高中生对“信息系统”的认知状况调查与分析
在教育部即将公布的《高中信息技术课程标准》中包含了“信息系统与社会”模块，该模块将信息系统作为一个崭新的内容写入新课标。信息系统与数据、算法和信息社会一起成为高中信息技术课程标准中的大概念，并成为高中信息技术课程培养的核心目标。教师只有知道了学生对“信息系统”的认知起点状态，明确从起点到达目标的距离，才能够进行有效的教材设计与开发和高效的教学设计与实施。因此，教师有必要对高中学生对“信息系统”的认知状况进行调研和分析，从而为后续的工作奠定基础。
● 研究过程
信息系统内容主要是在新版本课程标准必修二“信息系统与社会”模块中，它的两个分支概念是：信息系统的组成和信息系统的工作过程。本文研究高中学生对“信息系统”的认知状况主要是通过对这两个具体概念的调查而获得的。研究学生前概念主要有概念图、访谈、二段式诊断测验三种方法。考虑到研究的可实施性，笔者采用了二段式诊断测验方式探查学生关于“信息系统”存在的前概念。首先，笔者根据概念和学习者的特点，设计了针对这两个概念的开放式问卷，在征询相关专家意见之后，进入上海市N高中对高一年级的30名学生进行了测试，并对测试的结果进行了归类分析。在分析的结果上，笔者进行相应的假设，形成了一般二阶测试卷，进入上海市J高中进行调查，第二轮被试学生共有46名。因此，笔者获得了学生关于“信息系统”大概念下“信息系统的组成”和“信息系统的工作过程”两个小概念的前概念和相应理由。具体问卷内容如下页表1、表2所示。
● 研究结果
1.“信息系统的组成”调查结果
关于“信息系统的组成”问题，一阶调查有接近80%的学生选择了B选项，只有10.9%的学生选择了正确选项A，有10.9%的学生选择了不包含用户和计算机的C选项。
选择正确选项A选项的一共有5名学生。其中，2人（占4.35%）给出的理由是“需要一定的流程”；1人（占2.20%）给出的理由是“有输入的人，还有介质”；有2人（占4.35%）给出的理由是“只有人参与这个系统才有意义”。根据学生们给出的理由，可以认为这10.9%的学生对这一概念的理解属于基本科学层面。学生知道信息系统工作需要一定的流程，流程对应着相应的组成部分。学生们认为信息系统整个流程需要人参加，只有用户参与进来，系统才能够算是完整的。虽然给出理由的表述语言缺乏规范性，但可以认为他们对此概念有了比较全面的理解。
选择B选项的一共有26名学生，占总数的78.2%。其中，12人（占26.1%）给出的理由是“由硬件、软件、信息、输入输出方式组成”；13人（占28.3%）给出的理由是“系统可以无人操作”；8人（占17.3%）给出的理由是“计算机是必要的”；3人（占6.5%）给出的理由是“系统由软件查找数据并输出”。信息系统的工作离不开“人”这一主体，但是在日常生活中，人们经常会忽略“人”作为信息系统的一部分。从学生给出的理由可以看出，他们主要从自身经验和主观感受上认为信息系统中不包括用户，但是需要计算机硬件，认为小明（用户）不属于信息系统的组成部分，认为系统没有“人”的操作也能正常运行。
选择C选项的一共有5名学生，占总数的10.9%。其中，1人（占2.20%）给出的理由是“系统只有通过管理软件与信息才能运行”；1人（占2.20%）给出的理由是“管理信息”；2人（占4.30%）给出的理由是“小明是系统实验者，计算机是系统中一种使用物体的媒介”；1人（占2.20%）表示不知道选择该项的原因。选择C选项的学生认为用户和硬件都不是信息系统的组成部分。但是从给出的理由中可以看出，有部分学生知道用户和硬件在信息系统中的作用，对于信息系统的组成的理解认知不全，过于片面。学生们给出的理由描述了他们所理解的信息系统工作过程，根据这些工作过程进而推导出信息系统的组成，他们所理解的工作过程来自原有的生活经验。
表1 开放式问卷及调查结果
表2 一般二阶问卷测试题
综上所述，对于“信息系统的组成”这一概念，78.2%的学生认为信息系统的组成不包含用户（B选项）；10.9%的学生认为信息系统的组成不包含用户和硬件（C选项）；共有89.1%的学生对“用户”这一信息系统的组成要素存在较大的认知偏差。原因在于，学生以日常生活体验中获得的认知为依据，从中归纳出“人”作为信息系统的操作者，不属于信息系统的组成，导致概念理解偏差。选择了正确选项的学生对“信息系统的组成”这一概念的认知属于比较科学的层面，但其概念结构的内在机制还需要做进一步的探索。
2.“信息系统的工作过程”调查结果
本道题有52.2%的学生选择了不包含“控制”环节的D选项，10.8%的学生选择了不包含“控制”和“存储”的B选项，37.0%的学生选择了正确选项A，正确率较高。
选择正确选项A选项的总共有17名学生，占总数的37.0%。其中，10人（占21.80%）给出的理由是“信息系统应具备调用信息和输入输出等功能并进行处理，需要控制”；2人（占4.35%）给出的理由是“查找和借阅都需要存储，而输入和输出是最基本的”；还有5人（占10.90%）给出的理由是“我认为是这样的”。从中可以看出，选择A选项的学生中有21.8%的学生能够给出相对完整的理由，可认为他们属于基本科学层面；有10.9%的学生没有给出明确的理由，4.3%的学生给出的理由中没有说明“控制”环节，根据后期对部分学生的访谈，发现有3位学生选择本选项是“凭感觉”，其他2位学生在头脑中有这一概念但不能清楚地表述出理由。
选择B选项的一共有5名学生。其中，2人（占4.35%）给出的理由是“输入信息，计算机查找匹配信息，最后输出信息”；2人（占4.35%）给出的理由是“无需存储”；1人（占2.20%）直接表示不知道选择该项的理由。总共有10.8%的学生选择了B选项，他们认为在信息系统的工作过程中不需要“存储”和“控制”。从给出的理由可以看出，学生主要从生活中的经验归纳信息系统的工作流程，对“信息系统的工作过程”概念认知不全面。
选择C选项的一共有24名学生。其中，12人（占26.10%）给出的理由是“输入书名—电脑处理信息—从存储中找出目标—输出”；6人（占13.00%）给出的理由是“处理信息”；有6人（占13.00%）表示不知道选择该项的理由。有一半的学生给出他们理解的信息系统工作过程中不包括“控制”。13.0%的学生将信息系统的工作过程简单地理解为“处理信息”，混淆了“处理信息”和信息系统工作过程。
综上所述，对于“信息系统的工作过程”这一概念的认知，三分之一的学生持有的概念属于基本科学。但三分之二的学生认为信息系统工作过程不包括“控制”，学生对于“控制”这一过程存在较大的认知偏差。究其原因，学生在日常生活中所接触的信息系统工作过程的“控制”环节表现不明显，导致他们在日常生活中缺乏体验，对此概念没有认知。
● 教学建议
关于“信息系统”认知状况的调查结果表明，高中学生对于“信息系统的组成”和“信息系统的工作过程”这两个概念都存在比较大的认知偏差。信息系统下的两个分支概念“信息系统的组成”和“信息系统的工作过程”都涉及程序性学习内容。因此，教学时，教师可以采取学生实验的方式。在实验过程中，学生的亲身体验与自身原有的旧经验之间产生认知冲突，教师如能充分调动学生的学习热情和学习兴趣，将使他们获得认知的重构及概念转变。
学生实验的设计是信息系统实验教学设计的重难点。笔者认为，学生实验设计可从模拟信息系统的组建出发，让学生自己动手搭建一个小型的信息系统。学生实验的“小型信息系统”需要完整并且明显地包含有信息系统组成的五个部分和信息系统的五个工作过程。学生在搭建的过程中，体验系统搭建和工作的过程。每位学生都能通过观察、设计、制作、试验等活动获得丰富的“操作”体验,并能从原来的感性体验上升到动手操作后的理性认识，在学习的过程中不仅能够知其然，还能知其所以然。
信息系统是高中信息技术课程中一个崭新的内容，教师在进行信息系统有关内容教学时必须要从学生认知的前概念入手，从转变学生原有的认知偏差开始设计有效教学。只有如此才能够真正地做到有的放矢，赋予学生丰富的体验和深度的理解，使其获得最为有效的学习效果。
