思維可視化工具在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探究

高　鷹

思維可視化工具在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探究

高鷹

（江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)星辰實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇常州213161）

學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展是當(dāng)代教育改革的主題，在進(jìn)行教學(xué)的過程中，教師需要運(yùn)用科學(xué)的方法對教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文基于劉濯源教授的可視化思維策略，對在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)行闡述，旨在促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的提升。

核心素養(yǎng)；思維可視化；深度學(xué)習(xí)

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)由信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)核心要素組成。通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生深刻的、敏捷的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹㈧`活的、富有創(chuàng)造性的思維能力。但在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得思維發(fā)展訓(xùn)練的機(jī)會(huì)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(xué)生掌握，從而使學(xué)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(xué)實(shí)例說明如何開展高效教學(xué)，提高學(xué)生計(jì)算思維，進(jìn)而提升信息素養(yǎng)。

一、透視：小學(xué)信息技術(shù)課的教學(xué)現(xiàn)狀

學(xué)生的“學(xué)”是教學(xué)的落腳點(diǎn)。在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極思考。教材是教學(xué)資源，吃透教材是確保課堂科學(xué)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(xué)信息技術(shù)《小貓出題》中有這樣一個(gè)教學(xué)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(cuò)誤。

調(diào)研結(jié)果顯示，該操作學(xué)生的正確率僅為53%。高錯(cuò)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(xué)生的練習(xí)都是根據(jù)教師的操作模仿進(jìn)行的。長期的范例模仿、類型強(qiáng)化、技能操練僵化了學(xué)生的思維。面對陌生的問題情境，許多學(xué)生對小貓出題的程序本質(zhì)理解不滲透。

要實(shí)現(xiàn)小學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的發(fā)展需要關(guān)注兩個(gè)方面的轉(zhuǎn)型和升級：一是課程的升級，通過改變課堂教學(xué)形式，確定學(xué)生的主體地位；二是評價(jià)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(xué)必須關(guān)注過程而非結(jié)果，使教學(xué)真正成為支撐學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)不斷發(fā)展的支點(diǎn)。運(yùn)用思維可視化教學(xué)策略聚焦教學(xué)本質(zhì)，升級教學(xué)，把學(xué)習(xí)過程變成知識建構(gòu)、有效思考、深入探究的過程成為小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)的必然選擇。

二、追問：信息技術(shù)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵意蘊(yùn)

教師、學(xué)生、學(xué)科是構(gòu)成教學(xué)活動(dòng)的三個(gè)要素，相互依存、相互影響，從“教學(xué)發(fā)生”的過程上看，教師是引導(dǎo)者，學(xué)生是主體，學(xué)科是載體。“學(xué)生是主體”要求學(xué)習(xí)一定要發(fā)生在學(xué)生身上，從計(jì)算思維的角度幫助學(xué)生理解現(xiàn)實(shí)，出自學(xué)生內(nèi)心深處產(chǎn)生信息意識、用計(jì)算思維分析問題、用數(shù)字化學(xué)習(xí)方式解決問題，內(nèi)化承擔(dān)信息社會(huì)責(zé)任。小學(xué)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)是一個(gè)長期的、具有一定知識體系的、不斷遷移的學(xué)習(xí)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(xué)活動(dòng)創(chuàng)造條件。

學(xué)科思維導(dǎo)圖概念的提出者、思維可視化教學(xué)體系創(chuàng)建人——?jiǎng)㈠蠢蠋熽P(guān)于思維可視化教學(xué)體系的研發(fā)歷程及應(yīng)用價(jià)值出發(fā)，促進(jìn)教師學(xué)科教學(xué)觀點(diǎn)的改變，將學(xué)科教學(xué)引入一個(gè)新的境界。思維可視化是運(yùn)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(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)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(xué)生順利完成思維的進(jìn)階，完成知識建構(gòu)和問題解決。

劉濯源老師在運(yùn)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(xué)生經(jīng)歷“好奇、沖突、獎(jiǎng)賞”的心理體驗(yàn)過程（如圖1）。這啟迪人們，真正的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該包括理性的操作實(shí)踐和情感的培養(yǎng)。

圖1

基于此，筆者構(gòu)建了小學(xué)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(shí)踐策略

教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的工程，小學(xué)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(xué)活動(dòng)打通學(xué)生和學(xué)科之間的阻隔，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)學(xué)科。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，需要提高課堂組織能力，需要引導(dǎo)學(xué)習(xí)方向、指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法、疏導(dǎo)學(xué)習(xí)難點(diǎn)、督導(dǎo)學(xué)習(xí)效能。教學(xué)過程中讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考、獨(dú)立思考，這是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的核心。

（一）有效的情境與充沛的時(shí)間

個(gè)性化的學(xué)習(xí)思考需要充分的時(shí)間和機(jī)會(huì)。教師要聚焦教材重難點(diǎn)，能透過學(xué)科知識表層看到學(xué)科的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)而展開教學(xué)。在教學(xué)活動(dòng)中，思維發(fā)展水平高的教師積極引導(dǎo)學(xué)生思考，思維水平低的教師只會(huì)灌輸，深度學(xué)習(xí)不會(huì)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(xiàng)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(diǎn)，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(xué)生充分的思考，學(xué)生掌握自定義放映的方法。不同的學(xué)生會(huì)制作出不同的午餐，但是跳出情境，要讓學(xué)生進(jìn)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(xué)信息技術(shù)教學(xué)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(xué)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(xué)方法的封閉性和機(jī)械性、師生關(guān)系的“示范——模仿”，導(dǎo)致學(xué)生問題意識、質(zhì)疑精神的缺失。教師要促進(jìn)學(xué)生思考，提倡開放、互動(dòng)的教學(xué)方法，增強(qiáng)課堂的生成性、不確定性。

具體在《自定義放映》的教學(xué)中，一要關(guān)注概念的領(lǐng)悟，什么是“自定義放映”？學(xué)生通過活動(dòng)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(xì)，忽視了計(jì)算策略、計(jì)算思維的總結(jié)與提煉。概念是邏輯的起點(diǎn)，是學(xué)科知識的細(xì)胞，如果不理解概念就無法理解具體的操作過程。要準(zhǔn)確地把握概念，教師可以對概念進(jìn)行追問：

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

（2）自定義放映可以準(zhǔn)確表達(dá)我們的想法，美味的食物還可以怎么搭配？

有經(jīng)驗(yàn)的教師一般會(huì)針對第二步展開討論，但運(yùn)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(xué)策略進(jìn)行實(shí)踐：

1.縱向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。所謂縱向設(shè)計(jì)，就是將不同年級的知識縱向關(guān)聯(lián)，進(jìn)行長程的整體設(shè)計(jì)。例如《青蛙過河》中坐標(biāo)的教學(xué)，到《克隆飛機(jī)大戰(zhàn)》中子彈、敵機(jī)的運(yùn)動(dòng)教學(xué)，這些知識屬于一類課，體現(xiàn)的是坐標(biāo)、角色運(yùn)動(dòng)，可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)思考和整體設(shè)計(jì)。教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候要引領(lǐng)學(xué)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(xué)習(xí)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(diǎn)用系統(tǒng)、整合的眼光，基于學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)生生活實(shí)際進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。例如《青蛙過河》一課，認(rèn)識青蛙運(yùn)動(dòng)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(yàn)，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(biāo)的概念，讓學(xué)生觀察現(xiàn)實(shí)中的青蛙運(yùn)動(dòng)，聯(lián)系物體的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)就是位置、個(gè)體形態(tài)的變化，位置用坐標(biāo)表示，形態(tài)可以有多種表現(xiàn)形式。讓學(xué)生在比較對照中，實(shí)現(xiàn)對知識的深度理解。

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

（三）互動(dòng)的活動(dòng)與到位的評價(jià)

課堂中的精彩生成一部分取決于教師的認(rèn)知能力（思維發(fā)展水平），教師應(yīng)該分學(xué)段運(yùn)用思維可視化教學(xué)策略。教師運(yùn)用思維可視化教學(xué)策略時(shí)需要考慮不同學(xué)段學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn)。三四年級學(xué)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(diǎn)使用數(shù)理邏輯推演圖、學(xué)科思維導(dǎo)圖、學(xué)科魚骨刺圖等圖示方法幫助學(xué)生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)及解決復(fù)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(gè)主題，組織學(xué)生表達(dá)：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(xué)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(xué)會(huì)運(yùn)用，學(xué)會(huì)了表達(dá)、學(xué)會(huì)了運(yùn)用課堂知識解決生活實(shí)際問題。

圖3

從認(rèn)知角度看，學(xué)生通過教師的問題“搭配午餐”展開活動(dòng)，需要對自己已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行再認(rèn)知、再思考，學(xué)會(huì)自定義放映的方法。但如何再深入、再反思？首先，教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行積極引導(dǎo)，通過追問“①食物搭配”組織學(xué)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(xué)時(shí)還關(guān)注“②學(xué)會(huì)運(yùn)用”部分的知識遷移。一般來說，給予學(xué)生越充分、越具體的教學(xué)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(xué)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(xué)以致用。通過師生建構(gòu)的思維導(dǎo)圖中“①食物搭配”環(huán)節(jié)，打開學(xué)生思維，向著活動(dòng)的、合作的、反思的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。學(xué)生表達(dá)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(dá)想法，學(xué)生生成表達(dá)如家人的午餐，分別放映媽媽的午餐、爸爸的午餐……進(jìn)一步讓學(xué)生理解與運(yùn)用自定義放映，真正達(dá)成“②學(xué)會(huì)運(yùn)用”。

五六年級學(xué)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(xué)生實(shí)現(xiàn)多題歸一、舉一反三，發(fā)展學(xué)生的“長鏈條推理”“多層級精準(zhǔn)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(xué)策略融合起來。

例如，在《小貓出題》一課中，學(xué)生的問題主要聚集在對條件的判斷上，反思學(xué)習(xí)方法，要增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

1.目標(biāo)明確，層層深入

教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)情境時(shí)要具有明確的目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生的思維不斷引向深入，滿足持續(xù)探究的需求。

在教學(xué)《小貓出題》的過程中，大部分學(xué)生能在教師的引導(dǎo)下對出題過程進(jìn)行分析，得出“回答=加數(shù)1+加數(shù)2”則正確，否則錯(cuò)誤。但解題的關(guān)鍵在于讓學(xué)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(xué)生多次觀察、比較，在類比中幫助學(xué)生理解變量這個(gè)抽象的概念，從而避免在判斷時(shí)用輸入文字替代變量加數(shù)1、加數(shù)2的大概率出錯(cuò)問題。

2.適時(shí)適度，多元引導(dǎo)

教師在充分觀察、了解的基礎(chǔ)上給予學(xué)生學(xué)習(xí)支持，運(yùn)用不同的方法為學(xué)生提供學(xué)習(xí)路徑，激發(fā)持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

基于流程圖，放手讓學(xué)生在Scratch程序中操作，學(xué)生將對照已有經(jīng)驗(yàn)，通過多元學(xué)習(xí)方式，分析制作作品，從自然語言描述向腳本搭建過渡。考慮到學(xué)生個(gè)體差異性，教師可以靈活運(yùn)用流程圖，提優(yōu)補(bǔ)弱，讓優(yōu)秀生探索更復(fù)雜的假設(shè)策略，提倡同一問題有不同解法，鼓勵(lì)學(xué)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(tuán)隊(duì)精神，通過小組合作、點(diǎn)對指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生了解流程圖的作用，在頭腦中建構(gòu)出一個(gè)基于可視化比較策略的思維結(jié)構(gòu)，在學(xué)習(xí)過程中，通過這種相對有序的表達(dá)逐步向深度學(xué)習(xí)邁進(jìn)。

3.鞏固拓展，創(chuàng)作融合

學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲得的知識和技能只有通過具體實(shí)踐的檢驗(yàn)才能固化為有效學(xué)習(xí)的成果，因此能否舉一反三、遷移運(yùn)用顯得尤為重要。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師要充分掌握知識與技能間的關(guān)系，幫助學(xué)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(rèn)識變量、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)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(shí)際生活中，拓展“計(jì)算（加減乘除）”的過程中形成特定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

將學(xué)習(xí)過程可視化，重視活動(dòng)創(chuàng)建，讓學(xué)生在實(shí)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(yùn)用，找到依據(jù)，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的情境創(chuàng)設(shè)。對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的把握，教師要站在教材的整體上設(shè)計(jì)課程，對于教材要存有敬畏之心。促思維真實(shí)可見和助學(xué)習(xí)力自然生長的指向都是學(xué)生，可視化思維是聚焦到課堂、回歸到學(xué)生的真實(shí)體現(xiàn)。教師們?yōu)樾畔⒓夹g(shù)打開一扇窗，大膽地進(jìn)行課程創(chuàng)生，從縱橫的維度拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度，創(chuàng)造真實(shí)有效、富有生命力的課堂。

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

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