巧用“前科学概念” 优化信息技术课堂教学

    王佳莉

    很多有经验的教师在教学前会注意到，学生在进入课堂之前，往往对即将学习的知识会有一些个人观点，这些观点多数是学生在日常生活以及学习过程中积累的个体经验，其中有些经验可以作为新知识的生长点，但也有很多经验是与当前的科学概念相违背的，这就是学生头脑中的“前科学概念”。

    自20世纪70年代起，国外就兴起了对学生“前科学概念”的研究，笔者总结了众多国内外关于“前科学概念”的文献，发现有很多与“偏差认知”相关的类似表述，其中比较重要的术语主要有“偏差认知”“日常概念”“迷思概念”“教学偏差认知”“模糊概念”“相异构想”“概念框架”等。有关“前科学概念”的研究，得到了越来越多人的重视。

    如何利用“前科学概念”积极的一面促进正迁移来强化信息技术学习？如何使用策略转化“前科学概念”的负迁移促进信息技术学习？这些都是值得每一位信息技术教师思考的问题。在本文中，笔者将结合自己的教学经验来谈一谈自己在教学中发现的学生存在的一些“前科学概念”，以及如何巧用“前科学概念”来优化信息技术课堂教学。

    ● 发现“前科学概念”，课堂中的意外收获

    1.“知识”类的前科学概念

    ①二进制。初一年级的学生刚刚接触到二进制数，在此之前，学生一直接触的是十进制数的加减乘除，一些学生对于二进制的前科学概念，可能是两位数或者是2的倍数。

    ②压缩。学生本以为压缩后文件的容量一定会变小，但是在一次上课中，当学生压缩较小的文本文件后，他们偶然发现文件的容量反而变大了，由此引发了学生强烈的好奇心。

    ③WPS表格中的公式与函数。很多学生在学习WPS表格时，不能準确地区分公式与函数，常常认为在编辑栏中输入的公式就是函数。

    ④WPS演示中的模板、母版。很多学生在学习WPS演示时，会混淆模板、母版这两个概念，这一是由于两者在发音上相似，二是更多的时候教师让学生过多地体验了WPS演示提供的模板，而忽略了对母版知识的讲授。

    ⑤动态网页。每次在进行网页课程的讲授时，对于动态网页这个知识点，大多数学生会从字面上去理解这个概念，认为网页中只要有动图（GIF动画、SWF动画），就是一个动态网页。

    2.“操作”类的前科学概念

    ①图层。在教学PS、Flash这两个软件时，会涉及“图层”这个概念，大多数情况下，学生都能理解“图层”这个概念的含义，然而真正落实到实际操作层面，很多学生依然没有养成先选择相应图层再进行操作的习惯，因此，常常会在其他无关图层中移动目标图层的对象。

    ②编程中的符号。在教学Python和VB这两个编程软件时，标点符号的使用是令教师十分头痛的地方，学生常常分不清“分号”到底是不是英文半角的标点符号，因此常常会造成程序运行时报错。

    ③WPS文字中如何删除表格。在WPS文字中插入的表格，很多时候学生会发现用Delete键无法删除表格，当原先表格中没有内容时，学生会以为是Delete键坏了不起作用了，因此无法删除表格。

    ④WPS表格中“=”的位置。在WPS表格编辑栏中输入公式时，很多学生会将“=”写在公式之后，如“A1+B1=”，这是由学生从数学学科带来的知识负迁移造成的。

    ● 巧用策略转变“前科学概念”，成为课堂探索的源泉

    1.“知识”类前科学概念的转变策略

    很多教师在讲授学生存在“前科学概念”的知识时，常常是简单地给出正确答案。例如，在进行“二进制”知识的教学时，大多数教师会直接告诉学生计算机内部用0和1来表示二进制数，然后就进行二进制和十进制换算的教学。

    对于“知识”类前科学概念的转变策略，笔者认为从以下方面入手，可以较好地转变“前科学概念”。

    ①智力游戏，启迪思维。例如，在进行二进制教学时，可以利用“魔术猜数”游戏进行导入，由此揭密猜数游戏卡片上数字编制的方法，从而学习二进制数，这样的方式，既吸引了学生的注意力，又启发了学生的思维。对于“二进制”这个枯燥的知识点，如果照本宣科地向学生讲授，很多学生根本毫无兴趣去听，因此，很难消除学生头脑中的前科学概念。遇到这种学生积极性不高的知识点，如果采用游戏教学法来导入，相信能极大地提高学生的学习兴趣，激发学生学习的求知欲。当然，在游戏的设置上，教师要注重游戏设计的科学性、师生间的互动性，以及游戏的趣味性。

    ②认知反转，思维碰撞。例如，在数据的压缩教授环节，在学生尝试过压缩可以减少容量后，再让学生尝试几个压缩后数据容量没有变化或者反而变大的例子，由此引发学生的思维碰撞，从而顺利地引入数据编码的知识点。其中涉及的一些惯性思维的知识点，常常会有另一种答案，对于这样的知识点，在前面讲授完学生前科学概念的认知知识点后，可以用一些小例子让学生尝试技术实验，通过实验结果颠覆学生头脑中的原有认知，产生强烈的认知冲突，让学生不得不去修正头脑中原有的前科学概念去迎接新概念，通过思维碰撞的过程，获得实验现象与理论知识相一致的观点。

    ③通过直观演示促使原理性理论知识简单化、形象化。对于模板、母版、动态网页等原理性的知识点，采用单刀直入的直观性演示也是一种较好的消除前科学概念的方法。如“动态网页”，大部分学生喜欢从字面上理解其含义，教师不妨利用直观演示动态网页中发布信息的方式，让学生直观地看到操作的过程和操作的结果，从而清晰地了解动态网页和静态网页的区别，从而帮助学生更好地理解何为“动态网页”，这样的直观演示消除学生前科学概念的方法，对学生大脑的刺激也会很强烈，并且信息接收较快，学生大脑中的知识储存也更牢固。

    2.“操作应用”类的“认知失衡”转变策略

    ①放手让学生尝试出错。例如，在编程教学中，标点符号“;”的使用一直是每一位教师感到头痛的地方，也常常是学生屡犯屡错的知识点，因此，在教学时笔者开始并没有强调分号的使用状态，当一部分学生运行后程序报错时，笔者将出错的学生的程序和正确的学生的程序进行截图，投屏显示，让学生进行“大家来找碴儿”游戏，由此，让学生对分号的使用产生更加深刻的印象。对于信息技术的一些知识点，直接告诉学生正确的知识，学生反而印象不深，而且面对新的知识点，学生都表现出一种跃跃欲试的心态，因此，教师不妨先不直接讲解，而是让学生在已有前科学概念的基础上去主动探究，其探究结果必然会出现问题，教师在此时再呈现正确和错误这两种答案，让学生进行对比发现，从而加深对知识点的理解。

    ②预设错误，使之成为反思的动力。例如，在图层教学中，笔者让学生制作家乡的海报，其中共涉及三种图片抠取的方法，每一次抠取对象时，笔者故意没有选择对应的图层，让学生发现明明鼠标停留在相应的对象上进行拖动，可移动的却是其他对象，最终让学生发现问题的所在。在后面两个抠取对象的操作中，笔者依然预设好这个错误，从而让学生在发现问题、解决问题的过程中强化认知。在信息技术学科中，很多知识点学生在理论上已经理解了，但在实际操作时却又呈现出操作习惯的前科学概念，如何解决这个前科学概念是值得每一位教师深思的问题。通过预设错误，将其展现在学生面前，由此引发学生探究发现问题，让学生反思自身理论知识与实践的脱节，能够提高学生从理论知识到实践操作的过渡能力，从而很好地解决此类知识的前科学概念。

    ③呈现前科学概念，强化认知。例如，在WPS表格编辑栏中输入公式时，教师直接将数学中“=”符号的位置进行对比，同桌两人分别尝试“=”在公式前和公式后会产生什么样的结果，通过对比，可以让每一位学生强化WPS表格中“=”符号的位置。对于在WPS文字中如何删除表格，也可采用这种方式来消除前科学概念。学生从其他学科知识带来的前科学概念，常常会深深地影响到信息技术学科知识的掌握，当教师明确知道学生在这个知识点上存在前科学概念时，没有必要早早地向学生透露问题的正确解决方法，而应给学生提供一个探索、对比、发现的过程，让学生通过经历同伴间操作结果不同的对比、发现、质疑、思考的过程，真正掌握新知识点。

    总之，每一位教师都应当尊重学生已有的认知经验，以学生的前科学概念为教学起点，利用相应的策略巧妙引导学生将原有的概念同新学习的概念密切联系起来，使学生的前科学概念成为课堂教学的亮点，只有这样才能使我们的信息技术课堂更加精彩纷呈。

    参考文献：

    [1]王靖，董玉琦.高中学生信息技术学习中的概念转变调查[J].远程教育杂志，2013（11）.

    [2]张丽霞.“信息技术”课程教学中挑起“认知失衡”的策略[J].电化教育研究，2009（12）.

    [3]时延娇.基于信息技术课程培养初中生信息素养的教学策略研究——以新疆巴州地区为例[D].西安：陕西师范大学，2012.

    [4]马龙.技术实验让信息技术课堂更富魅力[J].中小学信息技术教育，2017（01）.

    [5]周丽丽.例谈信息技术理论知识活动化教學策略[J].中国信息技术教育，2019（22）.

    本文为江苏省教育学会“十三五”教育科研规划2016年度重点课题“高中生信息技术学习中的前科学概念研究”（课题批号：16B21N3ZJ7）的研究成果。