教育信息化环境下的个性化知识构建研究

摘要：为适应教育信息化的快速发展和校园软硬件信息化环境的建设成果，从学习者的知识建构出发，探索信息技术在促进迁移性知识的形成和培养创新能力上与传统课堂相比所具有的优势和特点。讨论知识整合和元认知视角下的信息技术促进人才培养质量问题，提出以个性化教学为主体的信息技术应用策略。在信息化教学环境中，通过揭示概念要点间的语义关联，帮助学习者利用自身的认知体系来解释和演绎新信息，从而完成个体的知识建构。

关键词：教育信息化；个性化教学；元认知；知识建构；可视化

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）24-0172-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

近年来，教育信息化在我国取得了长足的发展。《国家中长期教育改革和发展纲要》指出，教育信息化应当作为促进国家的教育现代化的推动力量，带动中国教育的改革、创新和发展。在政策推动下，教育信息化的软硬件建设已初具规模，学校的信息化教学环境已经基本形成[1]。针对这样的现状，学者们提出了教育信息化发展新阶段的目标是通过信息化环境促进外在学习手段的改变，引起学习组织形式和学习主客体关系的变化，最终导致教学和学习模式质的变革[2]。从学习者的角度来看，这种变革应促进学习者在信息化教学环境中开展深层次的学习，最终具备以信息处理能力、合作能力和新知识的学习能力为主体的知识创新能力[3]。本文试图从学习者知识建构的视角出发，探讨信息技术手段在创新能力培养方面较传统课堂教学具备的优势和特点，从而总结出在信息化教学环境中改变教学模式的策略和方法。

1 迁移性知识的形成

从知识建构的角度来看，信息化环境对学习者创新能力的培养可以通过为学习者带来“有意义”的知识建构来实现[4]。这样的知识建构要求学习者不仅要能记忆所学的知识，更要能够灵活地运用这些知识去解决新问题。同时，学习者在后续的学习中能利用这些知识要点来构建新的科学理解和认知。这样的知识建构也被称为迁移性知识，它具有灵活的知识架构和知识组织方式，该架构下对概念要点的认知可以被用来组织和诠释新的信息。同时，迁移性知识的形成还要求学习者具备在不同学习主题下开展意义建构的认知技能。在学习过程中，这种认知技能的养成要求学习者能够主导其学习活动和进程。例如，学习者可以自主地选择学习时间、完成学习任务的方式等。与传统课堂教学模式不同，这是一种个性化的教学模式。这种需求的本质来源于学习者对自身知识状态的准确认识，并使用有效的学习手段和策略来获取自己需要的信息。这些信息正是针对学习者个体的知识缺陷，是其建立完善科学认知所必需的。

教育信息化对学习者迁移性知识形成的帮助应当体现在个性化教学模式的促进和支持上，使学习者深入到学习活动中，并且有能力选择更有效率的学习方式来开展学习。教育信息化环境下的个性化教学模式可以从以下两个方面发挥其优势。首先，信息技术的支持可以使学习者的学习活动以核心概念为中心来展开，从而促进学习活动中包含更多的知识整合行为。这些行为能帮助学习者明确学习过程中相关信息的语义关联，形成当前所学主题下的深度科学认知和灵活知识架构。其次，在信息化教学环境中，技术可以支持学习者准确地把握自己的知识状态，从而明智地选择有效的学习路径和学习内容。

2 知识整合

迁移性知识的形成不仅要求学习者把学习活动聚焦在当前学习主题下的核心概念上，还要求他们找到这些核心概念与自己已有知识的关联，以便形成完整的知识体系和基于这些知识的推理演绎能力，这样的过程被称为知识整合。知识整合是学习者通过对新收集信息采取联想、推理、演绎等手段，运用自身的知识体系，找到这些信息之间内在的语义关联，形成完整的知识结构的过程。该过程中的推理演绎手段不同于一般阅读过程中自发的演绎思维，而是学习者能有意识地从不同来源中获取核心信息，建立关联和意义建构[5]。对学习者而言，这是一种更加策略性的认知过程，要求学习者不仅能理解相关信息的字面含义，更要能够发现信息要素间深层次的内在关联。由此可见，知识整合是学习者形成迁移性知识的关键步骤和决定性因素。

由于学习者知识水平和认知能力的局限，学习者常常很难意识到不同信息间的内在关联，更无法有效地把相关信息整合到一起形成有机的知识整体。特别是在现有教育体系下，学习者所用到的教学资源是多种多样的，包括统编教材、校本课程资源、教辅材料等。这些资源来自不同的作者，有不同的教学目标和理念，知识的表达形式各异，教学风格也不尽相同。这些资源的多样化和异质化对学习者发掘不同信息来源间的知识关联，完成知识整合过程提出了更高的要求和挑战。因此，教育研究人员需要寻求有效的方法和手段来帮助学习者完成对异质化信息来源的知识整合，以保证他们能充分地利用现有的学习资源，构建完整的科学认知。

信息技术在此的优势是它可以通过对教学资源的数字化和智能预处理，以信息化的方式向学习者呈现教学资源，并向他们揭示资源间的内在关联。在信息化学习环境中所存储的教学资源都用元数据的方式对资源的格式、教学形式、知识要点和教学目标等都作了详尽的描述。这些元数据为信息化教学环境选择适当的教学资源以及向学习者呈现资源间的关联提供了技术支持和保障。信息技术对知识整合的支持可以通过建立教学资源中知识点和学习者自身知识体系间的联系来实现。例如，信息化环境可以依据学习者个体的认知状态和知识缺陷向学习者推送相关的教学资源。这种推送方式不是简单地把整个教学资源发送给学习者，而是用学习者知识体系中的概念要点来标记和组织教学资源的内容。这种推送方式是从学习者个体认知状态出发向其揭示不同资源间的内在知识关联，是以学习者当前的认知水平和学习主题为基础的个性化教学服务。它试图找到学习者自身知识体系、当前学习主题的相关概念以及教学资源中包含的知识概念三者间的最大化交集。它通过使用教学资源所呈现的核心信息把学习者已经掌握的知识和学习者需要掌握的知识间的概念化缺口联系起来。学习者在获取这些异质化信息时，能够把它们与学习主题内的概念要点联系起来，从而成功地把这些信息整合到自身的知识体系中。

元认知是指在学习过程中学习者能有意识地将自身的知识状态与理想化的认知目标做比较来评估自己的学习进展。学习者的元认知活动，是在评估自己在这个学习主题下知识理解的准确性和完整性。元认知的结果能够为学习者选择适合自己认知需求的学习活动和学习内容提供有帮助的线索，从而促进迁移性知识的形成。然而实践证明，普通学习者的元认知能力是相当有限的，在学习过程中往往不能有意识地对自身知识状态进行评估。为提升元认知能力，需要学习环境对学习结果进行提示，促使学习者对自己学习行为成果进行解释和论述。在传统课堂教学模式下，这些方法的实施有一定困难。主要原因在于传统教学模式对学习者认知状态获取存在滞后性。反观信息化学习环境，它的天然优势在于其能在学习进程中实时获取学习者的学习成果数据而不必等到学习完成后。信息化学习环境对元认知的支持方法是在学习开展过程中对学习者输出的阶段性学习成果进行实时地获取和分析，在此基础上给出个性化的引导和反馈[6]。学习者是在学习过程中被提醒需要对某个知识点的学习进行重新审视和检查，能让学习者更准确地审视自己的认知状态，决定下一步的学习方向。

3 个性化教学策略

前面从知识整合的角度分析了信息技术支持下的个性化教学模式在促进迁移性知识的形成和创新能力培养上的优势。在此基础上，本文提出运用信息技术变革教学模式，实现个性化人才培养的策略，为今后的教育信息化建设和信息化教学工具开发等相关工作提供参考。

3.1 延伸策略

在学习过程中学习者常常发现来自不同教学资源和学习情境下收集到的信息间存在矛盾和不一致，这些信息要点和自己已有的科学理解存在冲突。在这种情况下，学习者往往只能用死记硬背的方式把这些知识要点记下来，很难利用它们来构建和整合形成新的知识架构，也无法利用它们来解决新问题。这种由于学习过程中发生的信息冲突而导致的死记硬背的学习方式对于深层次学习和迁移性知识的形成是非常不利的。这种冲突和不一致的主要原因有两个方面：一是学习者对在新情境下所收集的信息存在理解上的错误和偏差。二是学习者不能正确地运用已有的知识体系来帮助理解新的概念信息。针对这两种情形，本文提出信息化教学环境下的延伸策略，通过把学习者收集到的新信息和学习者已有的知识体系中的概念建立知识关联的方式来为学习者的信息搜索和知识建构过程提供支架帮助。其目标是把学习过程中的新信息变为学习者已有知识体系的延伸和扩展。该策略指出信息化学习环境利用现有的人工智能技术，从学习材料中提取相关的核心概念和知识要点。通过对学习材料中知识要点和个体学习者的知识体系的zfmLH7I2UPwZ8+LQp4J9BA==对比，以认知唤起的方式提示学习者这些知识要点和自身已有知识体系的内在联系。通过这种个性化的知识关联方式，把学习过程中新收集到的信息和学习者自身知识体系间的内在语义关系明确化，帮助学习者正确地利用自身的知识架构来解释和演绎新信息，最终消除新旧知识间的矛盾冲突，顺利完成知识建构。

3.2 可视化策略

把知识概念用图形化的方式呈现出来是认知发展过程中很重要的策略和方法。特别是在学习者的科学知识体系的形成过程中，图形化的表达可以向学习者揭示哪些概念是构建当前的知识体系所必需的，概念间的关系是什么，从而帮助学习者确定需要进一步深入学习的知识概念以及采取的学习策略和方法[7]。这种关系的把握也正是学习者构建情境模型和形成迁移性知识的关键[8]。因此，可视化策略提出信息化学习环境通过图形化的方式向学习者呈现信息化教学资源，以形象直观的方式揭示概念要点间的知识关联。另外，信息化环境通过对学习者个体知识体系的可视化，可以帮助学习者了解自身知识体系和学习过程的关联，以及可能存在的错误概念和认知偏离，实现对学习者的个性化教学支持。

3.3 背景策略

背景策略指出，信息化学习环境可以使用与传统课堂不同的知识组织和呈现方式，向学习者揭示各个学习材料间的内在关联结构。这种信息化知识呈现方式可以帮助学习者准确把握学习材料提供的信息和学习主题背景间的联系。在传统课堂中，教学资源是按照一定的知识单元结构来组织的。这个知识单元可以是课程的一个章节，也可以是课程标准中的一个技能要点。当学习者选取对应的知识单元时，该单元内的教学资源按顺序向学习者呈现。这种组织方式体现的是教学资源包含于该知识单元，却没有表达出教学资源之间的内在知识关联，以及资源和当前学习主题下各知识点间的语义关联。背景策略提出在信息化环境中使用教学资源的自组织呈现方式。这种呈现方式不再以知识单元为中心来组织资源，而是把每个教学资源作为平等的中心节点来对待，节点与节点间通过资源在学习主题下的语义关联自动组织和生成链接结构。通过标签的形式向学习者表明各个资源间存在的语义关联以及资源和学习主题间的关系。这种自组织结构可以随着学习过程的进行和学习主题的转移而动态地形成和演变。由于这种自组织结构是随学习者个体学习进度的深入和学习兴趣的变化而发生改变的，背景策略也为实现个性化的教学模式提供了支持。

4 结论

针对教育信息化建设过程中存在的信息技术应用不足问题，本文从学习者的迁移性知识形成出发，就信息技术在学习者知识整合能力养成方面与传统课堂的教学模式进行了对比分析。在此基础上总结出了以个性化知识建构为主体的信息技术应用策略。这些策略方法真正贯彻实施到教学中还需要信息化教学产品研发人员和一线教师共同展开进一步的探索和实践，以实现信息化对教育带来的实质性变革和提升。

参考文献：

[1] 夏立新，杨宗凯，黄荣怀，等.教育数字化与新时代教育变革（笔谈）[J].华中师范大学学报（人文社会科学版），2023，62（5）：1-22.

[2] 桑新民，刘永贵，梁林梅，等.教育信息化新阶段的战略思考与顶层设计研究论纲——教育技术学专业创新发展的机遇和挑战[J].电化教育研究，2011，32（3）：5-13.

[3] 黄荣怀.教育信息化助力当前教育变革：机遇与挑战[J].中国电化教育，2011（1）：36-40.

[4] 杨晓娟.网络教学中教师整合技术的学科教学知识建构之作用机理研究[J].山东师范大学学报（社会科学版），2023，68（4）：90-99.

[5] 王学男，赫晓丹.教育治理视角下我国教育信息化建设政策与成效分析[J].基础教育参考，2021（4）：7-11.

[6] 龚德英，刘电芝，张大均.元认知监控活动对认知负荷和多媒体学习的影响[J].心理科学，2008，31（4）：880-882.

[7] 伍国华，李克东.知识可视化教学应用的元分析研究[J].电化教育研究，2011，32（12）：84-90.

[8] 岑健林.可视化教学的研究与探索[J].中国教育信息化，2022，28（7）：41-49.

【通联编辑：王 力】