基于初中生認知思維能力的課堂教學設計

【摘 要】本文從初中生認知思維能力的形象性、抽象性、發散性、辯證性四大特點出發，呈現教師依據初中生的認知規律及思維發展特點，設計教學思路，安排教學內容，優化教學方式，實現教得精彩、學得快樂。

【關鍵詞】初中生;認知思維能力;以學定教

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）08-054-03

初中生認知思維能力特點

在教學實踐活動中，弄清學生處于什么樣的認知水平，有什么樣的思維能力，對實現以生為本，以學定教的教學意義重大。認知能力是指人腦加工、儲存和提取信息的能力，從信息論的觀點來看，即接受、加工、貯存和應用信息的能力。

在初中階段，伴隨著生理上的迅速成長，學生的認知思維進入心理學家皮亞杰所劃分的“形式運算期”，并具有如下特點：①認知過程中具體形象成分仍然起著主要作用，抽象邏輯思維日益占據主導地位，開始由“經驗型”向“理論型”轉化;②學生敢于提出自己的意見，進行獨立的思考，能初步理解矛盾與對立統一的辯證思維規律;③發散思維發展快，靈活多變并富有創造性。認知能力是學生成功完成學習活動的重要心理條件，深入了解初中生的年齡特點、思維方式，遵循其認知規律設計教學，能使教師恰當地把握知識點的講授難度，提高教學效率。

教學框架設計

本文以初中信息技術（七年級）第三章“統計與分析數據”（江蘇省鳳凰科學技術出版社2020版）第三節“圖表數據及其分析”第4課“數據及其分析”為例，該課教學重點為大數據的概念與挖掘分析兩個模塊（圖1）。基于初中階段學生的認知水平，設計各模塊符合初中生認知規律的探究活動，促使學生在歷經接受、編碼、操作、檢索、提取、使用等認知過程中更好地了解大數據的概念，體驗數據分析的實踐過程，形成數據安全的意識。

教學課例與設計意圖分析

1.基于形象認知，設計活動體驗

教師以圖表知識為復習內容，設計測試卷，學生貼條形碼、作答。

教師用掃描儀將測試卷進行掃描，將答題情況錄入智學網數據庫，現場智能批閱，生成分析報告。該報告包含學情總覽和試卷講評，其中學情總覽以數據的形式呈現，包含平均分、最高分、優秀率、合格率等數據;試卷講評以柱形圖的形式呈現，具體到每一題的得分情況、難易度統計。

教師引導學生對用“掃描儀+智學網”機器閱卷的優勢進行討論，發現機器閱卷不僅速度快，還能統計出詳細的分析結論，進而輔助教師及時掌握班級整體情況，明確學生對知識點的掌握情況。

教師適時提問“如果數據收集的范圍從班級逐漸擴大到全校、全市甚至全國，又會挖掘出什么有價值的信息？”，將數據范圍引申擴大，引導學生發現這時候收集到的數據就會越來越龐大，大到無法通過人腦，甚至常規軟件進行捕捉、管理和處理，這樣的數據就是大數據。

【設計意圖】大數據一詞對于學生來說陌生又神秘，極具專業性。對專業名詞的理解是實踐操作的基石，需要經過不斷地形象刺激才能使學生真正理解。初中生好奇心強，基于此認知特點，筆者在進行概念教學時，將學生帶入平時作業練習的場景中，并把我校“大數據個性化學習服務中心”的閱卷搬至課堂，將考試、閱卷、分析的過程當堂呈現，讓學生在親身經歷試卷批閱過程中獲得真實的體驗，在數據范圍逐步擴大拓展中，感受這就是大數據，對大數據的概念產生初步的印象。

2.關聯經驗認知，思索生活事件

讀一讀大數據的定義：大數據是指涉及的數據資料量巨大，以致無法通過人腦，甚至常規軟件進行捕捉、管理和處理的數據集合。

議一議校園中的大數據：一張小小的校園卡，開學兩個月時間，學生在用餐、洗澡、打水、借書、購物等活動中已經產生了30多萬條數據。

看一看生活中的大數據：已經融入智慧農業、醫療、安防、交通、商業等生活中的各行各業。

贊一贊大數據產生的商業價值：天貓“雙十一”，創造出千億元以上的銷售奇跡，要嘗試挖掘數據背后的規律以及所產生的價值。

【設計意圖】認知心理學認為：新知識與學生原有知識經驗的關聯程度越高，越有助于學生進行積極思維。概念蘊含著豐富的內涵，在學生對大數據已有初步印象的前提下，教師通過以上四個小活動，鏈接起生活中的點點認知，使大數據的定義逐步形象、豐滿。

3.發展抽象思維，培養歸納能力

教師請學生回顧“掃描答卷+生成報告”工作過程，總結大數據分析的一般步驟。

（1）大數據采集——單擊“掃描答卷”，掃描儀掃描，獲取考試數據。

（2）導入與預處理——將掃描的數據導入智學網的數據庫中。

（3）統計與分析——單擊“生成報告”，數據分類匯總，分析統計。

（4）數據挖掘——大規模計算，挖掘數據間關系，形成數據圖表，預測效果。

【設計意圖】抽象邏輯思維開始占據主導地位是初中生思維發展最顯著的特點。他們能夠進行邏輯推導，對許多現象能夠進行概括和抽象，但初中生的邏輯思維發展還是經驗型的，在思維過程中具體形象成分仍然起主導作用，在學習中表現為對抽象概括的把握存在困難。基于以上活動體驗，教師引導學生觀察分析，解讀活動步驟之間的區別與聯系，歸納出一般步驟，使思維由具象到抽象，逐步深入。

4.遵循最近發展區，嘗試數據分析

教師請學生觀察表格中的數據，在以上四個步驟的指導下，運用WPS表格工具展開分析討論，預測漫畫版四大名著價格變化，體驗大數據挖掘的思想。

（1）“雙十一”當天購物是否劃算，分析半月內價格變化規律。

學生演示：選擇上半月數據區域，制作折線圖。

分析規律：發現價格呈現“上升——持平——下跌”的規律，在升降中不斷波動，達到平衡。

（2）預測“雙十一”后價格變化規律，總結平時購入時價格參考方式。

學生演示：運用函數或公式法計算平均值。

分析發現：平時購物，除去“雙十一”特殊原因，在接近平均或最低價格入手即可。實際依據的數據量越龐大，得到的結果也會越精確。

【設計意圖】大數據的分析操作，初中與高中階段都有涉及。高中學生抽象思維能力已經形成，知識儲備相對完善，教師可選用Python、Spyder等軟件進行教學，讓學生體驗真正的大數據分析;而初中階段的學生，具體思維過程中形象成分仍然起主要作用，抽象識記仍需要形象識記的支持，知識儲備也相對薄弱，因此筆者在設計教學時，從學生原有的認知結構出發，選擇合適的實踐工具，設置操作任務，引導初中生運用他們當前階段所能駕馭的WPS表格工具體驗數據處理的過程，這樣設計更符合初中階段學生的認知規律，促使學生明白數據處理的思想。

5.借由發散思維，建立分析意識

根據教師預處理的數據，學生分組探究，從不同角度提出“部分大數據”分析報告，給校圖書館提供購書建議。

探究任務1：從學生角度，分析“我校圖書館各類圖書喜歡人數”表格，制作柱形圖或餅圖，給出采購建議。

探究任務2：從實際流通角度，分析“我校圖書館圖書流通率”表格，計算圖書流通率，制作柱形圖，分別探究受歡迎與產生資源浪費的圖書類型。

探究方法：采用公式、函數、圖表等形式。

探究展示：展示學生探究成果（計算數據、圖表以及給出的建議），引導學生從推薦的書目與推薦理由兩方面表達。

【設計意圖】分組探究活動是學生由模仿轉化為自主實踐的二次練習，促使學生自主內化知識、形成遷移運用的能力。

探討天貓“雙十一”購物及智能推送，探討如下問題，引申至大數據分析。

問題1：如果數據收集范圍繼續擴大，由學校擴大至全市、各地區、全國，又會有什么發現？

參考答案：發現這一代學生的閱讀喜好與偏惡，教育部門據此做出相應的指導策略。

問題2：將調查結果給天貓圖書的供貨商，對他們來說有用嗎？什么用？

參考答案：知道青少年喜歡的圖書類型，備足圖書，賣出更多的圖書。

問題3：圖書銷售頁面的Top排名如何產生？天貓怎么實現智能推送？

參考答案：對消費者的瀏覽行為、購書記錄進行大數據的收集分析。

問題4：課堂上只是收集了小部分數據，實際天貓所收集的數據量巨大。這時再用WPS表格工具來分析能實現嗎？

參考答案：不能。

在不斷地追問中發現，實際生活中的大數據數量龐大，需要進行專業化的處理，依托云計算的分布式處理、分布式數據庫和云存儲技術等。但是，分析的過程與思想跟運用WPS表格處理“部分數據”是一致的，關鍵都是找出數據間的關系與規律。

【設計意圖】初中生的發散思維能力在進入中學以后發展很快，靈活多變并富有創造性。借由這一特點，在學生實踐的基礎上，不斷深化，由小數據拓展到真正的大數據，理解小數據處理與大數據處理的共同思想都是對數據進行分析挖掘。這也使學生意識到找出數據間的規律可以更好地指導我們做出決策。

6.巧用認知沖突，感悟信息安全

學生觀看視頻“大數據時代下的信息安全”，感悟大數據時代下因信息泄露引發的安全隱患，激起深思：大數據給我們帶來的都是有價值的東西嗎？學生之間就生活當中的數據安全事例展開討論，如快遞二維碼、行程碼、健康碼等對于個人隱私泄露帶來的負面影響，縱向深化概念。

【設計意圖】教師在教學中設置沖突，解決沖突，將學生置于“沖突—平衡”的矛盾中，能使教學向縱深推進，培養學生的高階思維。教師運用疑問激發學生反思，讓學生意識到“大數據”是一把雙刃劍，關鍵在于如何去運用技術，使學生對大數據的理解更加深刻，也使學生學會質疑，用辯證的方法看待事物。

教學實踐思考

著名教育家杜威說：“學校所能做或需要做的一切，就是培養學生認知思維的能力。”對學生認知能力的培養是教學的目的，本課例中結合學生認知思維特點，設計相應的活動，教師教得有效、精彩，學生學得輕松、有趣。對學生認知能力的把握是教學的起點，遵循初中生認知規律，針對面授對象分析學情，吃透學生的認知狀況，將開發出有益于學生發展的教學價值，實現“以生為本，以學定教”。

作者單位：江蘇無錫市天一實驗學校