高中生對“信息系統”的認知狀況調查與分析

王小玉

在教育部即將公布的《高中信息技術課程標準》中包含了“信息系統與社會”模塊，該模塊將信息系統作為一個嶄新的內容寫入新課標。信息系統與數據、算法和信息社會一起成為高中信息技術課程標準中的大概念，并成為高中信息技術課程培養的核心目標。教師只有知道了學生對“信息系統”的認知起點狀態，明確從起點到達目標的距離，才能夠進行有效的教材設計與開發和高效的教學設計與實施。因此，教師有必要對高中學生對“信息系統”的認知狀況進行調研和分析，從而為后續的工作奠定基礎。

研究過程

信息系統內容主要是在新版本課程標準必修二“信息系統與社會”模塊中，它的兩個分支概念是：信息系統的組成和信息系統的工作過程。本文研究高中學生對“信息系統”的認知狀況主要是通過對這兩個具體概念的調查而獲得的。研究學生前概念主要有概念圖、訪談、二段式診斷測驗三種方法?？紤]到研究的可實施性，筆者采用了二段式診斷測驗方式探查學生關于“信息系統”存在的前概念。首先，筆者根據概念和學習者的特點，設計了針對這兩個概念的開放式問卷，在征詢相關專家意見之后，進入上海市N高中對高一年級的30名學生進行了測試，并對測試的結果進行了歸類分析。在分析的結果上，筆者進行相應的假設，形成了一般二階測試卷，進入上海市J高中進行調查，第二輪被試學生共有46名。因此，筆者獲得了學生關于“信息系統”大概念下“信息系統的組成”和“信息系統的工作過程”兩個小概念的前概念和相應理由。具體問卷內容如下頁表1、表2所示。

研究結果

1.“信息系統的組成”調查結果

關于“信息系統的組成”問題，一階調查有接近80%的學生選擇了B選項，只有10.9%的學生選擇了正確選項A，有10.9%的學生選擇了不包含用戶和計算機的C選項。

選擇正確選項A選項的一共有5名學生。其中，2人（占4.35%）給出的理由是“需要一定的流程”；1人（占2.20%）給出的理由是“有輸入的人，還有介質”；有2人（占4.35%）給出的理由是“只有人參與這個系統才有意義”。根據學生們給出的理由，可以認為這10.9%的學生對這一概念的理解屬于基本科學層面。學生知道信息系統工作需要一定的流程，流程對應著相應的組成部分。學生們認為信息系統整個流程需要人參加，只有用戶參與進來，系統才能夠算是完整的。雖然給出理由的表述語言缺乏規范性，但可以認為他們對此概念有了比較全面的理解。

選擇B選項的一共有26名學生，占總數的78.2%。其中，12人（占26.1%）給出的理由是“由硬件、軟件、信息、輸入輸出方式組成”；13人（占28.3%）給出的理由是“系統可以無人操作”；8人（占17.3%）給出的理由是“計算機是必要的”；3人（占6.5%）給出的理由是“系統由軟件查找數據并輸出”。信息系統的工作離不開“人”這一主體，但是在日常生活中，人們經常會忽略“人”作為信息系統的一部分。從學生給出的理由可以看出，他們主要從自身經驗和主觀感受上認為信息系統中不包括用戶，但是需要計算機硬件，認為小明（用戶）不屬于信息系統的組成部分，認為系統沒有“人”的操作也能正常運行。

選擇C選項的一共有5名學生，占總數的10.9%。其中，1人（占2.20%）給出的理由是“系統只有通過管理軟件與信息才能運行”；1人（占2.20%）給出的理由是“管理信息”；2人（占4.30%）給出的理由是“小明是系統實驗者，計算機是系統中一種使用物體的媒介”；1人（占2.20%）表示不知道選擇該項的原因。選擇C選項的學生認為用戶和硬件都不是信息系統的組成部分。但是從給出的理由中可以看出，有部分學生知道用戶和硬件在信息系統中的作用，對于信息系統的組成的理解認知不全，過于片面。學生們給出的理由描述了他們所理解的信息系統工作過程，根據這些工作過程進而推導出信息系統的組成，他們所理解的工作過程來自原有的生活經驗。

綜上所述，對于“信息系統的組成”這一概念，78.2%的學生認為信息系統的組成不包含用戶（B選項）；10.9%的學生認為信息系統的組成不包含用戶和硬件（C選項）；共有89.1%的學生對“用戶”這一信息系統的組成要素存在較大的認知偏差。原因在于，學生以日常生活體驗中獲得的認知為依據，從中歸納出“人”作為信息系統的操作者，不屬于信息系統的組成，導致概念理解偏差。選擇了正確選項的學生對“信息系統的組成”這一概念的認知屬于比較科學的層面，但其概念結構的內在機制還需要做進一步的探索。

2.“信息系統的工作過程”調查結果

本道題有52.2%的學生選擇了不包含“控制”環節的D選項，10.8%的學生選擇了不包含“控制”和“存儲”的B選項，37.0%的學生選擇了正確選項A，正確率較高。

選擇正確選項A選項的總共有17名學生，占總數的37.0%。其中，10人（占21.80%）給出的理由是“信息系統應具備調用信息和輸入輸出等功能并進行處理，需要控制”；2人（占4.35%）給出的理由是“查找和借閱都需要存儲，而輸入和輸出是最基本的”；還有5人（占10.90%）給出的理由是“我認為是這樣的”。從中可以看出，選擇A選項的學生中有21.8%的學生能夠給出相對完整的理由，可認為他們屬于基本科學層面；有10.9%的學生沒有給出明確的理由，4.3%的學生給出的理由中沒有說明“控制”環節，根據后期對部分學生的訪談，發現有3位學生選擇本選項是“憑感覺”，其他2位學生在頭腦中有這一概念但不能清楚地表述出理由。

選擇B選項的一共有5名學生。其中，2人（占4.35%）給出的理由是“輸入信息，計算機查找匹配信息，最后輸出信息”；2人（占4.35%）給出的理由是“無需存儲”；1人（占2.20%）直接表示不知道選擇該項的理由?？偣灿?0.8%的學生選擇了B選項，他們認為在信息系統的工作過程中不需要“存儲”和“控制”。從給出的理由可以看出，學生主要從生活中的經驗歸納信息系統的工作流程，對“信息系統的工作過程”概念認知不全面。

選擇C選項的一共有24名學生。其中，12人（占26.10%）給出的理由是“輸入書名—電腦處理信息—從存儲中找出目標—輸出”；6人（占13.00%）給出的理由是“處理信息”；有6人（占13.00%）表示不知道選擇該項的理由。有一半的學生給出他們理解的信息系統工作過程中不包括“控制”。13.0%的學生將信息系統的工作過程簡單地理解為“處理信息”，混淆了“處理信息”和信息系統工作過程。

綜上所述，對于“信息系統的工作過程”這一概念的認知，三分之一的學生持有的概念屬于基本科學。但三分之二的學生認為信息系統工作過程不包括“控制”，學生對于“控制”這一過程存在較大的認知偏差。究其原因，學生在日常生活中所接觸的信息系統工作過程的“控制”環節表現不明顯，導致他們在日常生活中缺乏體驗，對此概念沒有認知。

教學建議

關于“信息系統”認知狀況的調查結果表明，高中學生對于“信息系統的組成”和“信息系統的工作過程”這兩個概念都存在比較大的認知偏差。信息系統下的兩個分支概念“信息系統的組成”和“信息系統的工作過程”都涉及程序性學習內容。因此，教學時，教師可以采取學生實驗的方式。在實驗過程中，學生的親身體驗與自身原有的舊經驗之間產生認知沖突，教師如能充分調動學生的學習熱情和學習興趣，將使他們獲得認知的重構及概念轉變。

學生實驗的設計是信息系統實驗教學設計的重難點。筆者認為，學生實驗設計可從模擬信息系統的組建出發，讓學生自己動手搭建一個小型的信息系統。學生實驗的“小型信息系統”需要完整并且明顯地包含有信息系統組成的五個部分和信息系統的五個工作過程。學生在搭建的過程中，體驗系統搭建和工作的過程。每位學生都能通過觀察、設計、制作、試驗等活動獲得豐富的“操作”體驗，并能從原來的感性體驗上升到動手操作后的理性認識，在學習的過程中不僅能夠知其然，還能知其所以然。

信息系統是高中信息技術課程中一個嶄新的內容，教師在進行信息系統有關內容教學時必須要從學生認知的前概念入手，從轉變學生原有的認知偏差開始設計有效教學。只有如此才能夠真正地做到有的放矢，賦予學生豐富的體驗和深度的理解，使其獲得最為有效的學習效果。endprint