智元整合与高中生逻辑思维能力关系的调研报告

　　一、引子
　　
　　21世纪是高度信息化时代，信息是构成现实世界不可缺少的三大基本要素和资源(即材料、能量、信息)之一。信息处理能力将是所有社会成员应具备的如同“读、写、算”一样重要的基本生存能力之一。为了我们的下一代能从容应对21世纪国际竞争，学校应当努力培养学生信息处理能力和创新意识。培养学生信息处理能力仅靠少数几个信息技术教师是不够的，需要全体教师的积极参与。
　　湖南省祁阳县第四中学领导站在当代教育的制高点上，根据课程整合理论和生成学习原理，在2002年8月至2005年8月之间进行了智元整合研究。智元是指由知识、情感、能力有机融合而成的三维结构。而智元整合就是基于智元生成而整合各种信息的过程。它强调，课堂教学以智元为单位，在学生，教师、网络三者之间的交互活动中，学生主动把文本资源、网络资源、实验探究、社区资源、学生资源、教师资源整合起来，迅速解决问题，从而生成智元。
　　智元整合的实施能实现网络技术与学科课程零距离整合，可为学生主体性的发挥和创造性的提升营造和谐氛围，使学校课程教学朝着个性化方向发展，深化了课程实施。逻辑思维能力是发挥学生主体性和创造性的基础，为了探明智元整合对学生逻辑思维能力的影响程度，笔者运用文献法对智元整合研究资料进行调研，学生逻辑思维能力采用湖南师大郑和钧教授提供的由北京师大林崇德教授设计量表进行测量，然后采用Z检验和点二列相关系数公式进行统计分析。
　　
　　二、调研设计
　　
　　(一)调研目的
　　了解智元整合对高中生逻辑思维能力的影响程度，调控智元整合研究行为，保证智元整合研究向着有利于学生逻辑思维能力的发展。
　　
　　(二)调研内容
　　1．对象是智元整合研究的全体学生，其中实验组225人，对比组学生225人；
　　2．智元整合研究全部文献资料；
　　3．实验教师实施智元整合的频率；
　　4．学生的逻辑思维能力，即笔者采用湖南师大郑和钧教授提供的由北京师大林崇德教授设计量表进行测量的结果。
　　
　　(三)理论假设
　　逻辑思维能力智元整合实验组学生明显优于对比组学生，实验组各班教师实施智元整合频率与学生逻辑思维能力呈正高相关。
　　
　　(四)调研方法
　　笔者首先运用文献法和测量获取素材和数据，然后运用z检验评估实验组与对比组学生思维差异性，运用点二列相关系数公式，计算教师实施智元整合的频率与各实验组全体学生逻辑思维能力后测成绩相关系数并作归因分析。设教师运用智元整合授课的节数为m，教师应授课节数为n，则教师实施智元整合的频率P＝(M／N)100％，P在96％1)2上的实验组定为1级，P=91％～95％的实验组定为2级，P=86％～90％的实验组定为3级，P=81％～85％的实验组定为4级，P=76％～80％的实验组定为5级。
　　
　　(五)调研周期
　　第一阶段(2002年9月)：实施前测；第二阶段(2005年9月)：实施后测；第三阶段(2005年6月——12月)：对照理论假设和实验目标进行筛选、统计和思辨，提炼出理论价值和实践意义，并给予科学解释，上升到理论层面，撰写调研报告。
　　
　　(六)调研预期
　　智元整合能有效促进高中生逻辑思维能力的提高，则智元整合能实现信息技术与学科课程的零距离整合；智元整合不能有效促进高中生逻辑思维能力的提高，则智元整合没有实现信息技术与学科课程的零距离整合。
　　
　　三、结果与分析(表格略)
　　
　　调研结果表明，智元整合能促进学生逻辑思维能力的提高，它可以把网络技术教育与学科课程整合为协同、、互补、高效的教学系统。经过文献资料的处理，我们发现智元整合模式有以下优势：
　　
　　(一)智元整合以智元为单位，使网络技术教育与学科课程有机整合
　　在教学活动中，教师以智元为单位设计学案，学生以这种学案为引擎整合信息生成智元，使学生、教师、网络和学科课程有机整合起来，有效促进全体学生智能系统不断优化。其原因归纳起来有以下几点：
　　1．智元是个三维结构
　　它是知识、情感、能力三者融合而成的有机体。例如，“基因分离定律”的知识属性是原理，其能力要求是“应用”，情感要素是引导学生“关注”其在生产、生活中的应用，因此该智元是由“原理·应用·关注”构成的三维结构。在日常教学活动中，我们往往用一个词或者一个短语来表示一个智元，如细胞、芦沟桥事件、否定之否定规律等等。在教学活动中，师生以智元为教学单位，自然使知识点、情感、能力三者作为一个有机整体进入了教学系统，顺利融合到学生智能系统。
　　2．智元具有整体性
　　智元是个有机体，其构成知识点、情感和能力不可分离，必须以三维结构投入到教学系统之中。事实上，在学习过程中，一定情境可激发学生情感，此时的情感可强化学生能力，被强化的能力可以帮助学生迅速地准确捕获知识。可见，知识点是智元的内核，情感是学生习得智元的励磁器，能力是学生习得智元的牵引机，三者是智元不可或缺的要素。由此看来，课程实施以智元为立足点，可以保证知识、情感和能力在教和学的过程中作为一个有机整体共同作用于学生身心。
　　3．智元具有多样性
　　智元的内容十分复杂。其中知识可分为事实、概念、原理、方法、过程等类型；情感可分为关注、接受、领会、体验、评价(即价值化等)等层次；能力可分为识别、说出、解释、推断、论述等水平。但它们总是融为一体的，粗略计算其类型有53种，就具体学科或者所有学科而言，智元的类型简直是浩瀚似海。在教学活动中，师生以智元为教学单位，可以帮助不同思维能力的学生不断提高建立概念的能力。
　　4．智元具有特异性
　　不同的智元其信息量不同，譬如蛋白质和血红蛋白的信息量大小是不同的。不同的智元习得难度不同，其适应的学习对象自然不同。例如蛋白质，对于基础较好的学生来说，他们可以将蛋白质作为一个智元从整体上掌握其全部内容；而对于基础较差的学生，可以分解成蛋白质的结构、蛋白质的种类、蛋白质的特点和蛋白质的功能等亚智元分别学习，然后再从整体上把握。在教学活动中，师生以智元为教学单位，可以满足不同思维能力的学生学习要求。
　　5．智元具有层次性
　　例如“变色龙的体色随环境颜色改变”是事实，处于表层，而“生物体都有应激性”是原理，处于较深层次。在教学活动中，以智元为教学单位，教师按照循序渐进的原则设计出不同层次的学案，引导学生从容跟进，从而大面积提高思维能力。
　　6．智元具有自由组合能力
　　智元可以分为内存智元、外在智元和新质智元三种存在形式。如图1所示，假定“物质基础”、“结构基础”、“新陈代谢”、“应激性”为一个学生的外在智元，且有“地衣能生活在岩石上又能使岩石分化”这样一个事实性外在智元，在其情感和能力作用下，可能生成生物体“适应环境”这样一个新质智元；在既定的学科教学活动中，学生围绕一个问题，主动搜索自身智能系统中的相关智元和各种载体中的相关智元并加以整合，然后解决问题，从而形成新的智元。这里，“自身智能系统中的智元”为内存智元，“各种载体中的相关智元”是外在智元，通过解决问题所形成的新的智元叫做新质智元。因此，智元既是智元整合的对象，又是智元整合的结果，彼此自由组合的能力很强。这样，可以引导学生立足于学科的主干知识(即主要观点)与无穷多个智元发生组合，从而优化学生的智能系统——智元数目最大化、智能结构个性化、提取智元自动化，所以学生积累知识就多，个人学习风格得以形成，解题速度就快，可以提高学生运用概念和逻辑规律的能力。
　　
　　
　　(二)智元整合以学案为引攀，使 网络技术教育与学科课程有序整合
　　在教学活动中，以学案为引擎整合信息生成智元，使学生，教师、网络和学科课程有序整合起来，有效促进全体学生智能系统不断优化。以下我们以(生物的基本特征)的学案设计为例，来说明这种学案的特色：
　　首先，建构智元网络结构，如图1所示。然后根据智元网络，我们预定设计物质基础、新陈代谢、应激性等智元整合学案。其次，明确智元之间的或与关系，如图2所示。我们把上图中的“结构基础”的上位智元“物质基础”叫做父智元，其下位智元如“非细胞”和“细胞”叫做子智元，同级智元叫做兄弟智元。由此确定学案序列。最后据此设计一个关于《生物的基本特征》的学案包。这样设计出来的学案有以下特色：
　　第一，引擎性
　　智元整合学案由“感悟”、“整合”、“练习”三部分构成，感悟有“当前情境”、“析取要素”、“表征问题”三个小块，“当前情境”中是一些事实，或文本，或图像，或视频，或一个智元网络图。“析取要素”中设计了一些填空题，让学生通过分析情境素材，提取相关信息，运用恰当术语填充空白，从而明确问题要素。“表征问题’则让学生分析上述要素关系，提出问题并明确解决问题的方向。整合由“提取信息”、“理清关系”和“建构智网”三个子模块构成。“提取信息”也设计了一些填空题，让学生检索收集网络资源信息或者自身资源信息，完成填空练习，使学生了解到一个智元构成要素，如事实、概念、原理、方法等内容。“理清关系”呈现一组选择题及其解答两部分内容，帮助学生理解父子智元之间和兄弟智元之间的关系。题型应多种多样，不拘泥于高考试题中出现的题型，只要能锻炼学生思维的题型都可出现。每个题后附上知识、情感和能力的标识码，为师生进行教学评价提供方便。“建构智网”就是在这里让学生建构起如图2那样智元网络，教师只给出智元网络的骨架，而科学术语空下来让学生填充。练习含有“习题卡片”、“参考答案”、“发展趋势”。“习题卡片”、“参考答案”与传统教学类似。
　　第二，有序性
　　这种学案包可以启发学由表及里、由浅入深、由易到难组织自己的学习活动。如图3所示。
　　
　　学生在一定的情境刺激下产生，将内存智元和外在智元有机融合起来，就会产出新质智元。任何一个智元都可以遵循“感悟·整合·生成”这一行为序列逐步生产出来。在一定的情境材料刺激下，高中生提取和利用内存智元，来分析情景材料中所隐含的要素，通过分析这些要素的关系，才能把握问题的本质，从而明确自己智能系统中的缺失智元，然后决定捕获怎样的外在智元，从而明确学习方向。这个环节叫做感悟。发现了缺失智元就得弥补，因而高中生有必要检索外源信息，并通过提炼和加工以形成外在智元，然后内存智元与外在智元有机融合。这个融合过程就叫做整合。对整合的内容进行简约性陈述，就可生成一个新质智元。这个过程叫生成。这个过程是学生区分感性材料中本质与非本质的东西，并进行概括抽象，直接揭露事物本质特征的过程。
　　第三，层次性
　　教师经过层析智元，明确智元之间的或与关系，然后根据智元特性设计多层次学案，这样的智元整合学案能适应各种层次学生进行智元整合，能满足多面向的教学要求。
　　
　　(三)智元整合以三元交互为课堂活动方式，使网络技术教育与学科课程有度整合
　　三元交互，即学生、教师、网络三者之间的交互活动。信息技术教育和学科课程教学，从宏观上看，此二者都是教育系统中相互联系的两个方面；从微观上看，它们又是相对独立的两个子系统。系统论原理告诉我们，在一定条件下通过合理方式可以使二者有机整合成一个整体。三元交互较好的将教师、学生、教育内容和教学媒体等教学诸要素有机整合起来，协调了诸要素在教学系统中的作用、联系和相互之间的影响，使教学目标在整个教学系统中保持协调一致，维持整体的过程或结果，产生聚集效应，较充分地利用现有资源，发挥设备的最大潜力，在有限的物质基础上，实施高质量和高效率的教育。智元整合模式能获得这种效果在于三元交互活动能有效地实现学生、教师、网络三者之间的交流，即师生之间、学生和学生之间、学生与网络之间、教师与网络进行知识、情感、能力的交流。学生在这种交流的过程中不断地接受、提取、加工、转换和利用种种资源信息。这样对于锻炼学生思维能力有极大的好处。
　　
　　(四)智元整合实施全息互评，使网络技术教育与学科课程有效整合
　　全息互评包括微观全息互评和宏观全息互评。微观互评是对学生习得智元情况进行全面互评。我们把智元中的知识点分解为事实、概念、原理、方法和过程五级，先后用A1、A2、A3、A4、A5表示；将情感分解为关注、领会、接受、体验、评价五级，分别用B1、B2、B3、以、B5表示；把能力分解为识别、说出、解释、推断、论述五级，依次用C1、C2、C3、C4、C5表示。教师在设计学案时凡是要求学生填写和解答的环节都标注三维目标，以方便师生互评。例如，细胞是生物体的基本单位(A2B3C2)。假若学生答对了，则在《学生智能发展评价表》中“知识点”下的“细胞”对应的A2、B3、C2三个栏目下都记1分。如果学生做了，而没有答对则只在关注栏目下记1分，学生没做就全记0分。宏观互评就是全程积分互评，有周评、月评、期评和年评等。按上述方式逐个智元积分，然后纵向求和，再归一处理，并根据最大值的位置确定学生个体的发展优势，根据最小值提醒学生注意什么。“发展态势”载有“智元整合积分评估体系”，使教学信息及时反馈、调控教学系统和学生学习行为。
　　综上所述，在智元整合的过程中，以智元为立足点，以学案为引擎，促进师生之间的互动、学生与学生之间的互动、学生与媒体之间的互动、教师与媒体之间的互动，使教师、学生、网络共同作用于课堂教学过程。在这个过程中，学生可以充分运用网络技术把文本资源、网络资源、实验探究、社区资源都可以整合到一起，迅速解决问题，从而生成智元，他们主体作用得到充分发挥，自主能力得到强化，自主获取和处理信息的机会多多，其逻辑思维能力锻炼时空很多，因而学生逻辑思维能力的提高也就比较显著。可见，智元整合模式把我校网络技术教育与学科课程教学整合为协同、互补、高效的学习系统，能提高学生的逻辑思维能力。
　　(作者单位：湖南省祁阳县第四中学教育现代化研究小组)
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