高中生网络通信原理前概念偏差原因分析与对策探究

张钰

问题的提出

学生原有的知识通常来源于曾经的学习经历和日常的生活实践。学生学习新知识时，会主动运用原有知识对其进行“解释”，从而生成自认为合理的学科概念，可以称之为前概念。学生的前概念有的与实际情况相符，有的却有偏差，因此前概念对新知识的学习以及实际应用会产生重要影响。笔者选取了高中信息技术课程中理论相对集中、实践难度较大的模块——网络通信原理，也是学生比较容易出现前概念偏差的内容展开了研究。本文参考了王靖、董玉琦提出的二阶问卷测试法和斯图尔特（J.Stewart）提出的访谈法对学生的前概念进行探测。

探测过程

调查对象是高一年级的148名新生，98.5%的学生有使用因特网的经验，93.2%的学生初中学习过简单的网络原理知识。探测的具体步骤如下。

1.筛选知识点

依据《普通高中技术课程标准（实验）》和教科版《网络技术应用》教材中所列举的网络通信原理部分的知识点，笔者对其进行筛选和整理，去除明显难度过大或较难回答的，最终确定了13个知识点用于开放式问卷。

2.开放式问卷测试

笔者依据知识点编制了包含11个问题的开放式问卷，在学生中展开调查，考虑到学生对此部分理论偏强内容的接受程度，问题描述采用生活化的语言，避免学生因看不懂问题而造成调查失败。

3.一般二阶问卷测试

对参与测试学生给出的答案进行分类，将回答“不知道”或没有作答的计为“其他”。

开放式问卷中问题9“计算机网络按照覆盖范围来分，除了局域网你还知道哪些？（答案可以有多个）”结果如表1所示。由于学生填写了多个答案，因此所占比例之和超过100%。

研究中选择回答人数较多的答案作为一阶问卷选项，继续询问学生选择该选项的原因，据此编制二阶问卷，共12题。原问题9改编为：

计算机网络按照覆盖范围来分，除了局域网你还知道哪些？（可多选）

A.因特网 B.无线网 C.广域网 D.万维网 E.城域网 F.其他

因为：--------------------- 。

4.二阶问卷结果汇总和访谈

对参与一般二阶问卷测试的学生答案进行整理，尤其是对二阶原因进行分类，并就原因对部分学生进行了访谈。例如，问题9结果如下页表2所示。

学生前概念偏差的原因分析

分析問卷结果发现，试题正确率主要集中在10%以下和41%～50%这两个区间，平均正确率约33.39%，具体如图1所示。

通过对调查结果的分析和对学生的访谈发现，导致学生前概念偏差的原因主要包括以下几个方面。

1.知识本身难度较大

网络通信原理涉及到的纯理论内容较多，主要包括基础性知识、原理性知识、与“情感态度与价值观”相关的知识，其中尤以原理性知识难度最大。这些原理性知识在学生以往的学习经历中很少有可参照的对象，因此出现前概念偏差的可能性最大。这与探测的结果相吻合。探测中10%以下正确率的问题就集中在知识点的概念辨析，如数据交换技术、网络通信协议和计算机网络的概念。

2.学生思维的片面性

高中学生思维虽然初步形成辩证性，但他们在看待问题时，仍会从某个狭隘的角度理解，局限在事物的个别特征，难以全面深入事物的本质。例如，50.68%的学生认为“计算机网络就是以互联网为载体的系统”，36.68%学生认为“网络是帮助人们实现远程交流、信息交换的一种工具”。出现类似问题的知识还包括计算机网络的功能、接入因特网的方式等。对于这类知识，学生往往具有一定的生活经验，但是由于缺乏系统而全面的归纳总结，因此容易产生片面性错误。

3.已学知识的遗忘

信息技术学科的知识点在小学、初中和高中采用的是螺旋上升结构。因此，很多知识在初中都有简单的介绍。例如，苏科版八年级《初中信息技术》教材中对IP地址就有描述：IP地址由32位二进制数组成，人们将每8位二进制数转换成一个字节，并用“.”分割。虽然经过初中阶段的学习，学生已经了解了IP地址的表示方法，但是艾宾浩斯的记忆曲线揭示，遗忘在学习之后立即开始，而且先快后慢。这部分知识，在后续课程中不再出现，学生在生活中也较少接触到，因此恰当的复习并没有形成。进入高中后很多学生已经回忆不起来，甚至产生了错误的认识。例如，有35.14%的学生认为“http：//172.16.10.100/index.aspx”是IP地址，18.24%的学生认为“www.baidu.com”是IP地址。

4.知识的负迁移

知识的负迁移通常产生在相似的新旧知识之间，由于学生的认知混淆而产生错误。例如，很多学生认为生活中的协议是“相互约定并遵守的规章制度”，并据此迁移到网络通信协议的理解，36.49%的学生认为网络通信协议是“网络通信上需要遵守的法律与道德规范”，25.68%的学生认为是“用户在使用网络应用软件时与网络服务提供商达成的使用约定”。

解决策略

依据学生前概念偏差产生的原因，教师可以采用形象化理论、头脑风暴、小组合作和对比教学等策略，有针对性地转变学生的前概念，提高教学有效性。

1.生动形象，促进理解

高中学生的思维正在经历从具体思维为主到抽象思维为主过渡，他们在理智思考问题的同时往往需要直观的、感性经验的支持。因此，在抽象理论学习时，教师可以借助学生活动、动画演示将其形象化。

2.头脑风暴，全面认知

对于因学生片面思维而产生的前概念偏差，教师可以借鉴“头脑风暴”的方式，在充分讨论交流的基础上，引导学生多角度分析问题，恰当总结，形成全面的认知。例如，在介绍网络硬件的分类时，可以让学生充分举例，通过讨论总结分类，整个过程借助思维导图进行记录。某班学生通过积极的讨论得出图2的结论，教师可以引导学生分析这些设备的作用，从而得出如图2所示的归类，并辨析出U盘、宽带等并非网络硬件设备。

3.合作学习，共同发展

对于学生初中已经学过的知识，教师不妨改变以往以讲授为主的方法，而采用小组合作学习的方式。依据前概念探测的结果将学生进行异质分组，通过组内的生生互动，唤醒遗忘的记忆，探索新生的知识。例如，在介绍IP地址的概念和点分十进制记法时，可以采用分组实验的方式让学生在初中对IP地址简单了解的基础上进一步探索IP地址的唯一性和表示方法。

活动介绍：请各小组尝试对虚拟实验中两台计算机的IP地址作如表3所示的设置，观察现象并讨论其产生的原因。

通过分工合作，仍保持对IP地址及其表示方法正确理解的学生可以在小组中成为知识的传播者。而整个小组也通过三个难度逐步加深的探索任务，从初中简单的IP地址概念，转向对子网掩码的作用、网络连通的条件等更深入知识的学习。

4.对比教学，探索新知

对比法是区别事物的首要方法，即将要研究的事物或现象和另一事物或现象联系在一起，在一定的条件下加以比较，从而确定它们的异同点，达到认识事物现象和本质的目的。对于学生因知识负迁移产生的前概念偏差，教师不妨让学生通过新旧知识的对比，来清楚地认识新知识的内容特征。例如，调查显示学生极易出现负迁移的知识点有网络协议与生活协议、IP地址与网址、计算机网络与因特网等。因此在教学中，教师可以通过举例分析相关概念的含义、作用、工作方式等，从而纠正错误的前概念。endprint