以“基于解析算法的問題解決”為例談如何讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生

吳倩　程建娜

隨著新課改的不斷深化，學(xué)科核心素養(yǎng)已經(jīng)成為教育教學(xué)改革的關(guān)鍵詞，信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)“是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)”，極大地豐富了學(xué)科的內(nèi)涵。新頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）認(rèn)為信息技術(shù)“已經(jīng)超越單純的技術(shù)工具價(jià)值，為當(dāng)代社會注入了新的思想與文化內(nèi)涵”。因此，高中信息技術(shù)課程的教學(xué)也不能僅滿足于學(xué)生體驗(yàn)操作和實(shí)踐應(yīng)用的表層價(jià)值，必須讓學(xué)習(xí)觸及學(xué)科本質(zhì)，重視學(xué)生思維的發(fā)展和能力的提升，實(shí)施深度教學(xué)，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生，以實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

如何能夠在高中信息技術(shù)課堂中，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生，引導(dǎo)學(xué)生深度理解學(xué)科知識內(nèi)涵，主動(dòng)建構(gòu)個(gè)性化的信息技術(shù)知識體系，形成信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)，成為迫切需要研究的課題。下面，筆者結(jié)合“基于解析算法的問題解決”的教學(xué)，嘗試分析讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生的策略。

● 對思維發(fā)展的深度培養(yǎng)

真正發(fā)生的學(xué)習(xí)是體現(xiàn)和反映學(xué)科本質(zhì)的。高中信息技術(shù)課的核心任務(wù)是提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，這是建立在以“計(jì)算思維”為本質(zhì)的學(xué)科核心素養(yǎng)上的。信息技術(shù)學(xué)科的學(xué)習(xí)必須圍繞“計(jì)算思維”開展，并讓形成的方法遷移到相關(guān)問題的解決中，才能讓教學(xué)滲入濃厚的學(xué)科精神和文化，使教學(xué)觸及學(xué)科本質(zhì)，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

1.追本溯源，讓思維由表及里

教師首先應(yīng)了解知識的本質(zhì)和內(nèi)核，追本溯源，讓思維由表及里，讓學(xué)生親身體驗(yàn)知識的發(fā)生、發(fā)展過程。

例如，在本課中，先讓學(xué)生結(jié)合教材中的體驗(yàn)探索活動(dòng)——自助式行人過街綠燈時(shí)長的最優(yōu)設(shè)置，經(jīng)歷人工使用解析計(jì)算解決問題的過程，即先分析出求解綠燈最短時(shí)長的相關(guān)因素，再請學(xué)生板書出解析式，最后結(jié)合現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果。其中，結(jié)合實(shí)際情況引導(dǎo)學(xué)生分析出“反應(yīng)時(shí)間”的已知條件，給出現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)中成人、老人和孩子的不同類型數(shù)據(jù)，學(xué)生需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行思考并作出選擇。在此基礎(chǔ)上，再思考計(jì)算機(jī)需要如何做，進(jìn)行算法設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)。

雖然是一個(gè)簡單的解析計(jì)算過程，教師還是要學(xué)生結(jié)合各種情況進(jìn)行分析，最大限度地讓學(xué)生投入到觀察、思考、操作、推理、抽象的活動(dòng)中去。學(xué)生在感受解決問題多樣化的同時(shí)，更從不同角度理解了解析的方法，并在人工計(jì)算和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化計(jì)算的對比活動(dòng)中，凸顯使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化計(jì)算來解決問題的優(yōu)勢。而這正是學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)思維走向深度的過程，也是學(xué)習(xí)真正發(fā)生的過程，學(xué)生不僅掌握了解析算法問題解決的過程和方法，而且理解了為何使用該算法解決問題。

2.類比遷移，讓思維由點(diǎn)到面

知識從來就不是獨(dú)立的，而是相互依存、相互關(guān)聯(lián)的。引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)的方法遷移到相關(guān)問題的解決，特別是真實(shí)問題的解決中，才是學(xué)習(xí)真正發(fā)生的結(jié)果。

例如，在學(xué)生掌握解析算法基本思想和編程實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生遷移知識去解決現(xiàn)實(shí)問題，做到學(xué)以致用。本課中，教師根據(jù)問題研究的類別和學(xué)生分層發(fā)展的需求，設(shè)計(jì)了兩類問題，即研究性學(xué)習(xí)中可能遇到的問題及現(xiàn)實(shí)生活中可能遇到的問題，每類問題都由基礎(chǔ)難度的任務(wù)情境和挑戰(zhàn)難度的任務(wù)情境組成，學(xué)生分小組分別實(shí)踐，再進(jìn)行交流。教師引導(dǎo)學(xué)生選取貼近生活的案例，從不同角度詮釋解析算法的核心，助力本課重難點(diǎn)的突破，如學(xué)生通過模擬手環(huán)計(jì)算消耗的卡路里數(shù)，探秘已有工具背后的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，學(xué)會科學(xué)地辯證地看待數(shù)字化工具。最后結(jié)合自身實(shí)際情況繼續(xù)思考還可以用解析算法解決哪些現(xiàn)實(shí)問題，再次引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比遷移來解決新的問題。

這樣的教學(xué)實(shí)現(xiàn)了基于知識本身的“點(diǎn)”走向基于實(shí)際應(yīng)用脈絡(luò)的“線”，并構(gòu)建出解決問題的系統(tǒng)“面”，最終幫助學(xué)生深刻理解解析算法的作用和價(jià)值，加深對解析算法思想的內(nèi)化，提升使用信息科學(xué)的方式解決日常問題的意識。

3.回顧反思，讓思維由淺入深

反思、批判均是影響學(xué)生高階思維發(fā)展的重要因素。教師要引導(dǎo)學(xué)生回顧、再現(xiàn)學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，主動(dòng)反思、總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)對一類知識的深度理解，促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。

例如，本課中對使用解析算法設(shè)置最短綠燈時(shí)長的問題解決過程的回顧，是理解解析算法核心思想的關(guān)鍵，由學(xué)生自己梳理更能加深和內(nèi)化對思想的理解，特別是對問題解決過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤的反思，凸顯了解析算法構(gòu)建恰當(dāng)解析式和轉(zhuǎn)換為正確程序表達(dá)式的重要。

● 對教材資源的深度研究

1.深研教材找準(zhǔn)著力點(diǎn)

課堂上讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生的前提是教師對教材的深度研究、全面把握、融會貫通。進(jìn)行教材分析的基礎(chǔ)是深刻理解課程標(biāo)準(zhǔn)，只有借助課標(biāo)的指導(dǎo)，才能理解編者的意圖，把握教材實(shí)質(zhì)，找準(zhǔn)讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生的著力點(diǎn)。

2.依托單元項(xiàng)目開展學(xué)習(xí)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為信息技術(shù)教學(xué)實(shí)施的有效手段，能夠有效整合學(xué)習(xí)內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生深度參與，鍛煉學(xué)生解決問題、深度思考以及創(chuàng)意創(chuàng)新的能力，從而落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

例如，在本課的教學(xué)中，就是以單元項(xiàng)目“編程控?zé)衾鲂小钡膶W(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，提出完善項(xiàng)目功能的問題，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，理解解析算法的基本思想。在課堂最后，回歸項(xiàng)目學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考，在添加了設(shè)置最短綠燈時(shí)長的基礎(chǔ)上，考慮如何配置合理的信號燈時(shí)長，并要求學(xué)生課下繼續(xù)思考以及查閱資料，進(jìn)一步完善項(xiàng)目。

● 對學(xué)習(xí)過程的深度關(guān)注

1.問題引發(fā)真思考，構(gòu)建知識

以問題為核心和載體組織教學(xué)，能夠引領(lǐng)學(xué)生的思維走向深處。

例如，本課中的活動(dòng)一中，教師先提問“設(shè)置最短綠燈時(shí)長和哪些因素有關(guān)”，再追問“已知條件和求解目標(biāo)之間的關(guān)系是什么”，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生完成問題分析，接著圍繞“計(jì)算機(jī)如何解決問題”進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，最后編程實(shí)現(xiàn)。以問題引導(dǎo)的方式，讓學(xué)生思維層層發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)問題的解決和知識的構(gòu)建。

另外，在活動(dòng)二中，每個(gè)任務(wù)完成后都設(shè)置了問題思考，激發(fā)學(xué)生遷移知識的能力，在回答問題的過程中，提升學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)或抽象出相關(guān)問題的信息意識，如從教材案例“自由落體小球求解問題”的解決引發(fā)更現(xiàn)實(shí)的“基于自由落體原理的反應(yīng)尺測量如何實(shí)現(xiàn)”的問題思考，從“研究提升投籃技巧”案例中編程繪制了投籃拋物線引出“如何使用該程序研究提升投籃技巧”的思考問題，以此為學(xué)生打開一種基于數(shù)據(jù)研究的視角，提升數(shù)字化勝任能力。