比較賦能：指向高階思維的高中信息技術教學實踐

摘要：比較教學是培養高階思維的有效路徑之一，但在教學實踐中存在有比較無目的、有比較無思考、有比較無關聯等教學現象。針對這些現象，本文分析了比較教學在高階思維培養方面的價值取向，提出了比較教學的“三步”設計流程，論述了比較教學的應用契機與策略，以期為一線教師開展高階思維培養提供新的路向參考。

關鍵詞：高階思維；比較教學；信息技術

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）13-0042-04

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，主要由問題求解、決策、批判性思維、創造性思維等能力構成，是學生適應未來社會的必備素養之一。要發展學生高階思維能力，教師應設法讓學生投入到分析、比較、對比、歸納、概括、問題求解、調研、實驗和創造等系列學習活動中去，而不僅僅限于要求學生回憶事實性信息的活動。[1]因此，比較教學是培養高階思維的有效路徑之一。但在教學實踐中常會出現有比較無目的、有比較無思考、有比較無關聯等教學困境。因此，如何設計有思維價值的比較，引領學生思維生長進階，是比較教學在高階思維培養方面的應然需求，也是值得一線教師研究的重要課題之一。

概念界定

1.高階思維內涵與行為表征

高階思維是在解決劣構問題或復雜任務的過程中發生的思維活動。劣構問題通常融合了諸多要素，學習者需要充分理清問題解決的所有要素，并且梳理出各個要素之間的關系，才能設計出有效的解決方案。因此，要解決劣構問題，學生必須具備抽象、歸納、提煉、比較、分析、決策、批判等高階能力，這些能力是高階思維的外在體現，也是學生具備高階思維的行為表征。

2.比較教學內涵與價值意蘊

比較是指確定對象之間差異點和共同點的邏輯方法，是人類認識事物的一種基本思維方法，是人們根據一定的需要和標準，對彼此有某種聯系的事物加以分析、對比，從而找出它們的內在聯系、共同規律和特殊本質的方法。比較教學是指在教學過程中，為了實現某種教學目的，設計需要經歷觀察、比較、分析的學習活動，引導學生理清相似或相反的兩個或多個要素之間的區別和聯系，為問題解決提供幫助的教與學行為。

SOLO分類中的關聯結構和抽象擴展結構也被視為高階思維和深度學習的標志[2]，其中，關聯結構水平是指學生已經掌握了所學知識，能夠針對問題提取有效的信息，并具備一定的綜合分析能力，可以多角度地思考問題。[3]因此，比較教學對高階思維培養具有重要意義。

教學運用

在比較教學設計前，教師必須明確設計比較教學的目標是指向高階思維培養的比較教學設計，目的是能促進學生思考，引導學生深度探究，從而實現思維進階發展。因此，在比較設計前，教師要明晰比較的目的；在設計時，教師要確定比較的策略；在比較設計后，教師要明晰比較的效果。比較教學通常用于重難點、易錯點的教學突破。下面，筆者以教科版高一信息技術《4.2.1數值計算》一課為例，論述比較教學的具體運用。

1.圖像對比，追問引思，助力難點突破

在《數值計算》這節課中，數值計算概念的理解是教學的難點之一。本節課中的數值計算與數學上的數值計算具體內涵不同，為了讓學生更好地理解數值計算的意義以及與數據可視化之間的關系，教師可以設計圖像對比分析，讓學生直觀地理解其內涵，為后面數據可視化的學習奠定基礎。在“數值計算”概念教學環節，筆者開展的教學片段如下。

師（展示圖1）：請同學們仔細觀察，手工和計算機繪制的圖像有何區別？

生1：計算機繪制的圖像比較平滑流暢。

生2：計算機繪制的圖像選取的關鍵點比較多。

師：關鍵點與圖像平滑度之間有何關系？

生1：關鍵點越多，圖像越平滑。

生2：關鍵點越多，圖像越準確。

師：請仔細觀察并思考，計算機繪制的圖像都能準確表達每個關鍵點的真實位置嗎？

生1：不能，取近似值。

生2：有的能，如當X軸為0，π/2，π，3*π/2，2*π時對應的正弦值分別是0，1，0，1，0，可以取到準確位置，而當X值為π/6時，無法得到一個準確的數值，因此無法取得一個準確位置。

師：當X值為π/6時，人工與計算機相比，哪種方式取得的位置相對更接近真實位置？為什么？

生1：計算機，計算機運算速度快，計算準確。

生2：計算機，因為計算機可以保留位數更多，更靠近真實位置。

師：所以，我們可以利用計算機運算速度快、精度高的優勢，最大限度地取值，使得繪制的圖像最大程度地逼近圖像的真實位置，這種計算方式稱為數值計算。下面，我們具體來看一下什么叫數值計算。（引出數值計算的定義）

比較的目的是讓學生找出手工與計算機繪圖的區別，從而理解數值計算的內涵及其與圖像可視化之間的關系，培養學生觀察能力、歸納能力和分析能力等。比較采用的方式是：圖像對比、追問引思。通過圖像對比，化抽象為具象，通過循序漸進的追問，逐步引導學生觀察、思考。通過問題1，引導學生觀察，尋找不同，培養學生觀察能力。通過問題2，引導學生分析現象（圖像）背后的本質（關鍵點）因素及其關系，培養學生分析能力。通過問題3，激發學生認知沖突，進一步引導學生思考計算機描點繪圖的原理，即數值計算在繪圖中的本質運用。比較反思，通過對比分析，讓數值計算的內涵變得直觀易懂，理清了數值計算與數據可視化之間的本質關聯，有效突破了教學難點。

2.操作對比，尋找不同，助推易錯點浮現

《義務教育課程方案（2022 年版）》在探究性學習基礎上提出了迭代概念，倡導做中學、用中學、創中學[4]，讓學生在親身實踐中對比、發現、思考、領悟，發揮學生學習的主動性，讓學生真正成為學習的主人。在探討WPS繪制正弦函數圖像時，取值是本環節的易錯點，對于正弦函數的計算，涉及弧度值與角度值的轉換，學生容易出錯，于是，筆者開展了針對性教學，先引導學生回顧利用WPS插入折線圖的方法，即“創建數據—選中數據—插入圖表—設置圖表參數”，接著引導學生思考：如果利用WPS繪制正弦函數圖像，其步驟又是什么？能不能嘗試利用WPS來繪制正弦函數圖像呢？

通過這樣一番啟發和激勵，大部分學生覺得自己肯定能完成。但是在繪制的過程中，問題百出。這時，筆者選擇了問題比較典型的兩位學生現場演示，讓其他同學觀察，尋找不同，引導學生思考。

師：請同學們仔細觀察兩位同學操作的不同之處以及圖像的區別（如圖2），從中你能發現圖像與數據之間有何關聯嗎？

比較的目的是讓學生發現使用WPS繪制正弦函數的易錯點及其原因，培養學生觀察能力和分析能力，采用的對比方式是操作對比。教師選擇問題非常典型的兩位學生操作展示，讓其他學生觀察，找出不同之處，引導學生分析導致圖像不同的根源是數據的不同。接著，引導學生仔細觀察兩位同學數據的取值方式不同之處，進一步引導學生思考“生2為什么要這樣取值”，喚醒學生原有的數學知識。在這個過程中培養學生學會從現象的不同，分析本質的區別，從而培養學生的觀察和分析能力。

3.圖文對比，整體分解，賦能重點突破

SOLO分類理論提出了學習結果的不同結構，其中，關聯結構被視為高階思維的標志。關聯結構是在多點結構的基礎上增加了聯結概念，強調知識與知識之間建立聯系，具體體現在能力、思維操作、一致性與收斂、應答結構四個方面。[5]

因此，在教學中，教師可以借助圖文對比，引導學生理清問題解決的各個要素及其之間的關系，從而找到問題解決方案，促進思維進階。《數值技術》一課教學的第三個環節是使用Python繪制正弦函數圖像，筆者引導學生從問題解決的整體需求上進行分解，通過圖文對比幫助學生理清各個要素之間的關系，建構知識體系，形成解決方案，設計了利用Python繪制正弦函數圖像教學環節，如下頁圖3所示。

比較的目的是讓模塊的功能與具體運用同時呈現，讓知識體系清晰完整，有利于學生更好地理解和建構，培養學生分解能力、分析能力和綜合建構能力。本教學環節采用的方式是圖文對比，即在利用Python繪制正弦函數圖像時，教師先引導學生從整體上把繪制的過程分解成三個步驟，即數據創建（numpy模塊）、圖像繪制（matplotlib模塊）和參數設置（matplotlib模塊）。在這個過程中需要用到兩大模塊，即numpy模塊和matplotlib模塊，而每個模塊中又分別要用到arange（）、sin（x）、plot（）、show（）、title（）、xlabel（）、ylabel（）等函數，學生必須把每個函數和模塊的作用、函數與模塊之間的關系、模塊與步驟之間的關系理清，才能編寫一個完整的正弦函數繪制程序。因此，在這里，教師借助圖文對比，直觀、有序地呈現各個要素及其之間的關系，這樣不僅便于學生理解，也能較好地幫助學生建立完整的知識體系，有利于培養學生的高階思維能力。

結語

在展開比較教學時必須有明確的目的指向，才能選擇合適的比較策略，進而達到較好的比較效果，真正發揮比較教學的實踐價值。在實際教學中，可以借助圖示技術，化抽象為具象，助力重難點突破，通過追問，引導學生思維生長進階，通過圖文并用，助力學生理清知識內在關聯，有效建構知識網絡，形成優化的解決方案，在此過程中學生思維得到了進一步發展。

參考文獻：

[1]Higher-order thinking[DB/OL].http：//www.ascd.org/educationnews/lexicon /12/3/2003.

[2]BIGGS J B，COLLIS K F.學習質量評價——SOLO分類理論：可觀察的學習成果結構[M].高凌飚，張洪巖，譯.北京：人民教育出版社，2010.

[3]夏漫輝，劉韜，李樂虎.SOLO分類理論下體育與健康核心素養評價的內涵、評價過程與實現路徑研究[J].成都體育學院學報，2024，50（01）：2.

[4]中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[5]殷常鴻，張義兵，高偉，等.“皮亞杰—比格斯”深度學習評價模型構建[J].電化教育研究，2019（07）：13-20.

作者簡介：祝金梅，江蘇省連云港市灌云縣教師發展中心教研員，副教授，學士。

本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃立項課題“指向高階思維培養的表現性任務設計與創生研究”（項目編號：D/2021/02/733）、江蘇省教育科學“十三五”規劃重點自籌課題“高中信息技術‘范式’教學中高階思維培養研究”（項目編號：C-b/2018/02/30）研究成果。