基于初中生认知思维能力的课堂教学设计

【摘 要】本文从初中生认知思维能力的形象性、抽象性、发散性、辩证性四大特点出发，呈现教师依据初中生的认知规律及思维发展特点，设计教学思路，安排教学内容，优化教学方式，实现教得精彩、学得快乐。

【关键词】初中生;认知思维能力;以学定教

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2022）08-054-03

初中生认知思维能力特点

在教学实践活动中，弄清学生处于什么样的认知水平，有什么样的思维能力，对实现以生为本，以学定教的教学意义重大。认知能力是指人脑加工、储存和提取信息的能力，从信息论的观点来看，即接受、加工、贮存和应用信息的能力。

在初中阶段，伴随着生理上的迅速成长，学生的认知思维进入心理学家皮亚杰所划分的“形式运算期”，并具有如下特点：①认知过程中具体形象成分仍然起着主要作用，抽象逻辑思维日益占据主导地位，开始由“经验型”向“理论型”转化;②学生敢于提出自己的意见，进行独立的思考，能初步理解矛盾与对立统一的辩证思维规律;③发散思维发展快，灵活多变并富有创造性。认知能力是学生成功完成学习活动的重要心理条件，深入了解初中生的年龄特点、思维方式，遵循其认知规律设计教学，能使教师恰当地把握知识点的讲授难度，提高教学效率。

教学框架设计

本文以初中信息技术（七年级）第三章“统计与分析数据”（江苏省凤凰科学技术出版社2020版）第三节“图表数据及其分析”第4课“数据及其分析”为例，该课教学重点为大数据的概念与挖掘分析两个模块（图1）。基于初中阶段学生的认知水平，设计各模块符合初中生认知规律的探究活动，促使学生在历经接受、编码、操作、检索、提取、使用等认知过程中更好地了解大数据的概念，体验数据分析的实践过程，形成数据安全的意识。

教学课例与设计意图分析

1.基于形象认知，设计活动体验

教师以图表知识为复习内容，设计测试卷，学生贴条形码、作答。

教师用扫描仪将测试卷进行扫描，将答题情况录入智学网数据库，现场智能批阅，生成分析报告。该报告包含学情总览和试卷讲评，其中学情总览以数据的形式呈现，包含平均分、最高分、优秀率、合格率等数据;试卷讲评以柱形图的形式呈现，具体到每一题的得分情况、难易度统计。

教师引导学生对用“扫描仪+智学网”机器阅卷的优势进行讨论，发现机器阅卷不仅速度快，还能统计出详细的分析结论，进而辅助教师及时掌握班级整体情况，明确学生对知识点的掌握情况。

教师适时提问“如果数据收集的范围从班级逐渐扩大到全校、全市甚至全国，又会挖掘出什么有价值的信息？”，将数据范围引申扩大，引导学生发现这时候收集到的数据就会越来越庞大，大到无法通过人脑，甚至常规软件进行捕捉、管理和处理，这样的数据就是大数据。

【设计意图】大数据一词对于学生来说陌生又神秘，极具专业性。对专业名词的理解是实践操作的基石，需要经过不断地形象刺激才能使学生真正理解。初中生好奇心强，基于此认知特点，笔者在进行概念教学时，将学生带入平时作业练习的场景中，并把我校“大数据个性化学习服务中心”的阅卷搬至课堂，将考试、阅卷、分析的过程当堂呈现，让学生在亲身经历试卷批阅过程中获得真实的体验，在数据范围逐步扩大拓展中，感受这就是大数据，对大数据的概念产生初步的印象。

2.关联经验认知，思索生活事件

读一读大数据的定义：大数据是指涉及的数据资料量巨大，以致无法通过人脑，甚至常规软件进行捕捉、管理和处理的数据集合。

议一议校园中的大数据：一张小小的校园卡，开学两个月时间，学生在用餐、洗澡、打水、借书、购物等活动中已经产生了30多万条数据。

看一看生活中的大数据：已经融入智慧农业、医疗、安防、交通、商业等生活中的各行各业。

赞一赞大数据产生的商业价值：天猫“双十一”，创造出千亿元以上的销售奇迹，要尝试挖掘数据背后的规律以及所产生的价值。

【设计意图】认知心理学认为：新知识与学生原有知识经验的关联程度越高，越有助于学生进行积极思维。概念蕴含着丰富的内涵，在学生对大数据已有初步印象的前提下，教师通过以上四个小活动，链接起生活中的点点认知，使大数据的定义逐步形象、丰满。

3.发展抽象思维，培养归纳能力

教师请学生回顾“扫描答卷+生成报告”工作过程，总结大数据分析的一般步骤。

（1）大数据采集——单击“扫描答卷”，扫描仪扫描，获取考试数据。

（2）导入与预处理——将扫描的数据导入智学网的数据库中。

（3）统计与分析——单击“生成报告”，数据分类汇总，分析统计。

（4）数据挖掘——大规模计算，挖掘数据间关系，形成数据图表，预测效果。

【设计意图】抽象逻辑思维开始占据主导地位是初中生思维发展最显著的特点。他们能够进行逻辑推导，对许多现象能够进行概括和抽象，但初中生的逻辑思维发展还是经验型的，在思维过程中具体形象成分仍然起主导作用，在学习中表现为对抽象概括的把握存在困难。基于以上活动体验，教师引导学生观察分析，解读活动步骤之间的区别与联系，归纳出一般步骤，使思维由具象到抽象，逐步深入。

4.遵循最近发展区，尝试数据分析

教师请学生观察表格中的数据，在以上四个步骤的指导下，运用WPS表格工具展开分析讨论，预测漫画版四大名著价格变化，体验大数据挖掘的思想。

（1）“双十一”当天购物是否划算，分析半月内价格变化规律。

学生演示：选择上半月数据区域，制作折线图。

分析规律：发现价格呈现“上升——持平——下跌”的规律，在升降中不断波动，达到平衡。

（2）预测“双十一”后价格变化规律，总结平时购入时价格参考方式。

学生演示：运用函数或公式法计算平均值。

分析发现：平时购物，除去“双十一”特殊原因，在接近平均或最低价格入手即可。实际依据的数据量越庞大，得到的结果也会越精确。

【设计意图】大数据的分析操作，初中与高中阶段都有涉及。高中学生抽象思维能力已经形成，知识储备相对完善，教师可选用Python、Spyder等软件进行教学，让学生体验真正的大数据分析;而初中阶段的学生，具体思维过程中形象成分仍然起主要作用，抽象识记仍需要形象识记的支持，知识储备也相对薄弱，因此笔者在设计教学时，从学生原有的认知结构出发，选择合适的实践工具，设置操作任务，引导初中生运用他们当前阶段所能驾驭的WPS表格工具体验数据处理的过程，这样设计更符合初中阶段学生的认知规律，促使学生明白数据处理的思想。

5.借由发散思维，建立分析意识

根据教师预处理的数据，学生分组探究，从不同角度提出“部分大数据”分析报告，给校图书馆提供购书建议。

探究任务1：从学生角度，分析“我校图书馆各类图书喜欢人数”表格，制作柱形图或饼图，给出采购建议。

探究任务2：从实际流通角度，分析“我校图书馆图书流通率”表格，计算图书流通率，制作柱形图，分别探究受欢迎与产生资源浪费的图书类型。

探究方法：采用公式、函数、图表等形式。

探究展示：展示学生探究成果（计算数据、图表以及给出的建议），引导学生从推荐的书目与推荐理由两方面表达。

【设计意图】分组探究活动是学生由模仿转化为自主实践的二次练习，促使学生自主内化知识、形成迁移运用的能力。

探讨天猫“双十一”购物及智能推送，探讨如下问题，引申至大数据分析。

问题1：如果数据收集范围继续扩大，由学校扩大至全市、各地区、全国，又会有什么发现？

参考答案：发现这一代学生的阅读喜好与偏恶，教育部门据此做出相应的指导策略。

问题2：将调查结果给天猫图书的供货商，对他们来说有用吗？什么用？

参考答案：知道青少年喜欢的图书类型，备足图书，卖出更多的图书。

问题3：图书销售页面的Top排名如何产生？天猫怎么实现智能推送？

参考答案：对消费者的浏览行为、购书记录进行大数据的收集分析。

问题4：课堂上只是收集了小部分数据，实际天猫所收集的数据量巨大。这时再用WPS表格工具来分析能实现吗？

参考答案：不能。

在不断地追问中发现，实际生活中的大数据数量庞大，需要进行专业化的处理，依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储技术等。但是，分析的过程与思想跟运用WPS表格处理“部分数据”是一致的，关键都是找出数据间的关系与规律。

【设计意图】初中生的发散思维能力在进入中学以后发展很快，灵活多变并富有创造性。借由这一特点，在学生实践的基础上，不断深化，由小数据拓展到真正的大数据，理解小数据处理与大数据处理的共同思想都是对数据进行分析挖掘。这也使学生意识到找出数据间的规律可以更好地指导我们做出决策。

6.巧用认知冲突，感悟信息安全

学生观看视频“大数据时代下的信息安全”，感悟大数据时代下因信息泄露引发的安全隐患，激起深思：大数据给我们带来的都是有价值的东西吗？学生之间就生活当中的数据安全事例展开讨论，如快递二维码、行程码、健康码等对于个人隐私泄露带来的负面影响，纵向深化概念。

【设计意图】教师在教学中设置冲突，解决冲突，将学生置于“冲突—平衡”的矛盾中，能使教学向纵深推进，培养学生的高阶思维。教师运用疑问激发学生反思，让学生意识到“大数据”是一把双刃剑，关键在于如何去运用技术，使学生对大数据的理解更加深刻，也使学生学会质疑，用辩证的方法看待事物。

教学实践思考

著名教育家杜威说：“学校所能做或需要做的一切，就是培养学生认知思维的能力。”对学生认知能力的培养是教学的目的，本课例中结合学生认知思维特点，设计相应的活动，教师教得有效、精彩，学生学得轻松、有趣。对学生认知能力的把握是教学的起点，遵循初中生认知规律，针对面授对象分析学情，吃透学生的认知状况，将开发出有益于学生发展的教学价值，实现“以生为本，以学定教”。

作者单位：江苏无锡市天一实验学校