认知工具
认知工具的定义最早是由戴瑞(Derry)在1990年提出，他指出：“认知工具是一种支持、指引、扩充使用者思维过程的心智模式和设备。”1996年，乔纳森（David H.Jonassen）在《课堂中的计算机：支持批判性思维的认知工具》（Computer in Classroom: Mindtools for Critical Thinking）一书中对信息技术的认知工具作用描述为：“利用计算机应用程序，使学生对正在学习的学科内容进行建构性地、高级地、批判性地思考。”朱亚莉在2005年的《智能主体一一一种新型的认知工具》一文中也提到：认知工具是一种能直接作用于人类的认知活动、降低认知难度的智力方法或技术设备。
从教学的角度思考，我们可从上面的定义中总结出：认知工具就是在学习中降低学生认知难度的智力方法和帮助学生进行认知处理的计算机支持技术；认知工具对学生的认知发展具有很强的支持和促进作用。
三、基于信息技术的认知工具的分类
乔纳森对基于信息技术的认知工具的分类影响最为广泛，他把各种对学习有支持作用的信息技术认知工具分为以下六类：
（1）语义组织工具（问题或任务表征工具）：语义组织工具有助于学生对他们已了解的和正在学习的内容进行分析和组织；
（2）静态/动态建模工具：静态/动态建模工具有助于学生描述概念间的关系；
（3）信息解释工具（信息收集工具）：信息解释工具有助于学生获取信息和处理信息；
（4）知识建构工具：知识建构工具可以帮助学生反思对概念的理解，而且还可以让学生掌握了作为设计者所需的各种技能；
（5）交流合作工具（协同工作工具）：交流合作工具有助于学生对于问题进行交流学习，培养学生的社会性合作能力；
（6）绩效支持管理工具与评价工具。
四、常见的认知工具介绍
1、数据库
数据库系统是一种有效的认知工具，属于语义组织工具。数据库的建立和操作本身就是一种建构的过程，即学生积极地参与知识表示的过程。学生可利用数据库系统进行分析和组织学科内容，在概念之间进行联系，建立字段和记录以反映这些联系等，这些都是对信息进行思考、处理的过程，使得学生更有效地理解学习的内容。
将数据库运用于实际学习中大概可分三个不同的层次，最简单的应用就是老师建立好数据库，让学生加入数据，例如，在课堂上，要求学生查阅教材或网络，寻找有关多媒体信息的分类、文件格式、文件大小、应用范围等特征信息，并将相关信息填入老师建立的空数据库中；第二个层次就是由学生自己建立有关多媒体知识数据库，这是一种较为复杂的活动，学生需要建立数据结构(确认各字段)，查找相关信息，将信息插入到适当的字段和记录中；第三个层次，为了更好地应用数据库，学生需要查询数据库和对数据库进行排序等，以便对学科知识的查询做出应答，或者确定知识间的相互关系，进行推理等。
2、概念图
概念图是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，是把人脑中隐形的知识显性化、可视化，便于思考交流和表达，属于问题/任务表征工具。常见概念图工具包括Inspiration、Kid-spiration、Mindmanager、CmapTool、
MapMaker、MindMapper和ThinkingMaps等，其中Mindmanager、Inspiration最常用。
教师可以使用概念图工具来辅助教学设计，整理教学思路，设计出更为新颖、有效的教学方法。而学生则可以方便地把头脑中概念的层级式空间表征及其相互关系用节点和链接绘制出直观的概念图，这种绘制概念图的学习策略有助于学生用概念网络的形式把正在学习的各种概念加以联系，标识诸多概念间的关系，以及描述概念间关系的本质。
通过比较在不同时间先后建立的几个概念图，学生可以评价他们思维的变化，此时概念图工具就是一种学生学习的评价工具。因此，使用概念图工具能反映出学生的知识建构过程。它对于提升学习者认知能力的功能非常显著，所以，在中小学的教学中应大力推广，广泛使用概念图工具。
3、电子表格
电子表格属于动态建模工具，是计算机化的数字记录跟踪系统，由行、列标识的单元格组成的矩阵就是一张电子表格。每个单元格中可填入数值、公式或函数。电子表格也可以作为认知工具，增强学生的心智功能。电子表格可以做出用计算表达的数学模型，通过把隐含的逻辑关系呈现给学生，促进学生对相互关系和过程的理解。电子表格经常在数学课、化学课、物理课中用于计算数量关系，也可以在社会学、生态学的教学中使用。电子表格是灵活的认知工具，能够用来表示、反映和计算数量信息。建立电子表格需要学生进行抽象的推理，并成为规则的制定者。
4、Flash、Photoshop、Painter等知识建构工具
信息技术环境下，有助于学习者知识意义建构的工具平台非常多，如可以利用汉字输入和编辑排版工具，培养学生的信息组织、意义建构能力；利用“几何画板”、“Flash”、“Painter”等工具，培养学生创作作品的能力；利用信息“集成”工具，培养学生的信息组织、表达能力与品质；借助网页开发工具，学生可以制作属于自己的网页，有利于培养学生对信息的甄别、获取和组织能力。
5、QQ、公告板等交流合作工具
随着通讯技术、网络技术的发展，各种基于网络和计算机的同步或异步交流环境开始出现在课堂中，它们可以支持学习的社会性协商过程，如QQ、电子公告板等。利用这些远程通讯，可以支持学生间的人际交流、信息收集。在线交流合作工具使学生以有意义的方式参与交流，为了做到这一点，他们需要解释信息，考虑适当的反应和作出连贯的回答。学生不能只记忆老师告诉他们的知识，他们需要就讨论的课题发表自己的观点。
五、认知工具教学是信息技术课的核心
1、信息技术作为学生学习的认知工具
在信息技术与学科课程整合中，信息技术作为学生学习的认知工具是信息时代中占主导地位的课程学习方式，把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，即利用信息技术作为课程学习内容和学习资源的获取工具；作为情境探究和发现学习的工具；作为协商学习和交流讨论的通讯工具；作为知识构建和创作实践的工具；作为自我评测和学习反馈的工具。在学科教学中，学科知识是主线，占主导地位，信息技术是辅助地位，然而在信息技术教学中，则相反，学科知识是辅助地位，信息技术占主导地位，学生学会利用认知工具学习成为信息技术课的主要任务和目标，在信息技术课中应以认知工具的理论为指导，加强认知工具教学，促进学生认知发展。
2、信息技术课是认知工具学习的主阵地
既然信息技术作为学生学习的认知工具的地位已基本确立，信息技术课自然而然就成了学生学习认知工具的主阵地，理当应负起培养学生学会利用认知工具学习的重任。这也使得我们要重新思考现行的信息技术课程的安排和设计是否能适应这一要求，老师的教学方法、教学思想和教学理念是否转变过来。因为，在现行的信息技术课程中，几乎没有对认知工具的学习进行系统的设计和安排，就目前深圳市的课程而言，课程体系基本上是按照对信息的获取、加工、管理、表达与交流为线索来组织的，对认知工具缺乏科学的认识和定位，导致在教学中重视不够，对促进学生认知发展没有达到良好的效果。所以，目前我们面临着一个很重要的问题：怎样来设计基于认知工具的信息技术课程？这是一个高层次的问题，是课程设计人员主要考虑的问题，作为一个基层的老师，我们应在自己能够把握的情况下，对自己的教学做一些改进，尝试用认知工具的理论指导自己的教学，以至于能达到更好的教学效果。
3、添加一些认知工具到课程中
由于现行课程对认知工具教学缺乏系统的设计和安排，有一些好的认知工具还没有加入到课程中，如概念图工具、金山词霸电子词典等，这些工具对学科教学有很强的支持作用，必将得到大力推广和广泛应用，理应加入到课程中，进行系统学习。现在课程中的很多软件也必须要重新定位和思考，如数据库、电子表格等，它们都是非常好的认知工具，不仅是要加强对工具本身的教学，还应在平时的教学中多加运用，以实际教学应用做示范,促进学生的对认知工具的学习。
六、对认知工具的教学应注意哪些要点
1、让学生学会利用认知工具学习
以前，在信息技术课中学生对软件学习的目的性很困惑，感觉学这些工具软件没什么用，好像跟自己的学习生活联系不大，实际上产生这种困惑的原因就是为技术而学技术，技术发展又很快，结果反被技术控制。利用认知工具学习是指学生与计算机形成智能伙伴关系，使学生积极地参与到认知工具所提供的学习任务中，有效提升由学生和技术组成的联合系统的性能。换言之，当学生利用认知工具来进行学习时，他们就不再被技术所控制，而是提高了计算机的性能，计算机也提高了学生的思维和学习水平。因此，在进行认知工具教学时，应让学生多思考怎样利用它来进行学习？怎样利用它来提高自己的学习水平，并应用到实际的学习中去？强调信息技术与学科整合，不能简简单单从形式上、内容上的整合，而是要从思想上、理念上强调信息技术作为学生学习的认知工具的作用和地位。如对概念图工具的学习，学生不能单纯地为掌握这个技术而机械地学习，而是，在学习概念图工具的同时，更多的是学习怎样把它应用到其它知识的学习中去，让它成为以后学习的伙伴，提高自己的学习水平。
2、强调学生的主体性，即学生是设计者
学生利用认知工具，为建构知识基础所进行的知识表征、问题分析、逻辑推理和信息的组织加工等设计活动，都是有意义的学习活动。利用认知工具，学生习得知识和整合知识的过程，就是一个建构知识的过程。认知工具使学生在建构知识的过程中反思他们对知识的理解，而不仅仅是只关注于客观知识的呈现，学生是自我监控的。因此，学生在利用认知工具学习时，其自主性很强，在利用认知工具建构知识时，其自身又是学习的设计者。如当学生在建立数据库时，他们就在建构自己对学科知识的理解，自主设计知识概念间的关系，以及对数据的分析和逻辑推理等。需要强调的是，学生利用认知工具不是自然而然、非常轻松的
过程，相反，认知工具常常要求学生更加努力地思考学科领域内容，并能产生一些不借助认知工具就无法产生的想法和结论。那么在进行认知工具教学时，要清楚地认识到这一要点，在安排任务时要充分考虑学生的实际学习需要，调动他们的主动性，让他们参与到学习的设计中来，在做中学，在实践中学习。
3、必须适应学生的认知发展水平
每一类认知工具在学生认知活动中所起的作用是各有侧重点的，认知工具对学生的心智能够得以补充和扩展，其前提是必须要适应学生的认知发展水平。在认知工具教学中教师不仅要正确把握每种认知工具在学生认知活动中的哪些方面能起到支持和扩展作用，还要清楚认识到学生处在认知发展的哪个阶段，熟悉他们的认知特征，使两者相适应，才能达到最佳的教学效果。
4、培养学生的批判性思维和反思能力
信息时代要求学习者具备批判性思维和反思能力，以有效利用信息来解决实际问题。反思能力是一种涉及批判性思维、选择决策和自我管理等多方面的综合性的能力。它是自我调节和元认知能力的重要表现。反思是影响学生自我学习能力的一个重要的因素，是个体在分析自我经验、监控和评价自我行为的基础上,根据某种标准对自身的经验和行为所进行的批判性的思考，是学生学习的高阶思维能力。
利用认知工具学习对学生的反思能力的培养有很强支持作用，认知工具能清楚记录学生的学习状态，帮助学生进行决策选择，辅助管理学生的学习行为等，这些都是学生进行反思性思维所需要的外部支持。在进行认知工具教学时，应培养学生的反思能力，使学生养成良好的思维习惯，充分发挥认知工具对学生学习的支持作用。
5、注意认知工具并不是智能工具
认知工具并不能担任教师或专家，不能对学生需要哪些类型的学习和需要怎样学习作出指导，它只是拓展学生认知活动的心智方法，认知工具本身缺乏智能性，它依赖学生来提供智能，而不是由计算机来提供。这就意味着规划、作出决策和对学习进行自我调控是学生自己的职责，而不是计算机的职责，但是，认知工具可以成为促进学生反思、讨论、解决问题的强大助推器。学生利用认知工具学习是自主的，是不被认知工具控制的。
七、结束语：
认知工具是在学习中降低学生认知难度的智力方法和帮助学生进行认知处理的计算机支持技术，对学生的认知发展具有很强的支持和促进作用。信息技术课是学生学习认知工具的主阵地，应以认知工具理论为指导，加强认知工具教学，促进学生认知发展。