有效应用认知工具,提升学科整合效果

有效应用认知工具，提升学科整合效果
作者：胡小勇张芸
来源：《信息技术教育》2007年第03期
信息技术与课程整合的根本目的在于提高教学效果。

对于技术在课程教学中作用的认识，一直是信息技术与课程整合研究实践者所持续关注的话题。

乔纳森（David H．Jonassen）曾指出，计算机与学习之间的关系包括从计算机中学、学习计算机、用计算机学习三个概念。

就最后用计算机学习的“工具观”而言，是把信息技术看作一种装置手段和可以操控的对象，通过“善假于物”，获得更加高效的教学效果。

鲁祖军老师的教学设计《气候资料的表示方法》，充分挖掘了信息技术在地理学科教学中的工具作用，探索了使用信息技术促进学生认知、培养学生思维的教学实践。

本文以该教学设计为例，从信息技术的认知工具角度出发，作一评述。

作为认知工具的电子制表软件
在使用信息技术促进学习者认知发展，特别是高级思维的发展上，乔纳森提出了认知工具，并把其称为“一种使用计算机应用程序来使学习者投入于对他们所学知识进行建构性、高级的、批判性思维的方式”。

乔纳森认为，当学习者深入思考所学习的内容时，才能够真正运用认知工具，而当他们运用认知工具时，这些工具能够引导并支持他们进行高级思维活动，从而促进他们的学习。

认知工具可以促进认知发展，成为思维建构的阶梯。

电子制表软件是诸多认知工具中的重要类型之一，具有动态建模和数据处理分析功能，有助于帮助学生描述概念间的动态关系，有利于增强学生的思维技能，能够帮助学生从复杂的数据中获得更为丰富和有意义的信息。

电子制表能够做出用计算机表达的数学模型，通过模型或图式把数据内部隐含的逻辑关系用直观的形式呈现给学生，促进学生对数据间相互关系和事物发展过程的理解。

作为一种典型的制表软件，Excel功能实用，操作易行。

学生可以利用Excel 对数据进行各种形式的处理，按相应的思维模式来组织数据，将数据图形化或模式化，得到更多深度加工后的有价值信息，从而更加深入地理解学习材料。

这是因为建立电子表格需要学生进行抽象推理和高级思维，并成为事物规则的制定者。

在应用方面，电子制表可以应用在数学、化学、物理等课程中计算数量关系，也可以在兼有社会学科和自然学科性质的地理学科教学中使用，进行数据深度加工。

教学设计及实践点评
1.有效应用工具，吻合学科标准
根据初中地理新课标的课程性质定位，地域性是地理学的两个显著特点之一。

地理学不仅研究地理事物的空间分布和空间结构，而且还要阐明地理事物的空间差异和空间联系，并致力于揭示地理事物的空间运动、空间变化的规律，需要对一些地理现象等感性认识上升到规律等理性认识，拓展思维的深度。

图表以其能够直观地分析和表示数据的分布规律和变化趋势的特点，一直被大量运用于地理教学之中。

用图示方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论，能够把人脑中的隐性知识显性化、可视化，促进思维和表达。

因此，培养学生绘制图表的技能，将绘制图表作为分析、整理地理信息和回答地理问题的重要途径，符合新课程改革的指导理念。

《气候资料的表示方法》，通过让学生使用Excel绘制气温曲线图、降水量柱状图，并通过气候资料图来分析某地的气候状况，从而帮助学生进行知识建构。

该设计采用Excel来进行统计分析，有效地克服了纸笔绘图在制图精确度和美观方面有所欠缺，特别是在绘制复合图表（把气温曲线图和降水量柱状图在同一张图表中体现）时过程繁琐、效率低下的缺点，提高了教和学的效率。

2.通过任务驱动，开展认知活动
在教学中，教师通过任务设计把学生所要学习的新知识，即能使用气温、降水资料，绘制气温和降水柱状图，并读出气温与降水的变化规律，隐含在绘制顺德的气温和降水资料图以及分析顺德的气候的学习任务之中，有助于促进学生的认知活动。

在教师的指导帮助下，学生小组合作使用Excel绘制顺德气温、降水资料图，把气温和降水数据可视化。

然后，学生根据教师所给出的分析框架，从资料图中读出气温和降水的均值、最高值、最低值，并结合气温和降水的情况分析气候特点，加深了对所学知识的意义建构和深度理解。

3.重视合作学习，倡导小组协作
在绘制资料图和分析气候类型时，教师采取了小组合作学习的教学方法。

在这个过程中，需要组内成员、小组之间进行讨论、争论和意见综合等学习，使学生优化解决问题的方案，促进学生的自我反思和合作意识，改善学生的心智模式。

4.注重教师引导，保障教学效果
新课程非常强调发挥学生的自主性。

但是，在具体教学实践中却经常出现忽视教师作用、唯学生片面自主化的倾向，不经意间又造成了对学生放任自流的不良后果。

在本教学设计中，教师很好地将学生自主与教师主导相结合，使教师在教学中起到了价值引导、智慧启迪、思维点拨等积极的作用。

这种引导作用，在学生绘图和分析气候环节中都得到了良好的体现。

例如，在发现学生将气温资料的图表类型设置成了折线图以外的其他类型，而将降水资料设置成了柱形图以外的其他类型，气温、降水坐标刻度设置不合理等问题时，教师及时地给予了引导修正。

在分析气候特征环节中，教师为学生设计了分析步骤，而不是让学生漫无目的地自由发挥。

正是教师积极、正确的引导，保证了学生学习的方向性和有效性。

5.注重操作体验，强化学生技能
“如果我听到，我会忘记；如果我看到，我会记住；如果我做了，我就会了。

”任何高明的教师都无法代替学生的亲身体验。

动手操作是学生参与学习、获取知识的重要方式，是促使学生深度理解的必要途径之一。

在《气候资料的表示方法》中，主要包括三个实践环节：用Excel“图表”工具统计数据表格、绘制气温和降水资料图、分析气候特征等。

这三个环节组成了解决本课程教学重难点的一个循序渐进的过程。

在这个认知过程中，学生动手操作，并在具体操作情境中发现新知，体验成长，感受到了知识再创造与深度加工的探索过程。

最后，通过让学生开展学法总结，对分析气候特征的方法作出总结回顾，有利于促进学生掌握在新情境中应用和迁移新知识的能力。

结语：善假于物，回归教学
要真正实现信息技术与学科教学的整合，提升整合效果，就需要走出把信息技术仅仅作为一种播放演示工具的误区。

事实上，技术工具的使用方法并不是唯一的，更不是固定僵化的。

一般来说，在信息技术与课程整合中，通常可以把技术工具分为三种应用类型：(1)效能工具（Productivity tools），是指能提高教和学的效率的工具，例如Word有助于提高文字处理效率。

(2)认知工具（Cognitive tools），是指可以帮助学习者发展思维能力的软件系统，例如概念图、制表软件等有助于提高学习者对概念之间的认识。

(3)通讯工具（Communication tools），用于支持师生或学伴之间交流沟通的工具，例如聊天室、QQ等。

通过这些工具的支持，学科教学活动的效率与效果将大大提升，使学习者更方便、有效地解决相应的教学问题，获得认知与思维技能的发展。

值得指出的是，尽管这些观点视角不一，但我们认为在信息技术与学科课程整合的过程中，无论持何种观点或使用方法，真正重要的是能够在教学应用中有效地融入信息技术，提升教学的效率和效果。

因为，在技术丰富的环境中，我们必须牢记：教育的焦点是学习和教学，
而不是技术本身，技术仅仅是表达教学的工具。

关键不在于技术设备有什么作用，而在于怎样来使用这些技术……。