高中信息技术“字符编码”内容认知起点调查与教学建议

禹舜尧 陈兴冶 张慧伦

【摘 要】本文采用问卷调查法调查了学生对高中信息技术“字符编码”内容的认知起点。通过对问卷反馈进行分析，归纳学生的认知起点与典型认知偏差。本文发现学生在“ASCII码的存储大小”“汉字字符编码的转换过程”“中英文编码的区分”和“全角和半角的本质区别”四个内容上存在较明显认知偏差。最后根据调查结果提出对“字符编码”内容的教学建议。

【关键词】信息技术;字符编码;认知起点;教学建议

【中图分类号】G434【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）09-041-04

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》建议教师关注学生个性化需求并采取相应教学改进措施，以满足学生多样化的需要。[1]个性化教学需要体现对学习者的深层次关注，因此选择合适的研究切入视角显得十分重要。

随着网络的普及，学生在正式学习信息技术学科前，往往已经掌握了较多信息技术操作技能，从而在大脑中或多或少形成了一些对学科知识的认知。这种认知是个性化教学实施前需要捕捉的闪光点，也是研究所需的有效切入点。已有研究表明依据学生认知起点，使用适切的技术与内容进行个性化学习设计并实施，能够有效改善学习效果。[2]

研究设计

“在充分了解学生认知起点的基础上，进行有针对性的学习资源和过程的设计，从而开展个性化教学，分析学习效果，提出教学改进意见，进而为教学迭代做铺垫，以探索学习效果改善的有效路径”是本研究总体设计的指导思想。该设计的逻辑起点是了解学生在学习本知识点前的认知起点，这是能否取得教学成效的关键一步。

1.研究方法

本研究主要采用问卷调查法对学生认知起点进行调查。调查问卷每组问题由第一阶问题（对知识的提问）和第二阶问题（对作答原因的提问）组成。

2.研究流程

为更好地保证问卷的有效性，研究调查流程包括：①选定调查内容，开发第一份开放式问卷，并进行小规模试测，确定调查知识点范围。②设计第二份开放式问卷，并通过多次试测的反馈对问卷进行修改，形成一般二阶问卷（第一阶问题为选择题，第二阶问题为开放题），最终修改形成作为正式调查工具的二阶选择问卷（第一、二阶问题皆为选择题）。③利用二阶选择问卷进行正式调查。分析问卷反馈，归纳学生认知起点。

3.研究对象

本研究的对象主要为上海市S学校部分高一年级学生，共计121人。

研究实施

研究选择高中“字符编码”内容作为调查内容，该内容在学科知识体系中属于较为下位与基础的部分，有利于学生触类旁通，且所涉知识贴近生活，学生不至于一无所知。[3]

研究者在对“字符编码”内容的知识结构进行分析，并与多位一线教师讨论后，总结出10个知识点。在其中选择了6个较为重要且较难掌握的知识点：“计算机内部编码形式”“ASCII码存储大小”“汉字处理过程”“汉字各类型编码的区别”“中英文编码区分”“全角与半角的区别”。围绕以上这6个知识点，设计了第一份开放式问卷，并在S学校初二年级中抽取部分学生进行小规模试测，最终确定了4个较为重要且学生存在较明显认知问题的知识点：“ASCII码存储大小”“汉字处理过程”“中英文编码区分”“全角与半角的区别”作为本次调查的知识点的重点内容。

围绕这4个知识点，研究者设计了第二份开放式问卷。随后，在S学校初二年级与高一年级随机抽取学生进行了多次试测，共发放问卷142份，回收有效问卷142份。

在先前第二份开放式问卷的基础上，根据试测中收集到的典型答案将第一阶问题改为选择题，形成一般二阶问卷。再根据之后试测中收集到的作答理由将第二阶问题改为选择题，形成作为正式调查工具的二阶选择问卷。一般二阶问卷和二阶选择问卷题干见表1。最后，在S学校高一年级中再抽取部分学生进行正式问卷调查。共发放问卷121份，回收有效问卷121份。分析问卷反馈后，归纳出学生认知起点。

研究结果

在所调查的4个知识点中，学生对“汉字字符编码的转换过程”相关问题的回答准确率最高，52.07%的学生选择了正确答案与理由。关于“中英文编码的区分”的问题，学生回答准确率最低，仅有5.79%选择了正确答案与理由。

分析第一阶、第二阶选项后，得出学生对各知识点存在的典型认知偏差，详见表2。研究发现各选项的选择人数分布比较平均，这说明学生对相关内容的认知起点较为离散。

值得一提的是，ASCII码相关知识点的负迁移引发了许多学生的认知偏差。许多学生对ASCII码的知识存在不甚准确的印象，特别是在知识适用范围的界定上存在问题。此类认知偏差在本次调查中主要表现为：“对ASCII码表上的符号存在印象，故认为所有符号都可以在ASCII码表上找到对应编码”“对利用ASCII码表编码字符的方法存在印象，故认为所有字符皆可用ASCII码进行编码”。此外有部分学生认为计算机内存储的“数字字符”就是“数值”，混淆了字符编码与进制转换两个不同知识点的区别。

学生对于“字符编码”相關问题往往会根据生活中接触到的事物，如“拼音”“笔画”“五笔输入法”“汉字字形码”等进行推理。这些推理有的存在明显错误，但是有的却可以自圆其说。例如，认为机内码的编码是通过“笔画”或“拼音”来进行的，此类认知偏差往往较难纠正。

此外学生对于四个知识点的认知存在关联性。例如，部分学生认为汉字机内码就是字形码，计算机能区分中英文字符是因为两者字形不同。这说明学生很可能意识到各知识点间的关联，同时学生的认知也具有一定结构性。

教学建议

1.根据不同认知起点，设计针对性学习资源

调查表明学生对“字符编码”内容所涉知识点的认知分布较为离散。为纠正学生的认知偏差，帮助学生建立科学认知，有必要针对不同认知起点的学生设计不同学习资源。

（1）采用直观的学习资源，帮助学生界定知识适用范围。针对ASCII码相关知识点的负迁移问题，建议采用图表、图片、视频等直观的学习资源，清晰比对知识点间的区别，纠正学生认知偏差。

例如，针对“认为ASCII码涵盖了汉字”的错误认知，可以将ASCII码表叠加在机内码表上，并将这一过程制作成短视频，在展现两者差别的同时，体现机内码对ASCII码的兼容，让学生直观地看到两者范围的差别。

（2）依托可视化工具设计学习活动，引发学生认知冲突。对文字处理的经验有时会影响学生对于“字符编码”内容的认知。同时学生缺乏观察计算机内部编码形式的方法，难以真切认识到既有认知的错误。

建议依托WinHex或UltraEdit等可视化工具設计相应学习活动，使学生能够直接查看文件的编码，进而意识到认知偏差的存在，再进行纠正。例如，让学生用WinHex查看存有汉字的文本文档，尝试能否将看到的二进制用ASCII码表进行解码，从而使学生领悟汉字编码与英文编码无关。

（3）开展实验，引导学生验证学习内容。观察既有认知无法解释的现象，是让学生认识到新知识优于原有认知的最直接方法。建议设计验证新知识的实验方案，并在方案中着重强调既有认知的不足之处，可以将该方案作为学习资源发放给学生。

例如，让“认为计算机内存储的只有字形码”的学生尝试用4*4的点阵（与常见汉字机内码一样占2字节）对某个汉字进行编码，然后用WinHex查看存有该汉字的文本文档，对比两者二进制是否相同，再查看二进制是否与机内码表一致。若条件允许，可以在学生完成实验后，鼓励其参考该方案设计下一个知识点的验证实验。

（4）采用学习任务单，整合学习资源。为发挥不同学习资源的优势，建议利用学习任务单将针对同一类认知偏差的学习资源、指导和相应学习活动要求进行集成，以方便学习资源的发放和利用。

2.通过探究性学习，促进学生的认知发展

在教学中，教师可以组织学生利用学习任务单等学习资源进行探究性学习，从而照顾到不同学生的认知发展。

建议依托数字化学习环境，根据认知调查结果发放学习任务单，利用学习任务单引导学生自主学习。学生在学习资源的支持下，发现自身认知的不足之处，并进一步学习新知识点。随后，通过实验的方式，验证新知识点，建立科学的认知。在此教学过程中，教师的主要任务是进行适当的指引、辅导和总结。

综上所述，建议教师以学生认知起点调查结果作为个性化教学的切入视角，调查分析学生的认知起点，针对不同认知起点，设计学习资源，并引导学生利用各自的资源进行探究性学习，达到纠正认知偏差，提高学业水平的效果。

参考文献

中华人民共和国教育部. 普通高中信息技术课程标准（2017版）[S]. 北京：人民教育出版社，2017： 12-15.

尹相杰，董玉琦，胡航. CTCL视野下的小学数学概念转变的实证研究——以"相交与垂直"为例[J].  现代教育技术，2018（2）： 44-49.

王靖，董玉琦. 高中信息技术学习之前的认知起点调查——基于CTCL的信息技术学科学习心理研究（1）[J]. 远程教育杂志，2012（5）： 56-62.

禹舜尧. 基于概念转变的个性化学习支持系统开发及应用研究[D]. 上海：上海师范大学，2020：80-81.

作者单位：1.上海市实验学校  2.上海师范大学教育学院