思維可視化工具在小學信息技術(shù)教學中的應(yīng)用探究

高　鷹

思維可視化工具在小學信息技術(shù)教學中的應(yīng)用探究

高鷹

（江蘇省常州市武進區(qū)星辰實驗學校,江蘇常州213161）

學生核心素養(yǎng)的發(fā)展是當代教育改革的主題，在進行教學的過程中，教師需要運用科學的方法對教學進行設(shè)計。本文基于劉濯源教授的可視化思維策略，對在小學信息技術(shù)教學實踐中實現(xiàn)學生信息技術(shù)核心素養(yǎng)發(fā)展進行闡述，旨在促進學生信息素養(yǎng)的提升。

核心素養(yǎng)；思維可視化；深度學習

信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)由信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個核心要素組成。通過學習，培養(yǎng)學生深刻的、敏捷的、嚴謹?shù)?、靈活的、富有創(chuàng)造性的思維能力。但在傳統(tǒng)教學中，學生在學習過程中獲得思維發(fā)展訓練的機會很少。更糟糕的是，思維過程是不可見的，如何把本來不可視的思維呈現(xiàn)出來，使其清晰可見？如何挖掘和呈現(xiàn)知識背后的思維規(guī)律并幫助學生掌握，從而使學生對知識與技能的理解更深入、更滲透、更系統(tǒng)？本文主要基于思維可視化策略，結(jié)合教學實例說明如何開展高效教學，提高學生計算思維，進而提升信息素養(yǎng)。

一、透視：小學信息技術(shù)課的教學現(xiàn)狀

學生的“學”是教學的落腳點。在教學中，教師要引導學生積極思考。教材是教學資源，吃透教材是確保課堂科學開展的關(guān)鍵。但是現(xiàn)如今，不少教師都沒有吃透教材。

例如，蘇科版五年級小學信息技術(shù)《小貓出題》中有這樣一個教學環(huán)節(jié)：

判斷答案，設(shè)定判斷條件為“和=回答”，如果正確，則提示正確，否則提示錯誤。

調(diào)研結(jié)果顯示，該操作學生的正確率僅為53%。高錯誤率出現(xiàn)的情況引發(fā)筆者的思考，追其根源，關(guān)鍵在于學生的練習都是根據(jù)教師的操作模仿進行的。長期的范例模仿、類型強化、技能操練僵化了學生的思維。面對陌生的問題情境，許多學生對小貓出題的程序本質(zhì)理解不滲透。

要實現(xiàn)小學生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的發(fā)展需要關(guān)注兩個方面的轉(zhuǎn)型和升級：一是課程的升級，通過改變課堂教學形式，確定學生的主體地位；二是評價的轉(zhuǎn)型，從關(guān)注“開花”的教育轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注“樹根”的教育，發(fā)展核心素養(yǎng)的教學必須關(guān)注過程而非結(jié)果，使教學真正成為支撐學生學習信息技術(shù)不斷發(fā)展的支點。運用思維可視化教學策略聚焦教學本質(zhì)，升級教學，把學習過程變成知識建構(gòu)、有效思考、深入探究的過程成為小學信息技術(shù)課堂教學的必然選擇。

二、追問：信息技術(shù)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵意蘊

教師、學生、學科是構(gòu)成教學活動的三個要素，相互依存、相互影響，從“教學發(fā)生”的過程上看，教師是引導者，學生是主體，學科是載體?！皩W生是主體”要求學習一定要發(fā)生在學生身上，從計算思維的角度幫助學生理解現(xiàn)實，出自學生內(nèi)心深處產(chǎn)生信息意識、用計算思維分析問題、用數(shù)字化學習方式解決問題，內(nèi)化承擔信息社會責任。小學信息技術(shù)的學習是一個長期的、具有一定知識體系的、不斷遷移的學習過程。教材以結(jié)構(gòu)化、單元式和豐富情境為本質(zhì)，以生成性和發(fā)展性為特征，為教師組織教學活動創(chuàng)造條件。

學科思維導圖概念的提出者、思維可視化教學體系創(chuàng)建人——劉濯源老師關(guān)于思維可視化教學體系的研發(fā)歷程及應(yīng)用價值出發(fā)，促進教師學科教學觀點的改變，將學科教學引入一個新的境界。思維可視化是運用一系列圖示技術(shù)把原來不可見的思維（思維方法、路徑）顯現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。思維可視化將零散的學習經(jīng)驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹R體系，形成知識結(jié)構(gòu)，內(nèi)化、鞏固、吸收。通過思維可視化幫助學生順利完成思維的進階，完成知識建構(gòu)和問題解決。

劉濯源老師在運用思維可視化建構(gòu)知識的過程中指出，思維的建構(gòu)必然經(jīng)歷“問本質(zhì)、理關(guān)系、建結(jié)構(gòu)、明策略”等一些思考過程，學生經(jīng)歷“好奇、沖突、獎賞”的心理體驗過程（如圖1）。這啟迪人們，真正的教學活動應(yīng)該包括理性的操作實踐和情感的培養(yǎng)。

圖1

基于此，筆者構(gòu)建了小學信息技術(shù)可視化思維的層級發(fā)展過程模型（如圖2）。

圖2

三、篤行：可視化思維之實踐策略

教學是一個系統(tǒng)的工程，小學信息技術(shù)課堂需要建立理性思辨的課堂氛圍，需要教師通過教學活動打通學生和學科之間的阻隔，引領(lǐng)學生走進學科。教師作為學生學習的引導者，需要提高課堂組織能力，需要引導學習方向、指導學習方法、疏導學習難點、督導學習效能。教學過程中讓學生學會思考、獨立思考，這是培養(yǎng)學生計算思維的核心。

（一）有效的情境與充沛的時間

個性化的學習思考需要充分的時間和機會。教師要聚焦教材重難點，能透過學科知識表層看到學科的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進而展開教學。在教學活動中，思維發(fā)展水平高的教師積極引導學生思考，思維水平低的教師只會灌輸，深度學習不會發(fā)生。

例如在四年級《放映幻燈片》一課中，有這樣的環(huán)節(jié)：

單擊“幻燈片放映”選項卡中的“自定義放映”按鈕，彈出“自定義放映”對話框，單擊新建命令，添加需要自主定義播放的幻燈片后，再單擊“確定”按鈕，通過“放映”命令，觀看放映效果。

作為全課的重難點，如何處理？例如教師創(chuàng)設(shè)情境，制作一份媽媽喜歡吃的午餐。教師給予學生充分的思考，學生掌握自定義放映的方法。不同的學生會制作出不同的午餐，但是跳出情境，要讓學生進行更深入的探究，避免在非核心知識處徘徊。

（二）質(zhì)疑的精神與理性的思維

在小學信息技術(shù)教學中，傳統(tǒng)的課堂主要存在的問題在于對概念領(lǐng)悟不透、忽視學生思維的形成。反思現(xiàn)在部分課堂，情境內(nèi)容的絕對性和封閉性、教學方法的封閉性和機械性、師生關(guān)系的“示范——模仿”，導致學生問題意識、質(zhì)疑精神的缺失。教師要促進學生思考，提倡開放、互動的教學方法，增強課堂的生成性、不確定性。

具體在《自定義放映》的教學中，一要關(guān)注概念的領(lǐng)悟，什么是“自定義放映”？學生通過活動要理解基本原理、方法，而不是囫圇吞棗地完成教師的任務(wù)；二是對思維形成策略不明細，忽視了計算策略、計算思維的總結(jié)與提煉。概念是邏輯的起點，是學科知識的細胞，如果不理解概念就無法理解具體的操作過程。要準確地把握概念，教師可以對概念進行追問：

（1）媽媽的午餐你是如何搭配的？為什么這么搭配？（學生已有生活經(jīng)驗的反饋）

（2）自定義放映可以準確表達我們的想法，美味的食物還可以怎么搭配？

有經(jīng)驗的教師一般會針對第二步展開討論，但運用思維可視化可以讓思維發(fā)展更加具體、高效。如何系統(tǒng)地發(fā)展師生的思維能力呢？筆者借助劉濯源老師的思維可視化教學策略進行實踐：

1.縱向設(shè)計教學內(nèi)容。所謂縱向設(shè)計，就是將不同年級的知識縱向關(guān)聯(lián)，進行長程的整體設(shè)計。例如《青蛙過河》中坐標的教學，到《克隆飛機大戰(zhàn)》中子彈、敵機的運動教學，這些知識屬于一類課，體現(xiàn)的是坐標、角色運動，可以進行關(guān)聯(lián)思考和整體設(shè)計。教師進行教學設(shè)計的時候要引領(lǐng)學生按照“發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)——呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)——遷移結(jié)構(gòu)”的結(jié)構(gòu)化思考展開，向深度學習蔓延。

2.橫向知識比較對照。所謂橫向比較，就是圍繞某一知識點用系統(tǒng)、整合的眼光，基于學生學習經(jīng)驗、學生生活實際進行整體設(shè)計。例如《青蛙過河》一課，認識青蛙運動的路徑、跳躍的形態(tài)，教師可以聯(lián)系“人的行走”的生活經(jīng)驗，先引出青蛙要過河的情境，在此基礎(chǔ)上改變青蛙的位置，最終抽象出坐標的概念，讓學生觀察現(xiàn)實中的青蛙運動，聯(lián)系物體的運動，學生發(fā)現(xiàn)運動就是位置、個體形態(tài)的變化，位置用坐標表示，形態(tài)可以有多種表現(xiàn)形式。讓學生在比較對照中，實現(xiàn)對知識的深度理解。

一節(jié)課的時間解決并強化若干知識點或技能的操作。對于問題的解決，教師可組織學生對比分析，從問題中發(fā)現(xiàn)解決的策略和方法，強化對知識點的理解和運用，從而提高學生思維的深刻性和批判性。

（三）互動的活動與到位的評價

課堂中的精彩生成一部分取決于教師的認知能力（思維發(fā)展水平），教師應(yīng)該分學段運用思維可視化教學策略。教師運用思維可視化教學策略時需要考慮不同學段學生的發(fā)展特點。三四年級學生思維方式開始轉(zhuǎn)型，從具象到抽象，開始規(guī)范地邏輯思考，教師可以重點使用數(shù)理邏輯推演圖、學科思維導圖、學科魚骨刺圖等圖示方法幫助學生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)及解決復雜問題。

例如在“自定義放映”的問題中，幻燈片的內(nèi)容是美食，教師可圍繞美食這個主題，組織學生表達：①食物搭配，如媽媽喜歡的美食、爸爸喜歡的美食等，在介紹美食的過程中，學生理解了自定義放映的概念、掌握了自定義放映的方法；②學會運用，學會了表達、學會了運用課堂知識解決生活實際問題。

圖3

從認知角度看，學生通過教師的問題“搭配午餐”展開活動，需要對自己已有經(jīng)驗進行再認知、再思考，學會自定義放映的方法。但如何再深入、再反思？首先，教師對學生的學習進行積極引導，通過追問“①食物搭配”組織學生從不同角度分析，用多種方法解答，從而提高思維的創(chuàng)造性和靈活性。其次，教學時還關(guān)注“②學會運用”部分的知識遷移。一般來說，給予學生越充分、越具體的教學內(nèi)容是越難遷移的；而越是開放的、深層的越容易遷移。基于學科素養(yǎng)的內(nèi)容遷移要擺脫教材內(nèi)容的表層化，要做到學以致用。通過師生建構(gòu)的思維導圖中“①食物搭配”環(huán)節(jié)，打開學生思維，向著活動的、合作的、反思的學習方式轉(zhuǎn)變。學生表達出如圖3，有“美食分類（西式、中式、口味）、美食需求（爸爸、媽媽、家人套餐）”不同自定義放映的呈現(xiàn)，選擇不同的自定義放映便捷地表達想法，學生生成表達如家人的午餐，分別放映媽媽的午餐、爸爸的午餐……進一步讓學生理解與運用自定義放映，真正達成“②學會運用”。

五六年級學生已具備一定的抽象思維能力，教師可以在原有圖示方法的基礎(chǔ)上增加結(jié)題策略模型圖等圖示方法，如流程圖，幫助學生實現(xiàn)多題歸一、舉一反三，發(fā)展學生的“長鏈條推理”“多層級精準概括”能力。教師關(guān)注信息技術(shù)特有的思維本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，并將其與思維可視化教學策略融合起來。

例如，在《小貓出題》一課中，學生的問題主要聚集在對條件的判斷上，反思學習方法，要增強學生自主學習能力。

1.目標明確，層層深入

教師為學生提供學習環(huán)境和教學情境時要具有明確的目標，引導學生分析“小貓出題”的過程，在繪制流程圖的過程中，要有效追問，把學生的思維不斷引向深入，滿足持續(xù)探究的需求。

在教學《小貓出題》的過程中，大部分學生能在教師的引導下對出題過程進行分析，得出“回答=加數(shù)1+加數(shù)2”則正確，否則錯誤。但解題的關(guān)鍵在于讓學生理解加數(shù)1、加數(shù)2、回答是不斷變化的值。教師要讓學生多次觀察、比較，在類比中幫助學生理解變量這個抽象的概念，從而避免在判斷時用輸入文字替代變量加數(shù)1、加數(shù)2的大概率出錯問題。

2.適時適度，多元引導

教師在充分觀察、了解的基礎(chǔ)上給予學生學習支持，運用不同的方法為學生提供學習路徑，激發(fā)持久的學習動力。

基于流程圖，放手讓學生在Scratch程序中操作，學生將對照已有經(jīng)驗，通過多元學習方式，分析制作作品，從自然語言描述向腳本搭建過渡?？紤]到學生個體差異性，教師可以靈活運用流程圖，提優(yōu)補弱，讓優(yōu)秀生探索更復雜的假設(shè)策略，提倡同一問題有不同解法，鼓勵學生提出多種方法，在對比中獲取最優(yōu)算法；以優(yōu)助弱，培養(yǎng)團隊精神，通過小組合作、點對指導，培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作能力。

在教師的引導下，讓學生了解流程圖的作用，在頭腦中建構(gòu)出一個基于可視化比較策略的思維結(jié)構(gòu)，在學習過程中，通過這種相對有序的表達逐步向深度學習邁進。

3.鞏固拓展，創(chuàng)作融合

學生在學習活動中獲得的知識和技能只有通過具體實踐的檢驗才能固化為有效學習的成果，因此能否舉一反三、遷移運用顯得尤為重要。在進行教學設(shè)計時，教師要充分掌握知識與技能間的關(guān)系，幫助學生打開思維，建構(gòu)概念，構(gòu)建結(jié)構(gòu)。如在《小貓出題》中認識變量、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用流程圖共同總結(jié)出小貓出題的方法，通過優(yōu)化程序，將小貓出題遷移到實際生活中，拓展“計算（加減乘除）”的過程中形成特定的學習經(jīng)驗。

將學習過程可視化，重視活動創(chuàng)建，讓學生在實現(xiàn)自主建構(gòu)的過程中看到了故事力、交響力、表現(xiàn)力，教師通過對教材的深入解讀、合理運用，找到依據(jù)，結(jié)合學生實際情況的基礎(chǔ)上進行合理的情境創(chuàng)設(shè)。對于學習內(nèi)容的把握，教師要站在教材的整體上設(shè)計課程，對于教材要存有敬畏之心。促思維真實可見和助學習力自然生長的指向都是學生，可視化思維是聚焦到課堂、回歸到學生的真實體現(xiàn)。教師們?yōu)樾畔⒓夹g(shù)打開一扇窗，大膽地進行課程創(chuàng)生，從縱橫的維度拓展學生學習的深度和廣度，創(chuàng)造真實有效、富有生命力的課堂。

[1] 劉濯源.基于思維可視化的教學效能提升策略[J].基礎(chǔ)教育參考,2016(19):5.

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