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(jìn)行推理。這些推理有的存在明顯錯(cuò)誤，但是有的卻可以自圓其說。例如，認(rèn)為機(jī)內(nèi)碼的編碼是通過“筆畫”或“拼音”來進(jìn)行的，此類認(rèn)知偏差往往較難糾正。

此外學(xué)生對(duì)于四個(gè)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知存在關(guān)聯(lián)性。例如，部分學(xué)生認(rèn)為漢字機(jī)內(nèi)碼就是字形碼，計(jì)算機(jī)能區(qū)分中英文字符是因?yàn)閮烧咦中尾煌?。這說明學(xué)生很可能意識(shí)到各知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)，同時(shí)學(xué)生的認(rèn)知也具有一定結(jié)構(gòu)性。

教學(xué)建議

1.根據(jù)不同認(rèn)知起點(diǎn)，設(shè)計(jì)針對(duì)性學(xué)習(xí)資源

調(diào)查表明學(xué)生對(duì)“字符編碼”內(nèi)容所涉知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知分布較為離散。為糾正學(xué)生的認(rèn)知偏差，幫助學(xué)生建立科學(xué)認(rèn)知，有必要針對(duì)不同認(rèn)知起點(diǎn)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同學(xué)習(xí)資源。

（1）采用直觀的學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生界定知識(shí)適用范圍。針對(duì)ASCII碼相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的負(fù)遷移問題，建議采用圖表、圖片、視頻等直觀的學(xué)習(xí)資源，清晰比對(duì)知識(shí)點(diǎn)間的區(qū)別，糾正學(xué)生認(rèn)知偏差。

例如，針對(duì)“認(rèn)為ASCII碼涵蓋了漢字”的錯(cuò)誤認(rèn)知，可以將ASCII碼表疊加在機(jī)內(nèi)碼表上，并將這一過程制作成短視頻，在展現(xiàn)兩者差別的同時(shí)，體現(xiàn)機(jī)內(nèi)碼對(duì)ASCII碼的兼容，讓學(xué)生直觀地看到兩者范圍的差別。

（2）依托可視化工具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突。對(duì)文字處理的經(jīng)驗(yàn)有時(shí)會(huì)影響學(xué)生對(duì)于“字符編碼”內(nèi)容的認(rèn)知。同時(shí)學(xué)生缺乏觀察計(jì)算機(jī)內(nèi)部編碼形式的方法，難以真切認(rèn)識(shí)到既有認(rèn)知的錯(cuò)誤。

建議依托WinHex或UltraEdit等可視化工具設(shè)計(jì)相應(yīng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生能夠直接查看文件的編碼，進(jìn)而意識(shí)到認(rèn)知偏差的存在，再進(jìn)行糾正。例如，讓學(xué)生用WinHex查看存有漢字的文本文檔，嘗試能否將看到的二進(jìn)制用ASCII碼表進(jìn)行解碼，從而使學(xué)生領(lǐng)悟漢字編碼與英文編碼無關(guān)。

（3）開展實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證學(xué)習(xí)內(nèi)容。觀察既有認(rèn)知無法解釋的現(xiàn)象，是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到新知識(shí)優(yōu)于原有認(rèn)知的最直接方法。建議設(shè)計(jì)驗(yàn)證新知識(shí)的實(shí)驗(yàn)方案，并在方案中著重強(qiáng)調(diào)既有認(rèn)知的不足之處，可以將該方案作為學(xué)習(xí)資源發(fā)放給學(xué)生。

例如，讓“認(rèn)為計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的只有字形碼”的學(xué)生嘗試用4*4的點(diǎn)陣（與常見漢字機(jī)內(nèi)碼一樣占2字節(jié)）對(duì)某個(gè)漢字進(jìn)行編碼，然后用WinHex查看存有該漢字的文本文檔，對(duì)比兩者二進(jìn)制是否相同，再查看二進(jìn)制是否與機(jī)內(nèi)碼表一致。若條件允許，可以在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，鼓勵(lì)其參考該方案設(shè)計(jì)下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

（4）采用學(xué)習(xí)任務(wù)單，整合學(xué)習(xí)資源。為發(fā)揮不同學(xué)習(xí)資源的優(yōu)勢(shì)，建議利用學(xué)習(xí)任務(wù)單將針對(duì)同一類認(rèn)知偏差的學(xué)習(xí)資源、指導(dǎo)和相應(yīng)學(xué)習(xí)活動(dòng)要求進(jìn)行集成，以方便學(xué)習(xí)資源的發(fā)放和利用。

2.通過探究性學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展

在教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生利用學(xué)習(xí)任務(wù)單等學(xué)習(xí)資源進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，從而照顧到不同學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。

建議依托數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，根據(jù)認(rèn)知調(diào)查結(jié)果發(fā)放學(xué)習(xí)任務(wù)單，利用學(xué)習(xí)任務(wù)單引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)資源的支持下，發(fā)現(xiàn)自身認(rèn)知的不足之處，并進(jìn)一步學(xué)習(xí)新知識(shí)點(diǎn)。隨后，通過實(shí)驗(yàn)的方式，驗(yàn)證新知識(shí)點(diǎn)，建立科學(xué)的認(rèn)知。在此教學(xué)過程中，教師的主要任務(wù)是進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹敢⑤o導(dǎo)和總結(jié)。

綜上所述，建議教師以學(xué)生認(rèn)知起點(diǎn)調(diào)查結(jié)果作為個(gè)性化教學(xué)的切入視角，調(diào)查分析學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，針對(duì)不同認(rèn)知起點(diǎn)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)資源，并引導(dǎo)學(xué)生利用各自的資源進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，達(dá)到糾正認(rèn)知偏差，提高學(xué)業(yè)水平的效果。

參考文獻(xiàn)

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作者單位：1.上海市實(shí)驗(yàn)學(xué)校? 2.上海師范大學(xué)教育學(xué)院