高中生網絡通信原理前概念偏差原因分析與對策探究

張鈺

問題的提出

學生原有的知識通常來源于曾經的學習經歷和日常的生活實踐。學生學習新知識時，會主動運用原有知識對其進行“解釋”，從而生成自認為合理的學科概念，可以稱之為前概念。學生的前概念有的與實際情況相符，有的卻有偏差，因此前概念對新知識的學習以及實際應用會產生重要影響。筆者選取了高中信息技術課程中理論相對集中、實踐難度較大的模塊——網絡通信原理，也是學生比較容易出現前概念偏差的內容展開了研究。本文參考了王靖、董玉琦提出的二階問卷測試法和斯圖爾特（J.Stewart）提出的訪談法對學生的前概念進行探測。

探測過程

調查對象是高一年級的148名新生，98.5%的學生有使用因特網的經驗，93.2%的學生初中學習過簡單的網絡原理知識。探測的具體步驟如下。

1.篩選知識點

依據《普通高中技術課程標準（實驗）》和教科版《網絡技術應用》教材中所列舉的網絡通信原理部分的知識點，筆者對其進行篩選和整理，去除明顯難度過大或較難回答的，最終確定了13個知識點用于開放式問卷。

2.開放式問卷測試

筆者依據知識點編制了包含11個問題的開放式問卷，在學生中展開調查，考慮到學生對此部分理論偏強內容的接受程度，問題描述采用生活化的語言，避免學生因看不懂問題而造成調查失敗。

3.一般二階問卷測試

對參與測試學生給出的答案進行分類，將回答“不知道”或沒有作答的計為“其他”。

開放式問卷中問題9“計算機網絡按照覆蓋范圍來分，除了局域網你還知道哪些？（答案可以有多個）”結果如表1所示。由于學生填寫了多個答案，因此所占比例之和超過100%。

研究中選擇回答人數較多的答案作為一階問卷選項，繼續詢問學生選擇該選項的原因，據此編制二階問卷，共12題。原問題9改編為：

計算機網絡按照覆蓋范圍來分，除了局域網你還知道哪些？（可多選）

A.因特網 B.無線網 C.廣域網 D.萬維網 E.城域網 F.其他

因為：--------------------- 。

4.二階問卷結果匯總和訪談

對參與一般二階問卷測試的學生答案進行整理，尤其是對二階原因進行分類，并就原因對部分學生進行了訪談。例如，問題9結果如下頁表2所示。

學生前概念偏差的原因分析

分析問卷結果發現，試題正確率主要集中在10%以下和41%～50%這兩個區間，平均正確率約33.39%，具體如圖1所示。

通過對調查結果的分析和對學生的訪談發現，導致學生前概念偏差的原因主要包括以下幾個方面。

1.知識本身難度較大

網絡通信原理涉及到的純理論內容較多，主要包括基礎性知識、原理性知識、與“情感態度與價值觀”相關的知識，其中尤以原理性知識難度最大。這些原理性知識在學生以往的學習經歷中很少有可參照的對象，因此出現前概念偏差的可能性最大。這與探測的結果相吻合。探測中10%以下正確率的問題就集中在知識點的概念辨析，如數據交換技術、網絡通信協議和計算機網絡的概念。

2.學生思維的片面性

高中學生思維雖然初步形成辯證性，但他們在看待問題時，仍會從某個狹隘的角度理解，局限在事物的個別特征，難以全面深入事物的本質。例如，50.68%的學生認為“計算機網絡就是以互聯網為載體的系統”，36.68%學生認為“網絡是幫助人們實現遠程交流、信息交換的一種工具”。出現類似問題的知識還包括計算機網絡的功能、接入因特網的方式等。對于這類知識，學生往往具有一定的生活經驗，但是由于缺乏系統而全面的歸納總結，因此容易產生片面性錯誤。

3.已學知識的遺忘

信息技術學科的知識點在小學、初中和高中采用的是螺旋上升結構。因此，很多知識在初中都有簡單的介紹。例如，蘇科版八年級《初中信息技術》教材中對IP地址就有描述：IP地址由32位二進制數組成，人們將每8位二進制數轉換成一個字節，并用“.”分割。雖然經過初中階段的學習，學生已經了解了IP地址的表示方法，但是艾賓浩斯的記憶曲線揭示，遺忘在學習之后立即開始，而且先快后慢。這部分知識，在后續課程中不再出現，學生在生活中也較少接觸到，因此恰當的復習并沒有形成。進入高中后很多學生已經回憶不起來，甚至產生了錯誤的認識。例如，有35.14%的學生認為“http：//172.16.10.100/index.aspx”是IP地址，18.24%的學生認為“www.baidu.com”是IP地址。

4.知識的負遷移

知識的負遷移通常產生在相似的新舊知識之間，由于學生的認知混淆而產生錯誤。例如，很多學生認為生活中的協議是“相互約定并遵守的規章制度”，并據此遷移到網絡通信協議的理解，36.49%的學生認為網絡通信協議是“網絡通信上需要遵守的法律與道德規范”，25.68%的學生認為是“用戶在使用網絡應用軟件時與網絡服務提供商達成的使用約定”。

解決策略

依據學生前概念偏差產生的原因，教師可以采用形象化理論、頭腦風暴、小組合作和對比教學等策略，有針對性地轉變學生的前概念，提高教學有效性。

1.生動形象，促進理解

高中學生的思維正在經歷從具體思維為主到抽象思維為主過渡，他們在理智思考問題的同時往往需要直觀的、感性經驗的支持。因此，在抽象理論學習時，教師可以借助學生活動、動畫演示將其形象化。

2.頭腦風暴，全面認知

對于因學生片面思維而產生的前概念偏差，教師可以借鑒“頭腦風暴”的方式，在充分討論交流的基礎上，引導學生多角度分析問題，恰當總結，形成全面的認知。例如，在介紹網絡硬件的分類時，可以讓學生充分舉例，通過討論總結分類，整個過程借助思維導圖進行記錄。某班學生通過積極的討論得出圖2的結論，教師可以引導學生分析這些設備的作用，從而得出如圖2所示的歸類，并辨析出U盤、寬帶等并非網絡硬件設備。

3.合作學習，共同發展

對于學生初中已經學過的知識，教師不妨改變以往以講授為主的方法，而采用小組合作學習的方式。依據前概念探測的結果將學生進行異質分組，通過組內的生生互動，喚醒遺忘的記憶，探索新生的知識。例如，在介紹IP地址的概念和點分十進制記法時，可以采用分組實驗的方式讓學生在初中對IP地址簡單了解的基礎上進一步探索IP地址的唯一性和表示方法。

活動介紹：請各小組嘗試對虛擬實驗中兩臺計算機的IP地址作如表3所示的設置，觀察現象并討論其產生的原因。

通過分工合作，仍保持對IP地址及其表示方法正確理解的學生可以在小組中成為知識的傳播者。而整個小組也通過三個難度逐步加深的探索任務，從初中簡單的IP地址概念，轉向對子網掩碼的作用、網絡連通的條件等更深入知識的學習。

4.對比教學，探索新知

對比法是區別事物的首要方法，即將要研究的事物或現象和另一事物或現象聯系在一起，在一定的條件下加以比較，從而確定它們的異同點，達到認識事物現象和本質的目的。對于學生因知識負遷移產生的前概念偏差，教師不妨讓學生通過新舊知識的對比，來清楚地認識新知識的內容特征。例如，調查顯示學生極易出現負遷移的知識點有網絡協議與生活協議、IP地址與網址、計算機網絡與因特網等。因此在教學中，教師可以通過舉例分析相關概念的含義、作用、工作方式等，從而糾正錯誤的前概念。endprint