關(guān)聯(lián)思維三要素在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中的落實

莊燕 常國剛

如何讓核心素養(yǎng)在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中落地？核心素養(yǎng)能否貫通教育目標、貫通知識與思維？為解決這些問題，筆者在教學(xué)中引入了一種通達思維的教育（教學(xué)）目標描述模型——核心素養(yǎng)三層結(jié)構(gòu)，即學(xué)科知識層、問題解決層、學(xué)科思維層。這一教育（教學(xué)）目標模型以皮亞杰的發(fā)生認識論作為依據(jù)。

比格斯（BIGS）通過外顯的行為判斷學(xué)生在回答某一具體問題時呈現(xiàn)的思維結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并提出了SOLO（Structure of Observed Learning Outcomes）評價法，用前結(jié)構(gòu)、單點結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象結(jié)構(gòu)描述不同的思維結(jié)構(gòu)水平（如圖1）。其中關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象結(jié)構(gòu)被認為是高級思維，且拓展抽象結(jié)構(gòu)以關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，此關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)是高級思維的開端和基本要素。參照SOLO模型，我們可以描述學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)發(fā)生時是以何種形式進行思維的，并希望學(xué)習(xí)者能夠發(fā)生從關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)開始的高級思維，拓展抽象結(jié)構(gòu)水平，跳出給定的情境發(fā)生抽象概括且能夠遷移到其他領(lǐng)域，這其實是更進一步的“關(guān)聯(lián)”。因此本文從“關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)實現(xiàn)入手進行思考。下面，筆者將對關(guān)聯(lián)的范圍、關(guān)聯(lián)的內(nèi)容、關(guān)聯(lián)的深度這三個要素進行討論。

● 關(guān)聯(lián)的范圍

我們必須在比較廣泛的意義上理解關(guān)聯(lián)的范圍，如學(xué)科內(nèi)的關(guān)聯(lián)、不同學(xué)科（領(lǐng)域）之間的關(guān)聯(lián)、與生活經(jīng)驗的關(guān)聯(lián)等。所有范圍的“關(guān)聯(lián)”都有可能發(fā)生，但都必須預(yù)先考慮并納入教學(xué)設(shè)計。同時，若在教學(xué)目標描述中將其一一呈現(xiàn)會顯得主次不分，無法突出重點并解決問題，因此，在進行教學(xué)設(shè)計時可參照以往的“重點”“難點”來擇要描述。

案例：教科版《數(shù)據(jù)與計算》（必修1）第二章第三節(jié)“周而復(fù)始的循環(huán)”中，要求理解循環(huán)語句的工作原理并能夠使用循環(huán)語句解決實際問題。循環(huán)語句的工作原理是本節(jié)課的重點，計數(shù)循環(huán)和條件循環(huán)的算法的核心是不變的，所以在進行教學(xué)設(shè)計的時候，可以通過與數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)聯(lián)來描述。

問：自然數(shù)1到5的和？

分步推導(dǎo)：1+2，（1+2）+3，（1+2+3）+4，（1+2+3+4）+5

問：自然數(shù)1到10的和？自然數(shù)1到100的和？自然數(shù)1到i的和？

推導(dǎo)通式：數(shù)學(xué)描述：Si=Si-1+i? ?計算機程序語言描述：S=S+i

Python語言描述：計數(shù)循環(huán)、條件循環(huán)

for i in range（100）：while I≤100：

s=s+i ? ? s=s+i

問：100以內(nèi)奇數(shù)和？100以內(nèi)偶數(shù)和？1到10的乘積？……

本案例通過關(guān)聯(lián)數(shù)學(xué)中數(shù)列的變式計算，逐步引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識歸納總結(jié)出變式的程序設(shè)計算法，結(jié)合Python的循環(huán)語句格式，通過代碼實踐讓學(xué)生明白兩種循環(huán)的功能與要點，最終利用循環(huán)語句解決數(shù)列的變式求解。

● 關(guān)聯(lián)的內(nèi)容

思維運行時需要調(diào)用特定的知識節(jié)點，并讓知識節(jié)點之間建立或新或舊的“關(guān)聯(lián)”，以此產(chǎn)生新的知識（知識結(jié)構(gòu)）?？梢?，關(guān)聯(lián)的內(nèi)容與學(xué)習(xí)者已有的知識（知識結(jié)構(gòu)）有關(guān)。所以，不管是小學(xué)生、高中生還是大學(xué)生，都可以實現(xiàn)關(guān)聯(lián)或抽象拓展思維。從關(guān)聯(lián)的內(nèi)容上來看，首先是知識點的關(guān)聯(lián)，即知識結(jié)構(gòu)樹意義上的關(guān)聯(lián)，但這并不是可以關(guān)聯(lián)的內(nèi)容（信息）的全部，還可以有方法上的關(guān)聯(lián)、應(yīng)用場景的關(guān)聯(lián)等，這些方面都可以豐富學(xué)生的思考，提升學(xué)習(xí)效率，提高思維水平。思維水平實際上有兩個方面的含義，一個方面是SOLO模型所說的高級結(jié)構(gòu)的意義，可稱其為結(jié)構(gòu)性意義，在結(jié)構(gòu)意義方面，不同學(xué)段學(xué)生的發(fā)展能力大致相同;另一個方面是基于什么樣的內(nèi)容進行思考，高學(xué)段學(xué)生的思考內(nèi)容往往更加豐富或有更高的抽象程度。關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)習(xí)者利用問題線索、相關(guān)素材及素材的相互關(guān)系解決問題，并能在設(shè)定的情境或已經(jīng)歷的經(jīng)驗范圍內(nèi)利用相關(guān)知識進行概括。

案例：教科版《數(shù)據(jù)與計算》（必修1）第一章第二節(jié)“數(shù)據(jù)的計算”中，引用了一個經(jīng)典的數(shù)學(xué)問題——雞兔同籠問題。《孫子算經(jīng)》：今有雉（雞）兔同籠，上有三十五頭，下有九十四足，問雉兔各幾何？部編版小學(xué)四年級數(shù)學(xué)下冊第9章第1節(jié)也是雞兔同籠問題。同樣的問題，小學(xué)生和高中生在解決的過程中均基于自身的知識開展關(guān)聯(lián)思維。

雞兔同籠小學(xué)版簡化問題：8個頭，26只腳，雞兔幾何？問題解決如圖2所示。

雞兔同籠高中版原題呈現(xiàn)：35個頭，94只腳，雞兔幾何？問題解決：人工方式解決雞兔同籠問題——列表法、假設(shè)法、抬腳法、方程法、公式法;借助電子表格解決雞兔同籠問題——以WPS電子表格為例;用程序解決雞兔同籠問題——以Python編程語言為例。

小學(xué)版、高中版“雞兔同籠”問題的解決，都在關(guān)聯(lián)情境（雞兔同籠）中利用已有的線索（頭、腳數(shù)量）、素材及素材間關(guān)系（雞1頭2腳，兔1頭4腳）和方法關(guān)聯(lián)（列表法、假設(shè)法、抬腳法等）解決問題并進行抽象概括，都要依托數(shù)學(xué)的加減乘除來實現(xiàn)關(guān)聯(lián)思維和拓展抽象思維。比較來看，小學(xué)的課堂可能更加活躍，因為他們的關(guān)聯(lián)思維更自由開放，但是需要對其關(guān)聯(lián)思維進行恰當(dāng)引導(dǎo);而高中的課堂可以進一步抽象得到人工方式、電子表格、程序解決等知識節(jié)點，這些知識節(jié)點既是知識結(jié)構(gòu)中的新節(jié)點，又蘊含了更豐富的意義，知識節(jié)點彼此間的關(guān)聯(lián)顯得更為厚重，顯然引導(dǎo)得當(dāng)可以實現(xiàn)更高的思維水平。所以筆者認為，關(guān)聯(lián)的內(nèi)容以知識節(jié)點或知識結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過內(nèi)容關(guān)聯(lián)讓其內(nèi)涵更豐富厚重，繼而跳出既定的情境遷移到其他領(lǐng)域。

● 關(guān)聯(lián)的深度

根據(jù)SOLO模型，關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和拓展抽象結(jié)構(gòu)屬于高階思維水平。以連接（關(guān)聯(lián)）結(jié)構(gòu)為例子，在進行問題解決時，思維的過程就是關(guān)聯(lián)發(fā)生的過程。關(guān)聯(lián)發(fā)生的過程有兩種形式：一是從一個知識節(jié)點開始思考，與這一知識節(jié)點相關(guān)的許多知識節(jié)點同時發(fā)生關(guān)聯(lián)進行問題解決;二是與知識節(jié)點相關(guān)的關(guān)聯(lián)逐一發(fā)生，直至關(guān)聯(lián)全部節(jié)點，所有知識節(jié)點再互相關(guān)聯(lián)，這其實已經(jīng)有了“拓展抽象”層次的含義。因此，本文從關(guān)聯(lián)開始看高級思維結(jié)構(gòu)，有著比較充分的合理性。同時，關(guān)聯(lián)的深度與關(guān)聯(lián)發(fā)生過程中調(diào)用知識節(jié)點的數(shù)量、知識節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)復(fù)雜性有關(guān)。所以，在課堂教學(xué)中應(yīng)注意知識節(jié)點的調(diào)用數(shù)量和節(jié)點之間的相互關(guān)聯(lián)，避免無效無限關(guān)聯(lián)。

案例：教科版《數(shù)據(jù)與計算》（必修1）第二章第四節(jié)“可以復(fù)用的代碼”中，要求理解函數(shù)的作用，通過函數(shù)的定義和調(diào)用，理解函數(shù)參數(shù)和返回值，明白函數(shù)參數(shù)的傳遞過程及變量的作用域。這個章節(jié)的知識節(jié)點很多，節(jié)點之間聯(lián)系緊密，如函數(shù)參數(shù)的實參與形參、全局變量與局部變量的作用域等，要將所有知識一一厘清，在進行教學(xué)設(shè)計時就要注意關(guān)聯(lián)深度的把握。

函數(shù)初中版（VB）：創(chuàng)建函數(shù)——冰箱裝（東西）rfg（x）（如圖3）。

函數(shù)高中版（Python）：十以內(nèi)的四則運算器。

①加法版：從加法運算開始（如圖4）。②基礎(chǔ)版四則運算器：分組編寫減法、乘法、除法。③升級版四則運算器：拼裝加、減、乘、除法代碼。④升級版拓展2個功能：統(tǒng)計正確率、代碼共享。

初中版函數(shù)教學(xué)設(shè)計，通過創(chuàng)建“冰箱裝（東西）”這個函數(shù)，希望能建立一個模型，讓學(xué)生理解函數(shù)封裝的意義。設(shè)計者希望通過冰箱裝大象的故事關(guān)聯(lián)函數(shù)的定義、調(diào)用、參數(shù)傳遞等知識節(jié)點，但在問題解決的過程中調(diào)用Print（）函數(shù)一個知識節(jié)點，沒有其他知識節(jié)點，更沒有知識節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)的產(chǎn)生，不能讓學(xué)生明白函數(shù)封裝的意義和具體過程，問題沒有解決，也就沒有思維發(fā)展。

高中版函數(shù)教學(xué)設(shè)計，從加法運算開始，讓學(xué)生理解加法模塊的定義方法，通過研究調(diào)用位置可能出現(xiàn)的兩種情況，掌握函數(shù)封裝和調(diào)用的方法。接下來通過微項目活動——十以內(nèi)的四則運算器，從基礎(chǔ)版（分組編寫減法、乘法、除法）到升級版（四種運算的拼裝）到拓展功能完善，學(xué)生學(xué)會了多個函數(shù)的調(diào)用，明白了全局變量和局部變量的差異，體驗了模塊的共享和使用。十以內(nèi)的四則運算與函數(shù)定義、調(diào)用進行關(guān)聯(lián)，在問題解決過程中，又與參數(shù)傳遞、返回值、變量作用域等知識節(jié)點發(fā)生關(guān)聯(lián)，高階思維也就順勢發(fā)生。

從以上兩個不同的教學(xué)設(shè)計很容易看出，即便是函數(shù)這個在程序設(shè)計中比較厚重的知識點，關(guān)聯(lián)深度把握不好，高階思維也無法產(chǎn)生。

● 結(jié)束語

筆者結(jié)合具體案例，從關(guān)聯(lián)的三個要素出發(fā)，嘗試探討關(guān)聯(lián)與高階思維產(chǎn)生的意義，希望能促進高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)落地。但筆者所做的研究遠遠不夠，在實踐中還會遇到各種各樣的問題，如對應(yīng)三層目標結(jié)構(gòu)的學(xué)科思維評價如何實施等，希望今后能有更多的同行參與進來，做更加深入細致的研究。