培养学生元认知能力的信息技术教学设计及解析——以《用图表展示》一课为例，本文主要内容关键词为：信息技术论文,为例论文,培养学生论文,图表论文,教学设计论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
元认知即人对认知活动的自我意识和自我调节。它对人的认知活动起着计划、推动、监控和调节作用。同个体其他的认知能力相比，元认知的认知对象是个体自身的认知活动系统，即对自身心理状态、能力、任务、认知策略等的认识以及对自身各种认知活动的体验、计划、监控和调节。元认知可划分为三类：元认知知识、元认知体验和元认知监控。[1]元认知能力即“表现在元认知知识、元认知体验和元认知监控等各种因素相互作用的不同方式上，是建立在一定的元认知知识和情感的基础上，对自身认知活动进行调节和控制的高级能力”[2]，如制订学习计划、监控学习过程等。
在信息技术教学中培养学生的元认知能力，即在教学中渗透学法指导，教会学生如何自我学习：熟悉各种信息技术的特点，利用已掌握的知识，根据学习任务的不同，支配、控制、调节自己的思维，操作计算机，灵活地找到解决问题的方法，并在活动中不断地监控自己的学习过程，评价学习结果，修正学习行为。
二、实例说明
本文使用的教材为江苏科学技术出版社2007年出版的《初中信息技术》上册。授课对象为普通班级的初一学生。指导思想是元认知理论、《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》。理论基础是“元认知即人对认知活动的自我意识和自我调节”“元认知构成要素是元认知知识、元认知监控和元认知体验”和“元认知能力是指人对认知活动进行调节和控制的能力”三条理论。设计思路以应用计算机训练学生大脑思维为主线，在引导学生思维活动的过程中让学生主动学习和掌握信息技术的知识与技能。
三、实施方案及解析
1.学习重点和难点的确定
（1）学习重点：了解柱形图、折线图、饼图的特点；会建立与编辑这三种图形。
（2）学习难点：根据所要反映的数据情况选择恰当的图表类型；建立图表时数据源的选取；利用图表解决实际问题。
操作说明：教材重点介绍了常用的柱形图、折线图，要求学生掌握建立图表、编辑图表的操作。笔者考虑到实际生活的需要，确定学习重点时，增加了饼图的内容。学习难点初步确定为以上3个，但在实际操作中，可根据课堂中学生的表现作相应的动态调整。
设计解析：
①关于学情的考虑。为了让教学更有针对性，笔者进行了学情测试。结果表明通过前面的学习，90%的学生已经熟悉了EXCEL电子表格软件的基本操作，具备了一定的自学能力，通过自主探究，能较好地完成课标规定的学习任务，但仍有个别学生不能跟上全班学习进度，需要教师帮助才能达到教学目标。另外，图表的操作对于学生的逻辑思维能力提出了一定要求，有一定难度。考虑到学生之间存在着差异性，教学重难点要尽量照顾到所有的学生，因此，三个学习难点有层层递进的关系，针对不同的学生提出不同的要求，践行了“以学生为本”的现代教学观。
②学习重难点设计。中小学信息技术作为一门操作型课程，在教学中应更多地关注学生学习信息技术的体验与过程，方法的学习比知道零散的知识点更有意义，学会利用信息技术工具解决问题才是关键。因此，本课将学习难点放在了“图表的运用”上，旨在将信息素养的培养与问题解决能力的培养自然地融合在一起。
③如何培养学生元认知能力。实际问题有其复杂性和多变性，学生利用信息技术工具解决问题的过程，需要发挥主观能动性，需要学会分析问题、监控解决问题的过程、评价结果，这样自然而然地将信息技术学习纳入了高级思维的训练中，使学科教学与元认知能力的培养融合在了一起。
2.学习目标的描述
（1）能正确回答建立图表的目的。
（2）能说明柱形图、折线图、饼图在反映数据上的区别。
（3）能根据所要反映的数据情况选择适当的图表类型。
（4）根据工作表中数据的情况，会正确选取数据区域及系列产生的行或列。
（5）从建立的图表中能分析数据的多少、变化趋势或占总体的百分比。
（6）在操作计算机的过程中，能主动专注于“图表的操作”。
操作说明：本节课学生要知晓运用图表的优势，重点学习几种常用图表的创建与编辑，并在此过程中培养一定的自学能力。学习目标初步确定为以上6点，但重点在“图表的建立”上。
设计解析：
①设计学习目标前的评估。学习目标的确立，直接影响教学策略的定位、教学方法的使用、教学材料的选择、教学评价的实施。因此，设计学习目标之前最好进行三方面的评估，以本课为例：其一，考查学生目前使用EXCEL软件的现实水平。经过前面的学习，90%的学生已熟悉EXCEL软件的结构、窗口、菜单，会建立数据表，调整数据格式，使用与编辑公式分析数据（学生现状）。其二，设想经过本节课的学习，学生会区别柱形图、折线图、饼图的异同，会建立、编辑图表（预想状态）。其三，找到EXCEL图表操作（新的知识点）与EXCEL公式操作（学生已掌握的知识）之间的关联与区别（教学的可能性）。这三点可以理解为教学的需求评估，是教学设计的起点，可以确保设定的学习目标的合理性。
②学习目标的表述。学习目标是学生学习结果的预设，是他们应习得的技能与知识，其表述应清晰、具体，不可抽象、含糊，应集中陈述为“学习者将能做什么”以及“在什么情境下他们能够这样做”。[3]本课教学目标针对性与操作性较强，明确了教学的要求，精确地定位了即将学习的内容，详细描述了学生达成教学目标时的一些具体的学习行为表现，以方便教师清晰地观察与测量。再者，把培养学生一定的科学素养——“专注能力”也列为学习目标之一，这是新课程所倡导的课堂教学三维目标之一。同时，本课学习目标落实了《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》关于“使学生具有处理信息和应用信息的能力……负责任地使用信息技术”的要求。
3.教学策略的实施
（1）教学模式
图1是在信息技术课堂教学中培养学生元认知能力的教学模式图。
操作说明：
①模式说明。此模式包含五个部分的内容，即“计划认知活动→监督认知活动→评价认知活动→调控认知活动→提高元认知能力”，具体见图1。首先，教师引导学生充分认识认知客体（计算机应用软件等）和认知主体（自身）的特点，并对即将发生的认知过程进行计划和策略选择。其次，在操作计算机的过程中，学生学会判断认知活动是否始终指向认知目标、是否一步步在接近目标，查看认知活动的进展情况，所选择的策略是否恰当。再次，开展多种评价活动，学生根据评价的结果，对后续认知活动进行调节、控制，如有错误采取一定的补救修正措施，使认知活动向学习目标更有效地前进。在解题过程中，强化学生的元认知意识，增加他们的元认知知识，培养学生的反思习惯与自我评价能力，促进其元认知能力的发展。
②教学方法。本课教学内容是关于EXCEL软件学习的第四节，经过前三节的学习，学生已基本熟悉EXCEL软件，因此，采用“任务驱动式”教学法，通过难度层层递进的三个任务，让学生自己探究寻找解决问题的方法，熟悉利用EXCEL软件建立、编辑图表的操作。
设计解析：
①难度呈坡度上升的任务设计。国内学者董奇、周勇等指出：“某项具体智力活动中自我监控的作用与这项智力活动本身的复杂、高级程度有很大的关系。”[4]即学习活动越简单、越初级，自我监控（元认知）的重要性也就越低；学习活动越复杂、越高级，自我监控（元认知）的重要性也就越突出。因此，设计的三个任务难度逐渐增加，提高了学习的复杂性，学生在完成有挑战性的智力活动的过程中，会不自觉地运用自我监控（元认知）。同时，教师再引导他们学习元认知知识，并创设元认知体验的情境，以促进其元认知能力的发展。
②教学思路。本课采用的教学模式目标是培养学生的元认知能力，计划在学生主动探究问题的过程中，教师将元认知相关知识教给他们。首先，在导入新课环节，教师明确提出学习内容，复习自身已掌握的信息技术的知识，思考EXCEL软件作图的相关步骤。其次，让学生在学件的帮助下自主完成三个任务，多媒体学件对于每项任务都提供了多种形式的帮助，如操作步骤图、录像、目标图等；在操作的过程中，学生学会判断目前的操作是否接近答案，所选择的策略是否恰当，随时修正后续的操作思路，使操作始终指向问题的解决；开展多种形式的评价：自评、生生互评、教师点评，以帮助学生提高评价的准确性、调控的有效性。再次，学生根据评价的结果，再次调整策略，修正操作行为。
（2）课件与学件
课件：以PPT形式呈现“记忆大比拼”游戏，以及柱形图、折线图与饼形图的样图。
学件：以网页形式呈现难度层层递进的任务。任务1：任选6支参加2006年中超联赛的球队，用柱形图表示其积分；任务2：绘制大连实德、云南红塔、上海申花、天津泰达、山东鲁能5支球队2000～2003年的积分变化图；任务3：计算出东南亚五国的人口密度，并绘制人口密度图，以及各国人口占东南亚总人口的比例图。
操作说明：教师用PPT来开展教学。学生参看学件完成任务，每项任务都有做好的样图，并提供详细的帮助，如操作步骤、操作要点图、操作流程录像。
设计解析：因信息技术教学内容的特殊性，其组织过程中，实现了教学信息的非线性化（传统的教学信息组织结构是线性、有序的），而人类的思维、记忆是网状结构，因此，信息技术教学更利于促进学生思维的发展。将教学内容贯穿于三个任务中，改变原有的课堂教学方式——“教师演示学生模仿”，为学生在教师的引导下自主探究完成学习任务。为了让学生能有效地自学，学件为每项任务都提供了多种形式的帮助，以培养学生的元认知能力。如目标图指导学生计划、监控操作的正确性（监控认知活动）；操作要点图方便学生归纳EXCEL制图的规律（总结元认知知识）；操作步骤、操作流程录像，是帮助学生自评操作的有效性，并根据评价结果不断调整操作步骤（评价、调控认知活动）。
（3）教学流程
操作说明：为了方便教学，将教学模式细化（如图2）。图3为教学流程图。在课堂实施的过程中，可根据当时学生的具体情况，以促进学生发展为目的，对教学过程做出适当的调整。教学流程为：首先，导入新课环节，教师运用了“记忆大比拼”游戏，说明人类思维的特点是对形象化的事物印象记忆比抽象化的事物要深刻。其次，揭示本课教学内容：“数据图表与分析”，教师向学生展示几种图形：柱形图、折线图、饼图。再次，让学生自主完成三个任务，每一个任务针对一种图形，包含相关的知识点。任务1是学生尝试做的第一个任务，因此，教师明确告知图形的类型——柱形图；任务2和任务3让学生自主选择图形的类型，并分别创建图形——折线图、柱形图和饼图。学生完成任务时，教师巡视全班同学的操作，及时向有困难的学生提供讲解。每项任务均提供了相应的目标对照图。学生做完后，可以与此图进行对照，判断操作的正确与否。此外，还有操作要点图和操作录像的帮助，为不同层次的学生提供不同的自学支持，培养他们自学的能力，并保证自学的效果。在学生完成任务并上传作业后，开展自评、生生互评与教师点评。并请一些学生上台操作，教师适时指导，分析一些操作的常见问题。最后，学生重新调整思路，再完成做错的题目。
设计解析：
“计划认知活动”主要体现于几个环节。第一，教师向学生展示三种图形，并提问引导学生认识三种图形（认知客体）的特点；帮助学生理解建立图表的意义；了解常用图表在数据处理中的优势。第二，学生完成教学任务1时，在教师的启发下，学生明确学习任务，再次充分认识图形（认知客体），并为对下面的制图（认知过程）进行计划和策略的选择。
“监督认知活动”主要贯穿在学生的自学过程中。尽管学生自主完成任务，但教师并不是“放而不管”。教师利用学件，为学生制图（认知活动）提供了多种形式的帮助。教师在全班进行巡视和及时的点拨，促使学生在操作（认知活动）过程中时时能监督自己的行为。
“评价认知活动”主要体现在“自评、生生互评和教师评价”环节。首先，学生自评判分，然后是生生互评，学生叙述自己观点、介绍自己的操作思路。教师既要引导学生表达自己的见解，对自己的操作反思，又要引导他们欣赏别人，接纳他人的观点，肯定他人的长处。此外，教师还需教会学生从不同的角度来思考、观察问题，不以一个标准来衡量，允许有不同的操作过程，并学会分析与评价问题。
“调控认知活动”主要反映在这三个环节：其一，在学生自学任务的过程中，通过教师帮助、课件提示，引导学生自主完成任务，如有错误操作启发其自行改正操作（认知行为）。其二，开展多种形式的评价活动，例如，将某个同学具有典型问题的图表发送给所有学生查看，请另一位同学指出出错的原因，并展示正确的操作，同时说出他操作的过程，教师点评。教师和学生共同分析出错的原因，帮助全班学生掌握正确的操作方法，如建立图表时正确选取数据源的概念等。其三，评价结束后，全班学生各自再根据反馈的结果，重新思考解题的思路，修正错误的操作。
“提高元认知能力”贯穿教学的全过程。例如，请优秀学生代表上台演示，促进其建立积极的元认知体验。让学生在掌握知识的同时，体验到成功的喜悦和心理上的满足。又如，教师总结回忆本节课所学知识，揭示学习的重点、难点，增加学生的元认知知识，培养他们的反思习惯。
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