“電路”vs“思路”

劉竹君

初識“創客教育”，感覺技術當先，作為非計算機專業背景的數學老師來說，最難的就是自己本身實力的缺失，如此怎樣來教學？在慢慢摸索學習中，也逐步領悟，學無止境，這種學習不可能等老師什么都學會了再來教學生，更重要的是一種善于發現、勇于探索、敢于嘗試的心態和行為，也讓我這個對技術一知半解的“新”老師投入到“創客教育”中。

緣起，解決問題的策略

創客活動和課程都需要創客空間來支撐。創客教育的精髓是在學生進行創客活動的過程中，培育學生提出問題、研究問題、解決問題，以及動手制作的綜合能力，初步融合了科學研究、技術制作、藝術創作的全過程，能夠培養學生的主動探索精神、批判性思維能力、自主創新能力、合作研究能力、語言表達能力、藝術創作能力等等。基于這樣的認識，我總想著把數學的一些思想內容融入進去，也就有了如下想法。

從數學教材三年級開始，每一學期都有專項內容，特別是三年級上下冊及四年級上冊的內容，主要是研究“解決問題的基本策略”，即“從條件向問題的推理”“從問題向條件的推理”“有效整理信息，在能夠尋找已知條件和所求問題的基礎上，通過有條理地尋找條件和問題之間的聯系，形成解題思路，解答問題”。三四年級這部分“解決問題策略”的內容，一直是教學的難點，其價值不局限于獲得具體問題的結論或答案，它的意義更在于學會解決問題，并且體會每個人都有自己對問題的理解，并由此形成自己解決問題的方法；體會解決問題可以有不同的方法，應當選擇適宜自己的方法來解決問題。也就是肯定了知識背后的育人價值為“培養學生的創新精神和實踐能力”。

“策略”的原意是計策與謀略。解決問題的策略就是解決問題的計策與謀略，具體表現為對問題的理解，對解決問題的方法、手段的思考和選擇運用。解決問題，特別是解決新穎的問題需要策略，而解決問題的策略又是在解決問題的活動中逐步形成和發展的。更通俗的解釋，我覺得可以用“思路”來概括。知識只是學習的一種載體，“思路”才是價值所在。解決問題的活動不僅只有解決數學問題，那有沒有更有趣、更有效的方式來學習和使用這樣的策略呢？由此我又聯想到了“電路”。

嘗試，思路轉化為電路

電路：由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電回路。小學階段對電路知識也有所涉及，主要安排在五年級的科學課中，目標為：知道一個連通的電路的基本組成部分，能夠連接基本電路，并畫出電路圖或根據電路圖組裝電路。

思路：意指思考的條理脈絡。這里特指解決問題時的一般思路。

同樣都有“路”，都可解釋為“途徑、門路”，不過一個是“顯”，一個為“隱”。如果把它們有機結合，就能化“隱”為“顯”，加深理解，提高能力。

在尋覓中，我找到了一個有趣的App“萬能機器”，一種直觀、安全、友好、發揮創造力的軟件，能將兩個“路”有機結合。這里用到的電路知識僅僅是電源（輸入端）、開關（控制）、電器（輸出）的連接，正負極的回路并不涉及，串并聯的關系也可以從連接線中直觀感受。App的使用也只是涉及其功能的一部分，更多功能有待學生后期自我實踐開發。

以此為載體，我們進行了主題為“燈”的教學設計。

第一部分：軟件的學習與認識，簡單的電路連接。

第二部分：核心任務是兩個開關一盞燈，每個開關都能控制燈的開與關，完成“從條件向問題推理”的過程。

第三部分：核心任務是保護視力的護眼燈，完成“從問題向條件推理”的過程。

第四部分：核心任務是設計多功能燈，完成“有效整理信息，有條理尋找條件問題間的聯系，形成思路，解決問題”。

效果，意想不到的收獲

1. 有趣

“解決問題的策略”和“簡單的電路”都是教材中學生認為的難點所在。“解決問題的策略”之難，往往體現在關系表明之復雜、過程方法之單一、結果顯示之不直接、重復練習之枯燥。學生拿到題目就垂頭喪氣，做起題目來也無精打采，對于是否解決問題也不得而知；“電路”知識之煩，在于設施設備的準備與使用、電路組裝與電路圖的對應，學生解讀電路圖、設計電路圖能力有限，還無法進行形象的電路組裝與抽象的圖紙設計之間的轉換。正因為這些困難，也就造成了學生學習上的無趣，能力上的提升也不夠。

APP的直觀形象，降低了抽象電路的難度，所見即所得。

App的多種選擇，發揮了學生的創造性，解決的問題不再局限，條件的選擇不再單一。

最主要的是，像玩似的，學生沒有了做題的束縛，可以有不斷嘗試的機會，能獲得解決問題的快樂。

2. 有效

（1）設計電路的呈現——顯示“思路”過程

設計思路體現了實現電路的具體步驟和方法。剛開始學生的設計，可能是盲目的，隨意地拼搭與組合，來發現所獲得的結果。在這樣的過程中，學生首先體驗了各種設備、按鈕的作用，其次感受著不同組合方式的效果。教師要在這樣的過程中放大“選用的控制設備”“連接方式”與“輸出結果”之間的對應關系，即“條件→問題”的思路。在熟悉之后，逐步轉向“問題→條件”，教學設計中第三部分的核心任務保護視力的護眼燈，就是基于此的安排。在這樣的問題結果的要求下，學生有意識地選擇相關“控制設備”“連接方式”，創造出了許多讓人刮目相看的作品，大致可以分為這樣幾類：定時提醒放松預防近視，如：連續半小時就控制臺燈變暗或發出提醒聲音、播放歌曲等；矯正書寫姿勢預防近視，如：在固定高度無法人臉識別則發出警報聲等；通過調整光線預防近視，如：根據周圍環境明暗進行點燈的開關及光線強弱調節等。這些都是學生在設定目標方向后，進行相關控制設備和連接方式的有效組合產生的效果。當學生還沒有這種意識時，教師可以通過讓學生先描述自己設想的護眼燈的效果，然后集思廣益選擇相應的控制設備及連接方式，在不斷調整過程中最終實現。并以此為例，啟發學生有思路地去創造。

第四部分多功能燈的設計，更是需要學生有清晰的設計思路和不斷嘗試調整的設計過程，教師要設法讓學生遵循“你要設計什么樣的多功能燈”（問題），“你要怎樣完成這樣的多功能燈”（條件），“你的嘗試與修改”（問題與條件的匹配）的過程，呈現思考過程。最后結果也是非常有意思的，有的學生在輸出設備上進行了拓展，從前面的一盞燈發展為多盞燈，由一種顏色的燈發展為多種顏色的燈；有的學生在連接方式上進行了創新，有單一并聯或串聯的，更有既有并聯部分又有串聯部分的；有的學生在控制設備上下足了工夫，充分利用其中的一個設備或多個設備的組合，達到了意想不到的效果。不管哪種設計的呈現，我們都能看出學生思考的過程，電路圖就是孩子們外顯的思路圖。

（2）設計結果的呈現——檢驗“思路”結果

思路到底對不對，在平時的解決問題中，學生缺乏檢驗的意識，做完就算，更不清楚結果是否正確。與電路結合，就能馬上看出效果，最重要的是，可以給學生不斷修改調整的機會。在第二部分核心任務“兩個開關一盞燈，每個開關都能控制燈的開與關”中，學生一開始還是遇到了較大困難：一個開關控制一盞燈，每個孩子都會，另一個開關怎么加才能互相不影響？學生很快發現，串聯的方式顯然做不到分別控制，在多次嘗試的過程中，有的學生發現了并聯的連接方式，從而解決了問題。學生很興奮，感覺自己在正確思路的引導下，有了創造發明！“檢驗”不再是一句空口白話，更多的落實在設計結果的呈現中。

（作者單位：江蘇常州市虹景小學）