基于学习行为类别的信息技术认知模型构建路径
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作者:王蕾
教学现场
信息技术学科核心素养关注学生学习力的提升效能，重视个性化作品的创作结果。但是在长期的教学中，如何有效构建信息技术的认知模式？哪些因素对认知模型有着重要的影响？如何能够在具体的实例中进行认知模型的构建？是很多一线中小学信息技术教师关注的重点。
问题分析
乱花渐欲迷人眼，渐入窘境无可出——这是不少教师在上课过程中遇到的问题。学生对教师的反馈不积极，甚至脱离学习过程。此问题的症结在于学生没有构建适宜的认知模型，因此学习动机不强，认知结果乏善可陈。
随着信息技术学科的发展，认知目标越来越趋向个性化、智能化、精准化。面对大数据背景，专业性内容增加的情况，学生普遍存在不同角度的学习需求。作为教师应提供适宜的认知模型，指引学生的学习行为，帮助他们及时构建所需的知识系统。
目前，国内外对认知模型的研究有很多，基于学习行为类别的认知模型，可以根据学生自身的学习偏好、学习风格、学习水平及环境等因素，推荐适宜的学习活动路线和知识序列，实现学生对认知行为的动态掌控和有效调整。
认知模型是具有持续性和连续性的知识项目的集合，根据学习者的学习目标和学习属性的相似性来建立认知模型，建立适合学生的模型。教师需要考虑不同学生的学习风格差异，再建立起相似特征的认知模型，根据学情进行组织，减少了统一认知模型中的不足，最终找寻到最佳的学习路径。
● 研究基础
1.学习风格理论
学习行为的英文全称为Learned behavior，是指动物在遗传因素的基础上，在环境因素作用下，通过生活经验和学习获得的行为。学习行为分析旨在对学生的学习行为进行数据挖掘和分析辨别学生的认知特征及偏好，为学习的有效开展提供更加科学的预测和干预。同时，通过前期的数据采集反映出学生的学习特征，包含的学生学习成绩，学习数据以及学习水平，反映出学生的认知特征和信息交互特征。
2.学习行为分析
学习风格是指人们在学习时所具有的或偏爱的方式，换句话说，就是学生在研究和解决其学习任务时，所表现出来的具有个人特色的方式。学习风格是假定能够使个人达到最佳学习状态的方法，指对学生感知不同刺激并对不同刺激做出反应这两个方面产生影响的所有心理特性，包括独特性和稳定性两个主要特征。
3.两者间的关联
何克抗教授曾指出，学习风格由学生特有的认知、情感和生理行为构成。它是反映学习者感知信息如何与学习环境相互作用，并对此做出反应的相对稳定的学习方式，由此可见学习行为是学习风格的具体体现。在具体的认知模型中，学习风格决定认知团队的组建基础，学习行为是认知模型的实施动作，两者互相影响、相互作用。
● 信息技术教学与学习行为的关系
根据Felder-Silverman行为模式的结论，学习风格涉及学习过程中的各种要素，如视觉/语言、感知/直觉、顺序/全局和主动/反思等，表现为学生认知过程中的学习取向、信息加工、理解/思考、感知信息、物理和时间取向、社会学取向、情感性、环境特征等8个部分。落实在具体的学习过程中，细化为具有不同行为特征的学习倾向。
在信息技术教学过程中，常见的信息获取方式有讲授型和探究型等，为追求教学过程的高效性和合理性，在信息技术的课堂教学中需要依据信息获取的具体维度，来选择有利于思维过程的环境。例如，本文涉及的基于学习行为类别的认知模型构建即为其中较为有效的学习路径。因此，综合之前学习风格的相关研究成果，本研究从信息加工、信息感知、信息输入三个维度来研究信息技术学习过程中的认知路径。
● 基于学习行为类别的认知路径
路径一：信息加工型
第一种认知路径基于信息加工型维度，认知路径起点为学生的已有知识经验，将加工的过程作为主要认知目标，据此展开相应的认知活动。学习过程中，教师设计以信息加工为主要目标的项目，推进学生的认知进程，评价学习结果。
（1）原设计
“智能安防”是物联网模块的常见课例，该课一般为2课时，教学目标为学生利用物联网实验箱搭建模拟家居安防系统，结合智能平台编写程序，控制各类传感器的正常运转。在传统的教学中，该课的任务菜单为：①搭建“智能安防”系统的主体结构;②组建“智能安防”系统的其他附件;③编写控制传感器的程序;④调制实验脚本等。
在以上的过程中，教学目标较为清晰，单从文本上似乎没有硬伤，但在实际授课过程中，达成率不理想：有的学生对脚本编写较为熟悉，却无法顺利完成“智能安防”系统的搭建;有的学生能够搭建机械结构，但程序编写部分耗时较长，难以在2课时中达成教学目标。
（2）思考焦点
以上的认知路径虽按照教材的结构组织教学，但缺乏对学生个体情况的关注。学生认知起点不同、已有的经验背景不同，学习路径则大相径庭。进而容易引发学生的认知障碍，造成信息加工作品不能达到要求的情况。
（3）改进型设计
基于学生行为风格的教学，教师应根据具体的学情確定任务信息加工的具体目标，制订符合学生已有水平的任务，并作出合理的评价。教学建议如下：
任务目标：构建智能安防系统。
任务课时：1课时。
主要活动：①教师提供古代城堡的守卫和现代智能防卫方式，引发思考。②学生研究：智能安防的主要建构目标（包括硬件、软件）。③学生行为风格分析：个人阐述自我的学习目标和活动要求。④组建学习团队：依据自我需求，合理组建适宜的信息加工项目小组。⑤确定活动流程：加工方向1——构建具有防盗功能的硬件结构。加工方向2——搭建智能防盗系统的软件组成。加工方向3——研究现有模型中的硬软件特点。加工方向4——优化组织结构单位及平台效能。⑥评价活动结果：最佳创意奖、最佳合作奖、最奇思妙想奖、最固若金汤奖。 教学评析：以上的信息加工过程分为多个项目组成，将认知目标进行了针对性的分类，根据学习风格找寻不同的任务要点。在学习过程中，学生具有较强的学习动机，能够积极主动地参与学习过程，更好地找准自我的学习目标。
路径二：信息感知型
第二种认知路径基于信息感知型维度，对认知内容进行分类。学生感知信息的风格不同，因此学习内容的选择，可以根据学情、家情、校情制订，也可以结合当前的热点时事问题，构建动态的认知模型。
（1）原设计
“智能ETC”是物联网单元的常见课例，一般的授课流程如下：分析ETC系统的结构→搭建智能ETC系统→添加舵机等硬件→编写脚本→修改脚本→载入ETC系统→调试程序→结束课程。完整的教学过程表面看来并无差池，但是授课中却出现了学生层次差异大、学习结果不尽如人意的情况。
（2）思考焦点
学生的基础差异较大，基于此类原因，认知要求也不尽相同。如统一规定活动内容，会出现有的学生矫枉过正、有的学生罔顾左右、有的学生却懵懵懂懂的尴尬情况。要解决此类问题，需要教师根据教学目标，制订信息感知的有效途径，保障主体的学习内容详实有效。
（3）改进型设计
基于学生行为风格的教学中，教师要关注学生的学习兴趣点，通过其个人的学习倾向，选择适宜的信息感知方式内容，满足不同层次的学习需要。教学建议如下：
①视频导入。欣赏高速收费站繁忙的场景视频，提出问题——高速收费口拥堵的情况应如何解决？
②网络平台对话：探索智能ETC系统的结构组成。
教师带领学生观察编程平台，舵机对应的脚本如何设置参数;教师演示参数设置后，舵机的模拟转动方向。
③师生讨论：实践智能ETC系统的抬起和下降。
学生完成任务一：读取车牌信息。
④学生实践：合作上升和下降无舵机闸口。
教师提出刚才的操作中，智能ETC系统可以顺利地读取车牌信息，那么后面该如何让智能ETC系统扣费呢？
⑤完成任务二：闸口智能升降。
小组成员共同分析程序，制订升降计划，完成任务。
⑥感知流程：回顾刚才的挑战要求，小组讨论并展示花式挑战的活动目标等，如智能提醒和智能报读等。
教学评析：在以上的过程中，学习行为已突破了整齐划一的规定动作，取而代之的是信息主动感知的过程。对于学习行为异同的学生，可以调节其动机，找到最适宜的学习内容。教师在此过程中，通过具体的信息感知项目，提供相应的补给。根据学情进行认知订制，满足不同层次学生的要求。
路径三：信息输入型
第三种认知路径基于信息输入型维度，根据学生接受信息的倾向不同，教师提供适宜的信息输入方式。通过合理地构建不同来源的获取路径，形成符合个人学习行为习惯的情境，据此展开有效的认知过程。
（1）原设计
“电子标签”是物联网单元中的课例，常规的教学思路如下：展示带有电子标签的产品→对比没有标签的产品→介绍软件操作方法→提供素材→教师介绍标签的原理→学生练习插入标签→小组展示作品→评价作品。教学过程中，学生独立完成作品后，往往对电子标签本身的属性比较陌生，作品搭建效果不佳。
（2）思考焦点
出现以上情况，即是本课的认识目标不够清晰，学生在短时间内无法从工作原理和应用方式两个角度理解电子标签的内容，因此无法顺利地完成既定的学习目标。要解决此类问题，应对成员学习倾向有着较为清晰的了解，厘清不同学生所适宜的信息输入形式，最终教师结合具体的情况，因人而异地选择合理的信息处理途径。
（3）改进型设计
基于学生行为风格的教学中，对于此类主题，教师应关注信息输入的类别，再依据学习倾向，选择合适的学习行为，为学生创设符合个性化要求的认知路径。具体建议如下：
①从生活中感受信息的来源。
教师播放智能自动售货机的视频素材，向学生出电子标签的工作流程。
②从体验中感受信息输入的属性。
教师引导：实现无人售卖机的工作过程，学生模拟以上过程。
师生互动：同学们尝试了哪一种商品？你是如何实现自动购买货物的？（预设：有些学生更改了相关选项的设置，关注电子标签的识别作用）
③探究电子标签的工作原理。
提示探究方法：介绍电子标签的结构，提出电子标签通过无线射频识别、通过通信技术实现数据的传递。
自主探究：根据学件进行探究，必要时进行小组互动。
全班交流：归纳出电子标签的特点，即非接触、速度快、批量读取、长期跟踪等。
④探讨信息输入的方式。
教师谈话：（出示问题作品）这些产品虽然具有标签，但不是电子标签，你可以说出原因吗？怎样才能改造成智能电子标签呢？
信息输入a：是否含有电子芯片？
信息输入b：电子芯片有什么具体作用？
信息输入c：为什么加入电子芯片后，具有了电子标签的功能？
信息输入d：在具体的产品中，找寻电子标签的插入地点，并探究其功能。
师生共同举列出注意事项。
⑤生活化的信息输入延伸。
教师引导学生畅享未来、查阅资料并结合购物的经验，分析比较条形码和电子标签各自的应用特点和区别。
畅想a：电子标签的颜值能否提升？畅想b：电子标签的功能能否扩展？
教学评析：在以上的过程中，信息输入的来源更加丰富，不仅能从生活经验入手，还能够结合高科技的应用给予学生更为客观的体验。在不断地总结和质疑中，学生对信息加工的过程更为关注，可以通过自身的学习倾向和兴趣点，找到适宜的认知构建路径。通过多层次的信息输入，与对应的信息输出达成一致，进而鼓励学生进行深度学习。
● 学习行为类别实施的关注点
本期我们研究的基于学习行为类别的学习者认知模型构建路径，是从其学习对象的需求角度来进行讨论的。在学习过程之前，教师设计认知模型时要关注，并非所有的信息加工项目教学均可使用此类路径。在具体教学过程中，要留意以下几个细节：
首先，分析信息的多重屬性。主题的认知构建是为了化繁为简，提升教学效益。根据学生的需要为他们提供帮助。所以使用学习之前，务必核实该设计是否符合基于学习行为类别的学习者认知模型构建路径的概念，切勿为了锦上添花而导致过犹不及。
其次，关注另类的学习行为类别。学生的学习行为类别丰富，在关注主流风格的同时，也应关注部分风格较为特别的学生，如有阅读障碍的学生、有奇异思维的学生等。在设计中，应遵循因需而设的原则，帮助学生在适宜的情况下使用基于可认知构建性的主题。但如果信息加工项目内容可以有更为简易的形式，应采用更具性价比的方式认知构建，切勿走入为了认知构建而认知构建的误区。
最后，最佳路径并非唯一路径。基于学习行为类别的学习者认知模型构建路径本身的形态非常丰富，其外延可借鉴多种形式进行，如可学科认知构建、可故事认知构建、可任务认知构建等，具体采用哪一种形式，应根据实际的学情进行选择。
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