荊曉虹

高中階段的學(xué)生已經(jīng)具備一定的學(xué)科基礎(chǔ)知識和基本操作技能，因此，教師應(yīng)利用學(xué)生的前概念和動手能力，幫助他們梳理學(xué)科核心知識、建立核心概念框架、培養(yǎng)計算思維，使其具有終身學(xué)習(xí)、適應(yīng)未來的社會生活和可持續(xù)發(fā)展所必須的核心素養(yǎng)。筆者以“做中學(xué)”理論為指導(dǎo)，構(gòu)建了利于學(xué)生運(yùn)用遷移進(jìn)行學(xué)習(xí)的基于計算思維培養(yǎng)的“做中學(xué)”教學(xué)模式。

教學(xué)過程包括課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)和課后反思三個環(huán)節(jié)，它是一個“做前思，做中思，做后思，思中學(xué)”的做、思、學(xué)相結(jié)合的完整過程（如右圖）。下面筆者以教科版高中信息技術(shù)（2004）第四章《表格信息加工》一課為例，詳細(xì)說明其中重要步驟及主要實(shí)施策略。

課前準(zhǔn)備，設(shè)定目標(biāo)

1.挖掘梳理計算思維，將思維培養(yǎng)納入教學(xué)目標(biāo)

對于高中信息技術(shù)課程而言，教師能夠充分挖掘出各模塊內(nèi)容中所蘊(yùn)含的計算思維，是有效實(shí)施計算思維教育的關(guān)鍵和前提。因此，在教學(xué)活動前，教師要充分挖掘、梳理教學(xué)內(nèi)容所蘊(yùn)含的計算思維，將其明確納入教學(xué)目標(biāo)。

例如，筆者在講授《表格信息加工》一課時，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)歸納了抽象、存儲、自動計算等核心概念，并挖掘、梳理出蘊(yùn)含其中的計算思維，將其列入教學(xué)目標(biāo)。

①理解抽象的概念和選擇合適的方式抽象并存儲數(shù)據(jù)的計算思維。計算思維是以計算手段研究社會/自然現(xiàn)象及規(guī)律，現(xiàn)實(shí)世界的各種信息（數(shù)值性和非數(shù)值性）都可通過抽象符號化，再轉(zhuǎn)換成0和1，由能實(shí)現(xiàn)0和1的各種運(yùn)算的硬件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的計算和自動計算。信息抽象、數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)存儲是計算和自動計算的關(guān)鍵步驟。

②理解分層抽象和按級使用的計算思維。通過分層與分離，可以將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的問題進(jìn)行求解，可以將細(xì)節(jié)信息屏蔽掉，進(jìn)而為用戶使用計算機(jī)提供方便。分層抽象的思維廣泛存在于計算科學(xué)中，用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題的求解。

③理解構(gòu)造思維。計算思維是以設(shè)計和構(gòu)造為特征的“構(gòu)造思維”，計算思維的核心方法就是“構(gòu)造”，不僅構(gòu)造計算環(huán)境，而且構(gòu)造基于環(huán)境的問題求解過程，以及構(gòu)造對問題求解過程的驗(yàn)證方法。

上述這些計算思維的養(yǎng)成為學(xué)生構(gòu)建信息技術(shù)學(xué)科核心概念、理解信息技術(shù)的內(nèi)在特點(diǎn)，以及真正成為掌握正確的思維模式和表達(dá)方式的信息者奠定基礎(chǔ)。

2.縱向分析前后概念，橫向研究教材內(nèi)容，充分準(zhǔn)備教學(xué)資源

在教學(xué)設(shè)計前，教師要詳細(xì)了解學(xué)情，梳理學(xué)生已有知識和所需前概念，為積累輔助教學(xué)資源做準(zhǔn)備。同時，教師還要熟悉教材，依據(jù)思維目標(biāo)跨章節(jié)研究并重組、融合選取內(nèi)容，進(jìn)而為設(shè)計突出教學(xué)重點(diǎn)的活動做準(zhǔn)備。

例如，在講授《表格信息加工》一課前，學(xué)生較熟悉Excel的單元格格式設(shè)置和編輯等技能，不太理解單元格地址和公式引用等概念；較熟悉Excel中信息的輸入過程，并不關(guān)注信息的抽象和數(shù)字化表示；等等。因此，筆者在設(shè)計教學(xué)活動及準(zhǔn)備相關(guān)素材時，用設(shè)錯、置疑、對比等多種策略幫助學(xué)生遷移，啟迪他們的思維。同時，在設(shè)計活動時，側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生理解核心概念，忽略應(yīng)用軟件的操作細(xì)節(jié)，盡可能地用計算思維去幫助學(xué)生理解各操作。

由于高中學(xué)生掌握的學(xué)科相關(guān)知識技能的差異比較大，學(xué)習(xí)時會出現(xiàn)“重操作，輕原理”“多盲從，缺思考”的現(xiàn)象。針對這些情況，筆者選擇了在多媒體網(wǎng)絡(luò)機(jī)房授課，充分準(zhǔn)備了自主學(xué)習(xí)導(dǎo)學(xué)案、教學(xué)PPT和教學(xué)微視頻案例等多種教學(xué)資源，方便學(xué)生自主實(shí)踐和合作學(xué)習(xí)時選擇使用。

教學(xué)過程

1.情境導(dǎo)入，“做”前思

情境創(chuàng)設(shè)是教學(xué)設(shè)計中最重要的內(nèi)容之一，教師在教學(xué)中需要創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生建構(gòu)意義的情境和問題，讓學(xué)生在“做”之前能夠充分地思考和準(zhǔn)備。本課中，筆者創(chuàng)設(shè)的情境是：青春杯校園歌手大賽就要產(chǎn)生前八強(qiáng)，小敏被推薦為技術(shù)工作人員，協(xié)助完成統(tǒng)計選票和為選手排名的工作。該情境既貼近學(xué)生生活實(shí)際，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能夠使學(xué)生有效地遷移、運(yùn)用知識技能，并解決問題。

在實(shí)施過程的準(zhǔn)備階段，教師還要為學(xué)生提供必要的技能訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)“做”前準(zhǔn)備工作的重要性。因此，筆者幫助學(xué)生復(fù)習(xí)并思考了以下幾個問題：一是人與計算機(jī)交互時，最常用的交互方式是什么？二是在Excel軟件環(huán)境中，一般的操作步驟是什么？三是Excel中的功能通過怎樣的方式實(shí)現(xiàn)？這三個問題的思考和歸納將在后續(xù)的自主探索學(xué)習(xí)中啟發(fā)學(xué)生大膽實(shí)踐，促進(jìn)“做”的遷移和有效地“做”。

2.做、思結(jié)合的學(xué)習(xí)過程

（1）“做”的活動設(shè)計

做是“做中學(xué)”教學(xué)過程最重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。筆者認(rèn)為，“做”的活動應(yīng)盡量減少學(xué)生模仿操作、“盲目地做，膚淺地學(xué)”。只有引導(dǎo)學(xué)生做到真正意義上的開放思維，才能真正實(shí)現(xiàn)課程的內(nèi)在價值。因此，活動中的操作技能不必面面俱到，但要精心挑選，既要便于學(xué)生運(yùn)用遷移，又要聚焦計算思維培養(yǎng)。活動可以是解決一個問題，也可以是觀看案例進(jìn)行對比研究，或是做實(shí)驗(yàn)，等等。

筆者考慮到學(xué)生的層次差異，將本課的實(shí)踐活動分為多個小活動，活動之間前后銜接，環(huán)環(huán)相扣。同時，為了保證學(xué)生最大的參與度，采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档瓦M(jìn)入活動的門檻。

本課的五個實(shí)踐活動分別為：活動一，選擇合適的方式錄入選票信息；活動二，去除無效信息，初步處理有效數(shù)據(jù)；活動三，數(shù)據(jù)再次加工，初步產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)；活動四，數(shù)據(jù)排名，初顯結(jié)果；活動五，選擇合適的方式呈現(xiàn)結(jié)果。在活動一中，讓學(xué)生先嘗試遷移解決，再觀看微視頻。從按照原始信息直接輸入“勾”和“圈”，到將原始信息抽象為數(shù)字“1”和“0”后輸入，引導(dǎo)學(xué)生對比思考。在活動二中，再次安排數(shù)據(jù)去噪的任務(wù)，強(qiáng)調(diào)信息抽象和存儲方式的計算思維對信息加工的意義?；顒尤突顒铀闹?，學(xué)生通過不同的操作方法，體驗(yàn)應(yīng)用軟件中蘊(yùn)含的分層封裝和按級使用的計算思維，特別是在排名操作中，隨著簡單運(yùn)算和函數(shù)等自動計算的不同實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生體會到簡單的菜單操作背后是封裝了的復(fù)雜的自動計算指令集，進(jìn)而理解對復(fù)雜的任務(wù)也可以分解、分層、封裝，為學(xué)生提供更多機(jī)會，以便運(yùn)用合作的力量解決問題。在每個任務(wù)的實(shí)踐過程中，給學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源，保障學(xué)生能參與跟進(jìn)每個實(shí)踐活動，最大限度地調(diào)動學(xué)生的積極性，也能讓學(xué)生體驗(yàn)假設(shè)、構(gòu)造和驗(yàn)證的獨(dú)特的計算思維。

（2）邊做邊思

在《表格信息加工》的教學(xué)中，筆者主要采用任務(wù)驅(qū)動和案例教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生對已有知識技能進(jìn)行遷移，自主實(shí)踐探索，邊做邊思考，進(jìn)而有效地訓(xùn)練學(xué)生的計算思維。同時，筆者采用有效的思維引導(dǎo)策略將計算思維滲透到相應(yīng)活動中，啟發(fā)學(xué)生思考和關(guān)注，具體如下。

思維引導(dǎo)策略一：在活動一中，學(xué)生先進(jìn)行知識遷移嘗試解決所遇到的問題，然后觀看案例視頻，案例中教師采用不合適的方式抽象和存儲數(shù)據(jù)，從而引起學(xué)生質(zhì)疑、對比，培養(yǎng)其抽象和存儲的計算思維。

思維引導(dǎo)策略二：在活動二實(shí)踐之前，學(xué)生先交流討論，并嘗試解決問題，然后觀看案例視頻，案例中采用刪除和保留兩種相反的思維方式解決問題，引導(dǎo)學(xué)生對比思考，并關(guān)注用思維指導(dǎo)行為。

思維引導(dǎo)策略三：在活動三中，學(xué)生先看案例視頻，案例進(jìn)行到一半時，教師向?qū)W生設(shè)疑求助，激發(fā)學(xué)生思考和解決問題的主動性。在學(xué)生自主探索解決問題的過程中，體驗(yàn)先假設(shè)構(gòu)造再實(shí)踐驗(yàn)證的解決問題的方法，并滲透運(yùn)用實(shí)踐驗(yàn)證假設(shè)構(gòu)造的計算思維。

思維引導(dǎo)策略四：在活動四實(shí)踐之前，教師提示學(xué)生有多種操作方法，鼓勵他們自主探索，然后用案例視頻引導(dǎo)學(xué)生理解應(yīng)用軟件的菜單是分層封裝的自動計算指令集，并使其理解分層封裝和按級使用的計算思維。

思維引導(dǎo)策略五：學(xué)生觀看案例視頻，案例采用比較完善的操作引導(dǎo)學(xué)生不斷完善自我，利用小敏對成功的追求激發(fā)學(xué)生精益求精的科學(xué)精神。

（3）做后反思

每次實(shí)踐活動后，筆者都設(shè)計了針對性問題引導(dǎo)學(xué)生對自主探究過程進(jìn)行反思、自我評價和相互評價，進(jìn)而再次強(qiáng)化學(xué)生的計算思維，具體如下。

討論一：你覺得小敏做得好嗎？你有沒有不同的想法或做法？

討論二：我們也跟小敏一起來完成這一步吧，跟同學(xué)們交流一下做法，比比哪種更好？

討論三：請你幫助小敏解決困難，一起完成任務(wù)。想一想，小敏怎樣可以做得更好？

討論四：完善小敏的操作過程，并幫助小敏完成排名操作。想一想遇到困難時該怎樣獲得幫助？

討論五：你覺得小敏通過這次工作，學(xué)到的有哪些？你有哪些收獲？

3.教師“導(dǎo)”出和諧氛圍，促進(jìn)總結(jié)、交流、評價與反思

在《表格信息加工》教學(xué)中，教師營造和諧、積極的學(xué)習(xí)和交流氛圍能夠促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地完成教學(xué)目標(biāo)。

本課教學(xué)，筆者營造了語言交流和思維交流的學(xué)習(xí)氛圍。首先，筆者虛擬了與學(xué)生相仿年齡的人物小敏，在展示剖析小敏思考和解決問題的過程中，學(xué)生也在與小敏交流思想。其次，課堂中采用提問的方式啟發(fā)學(xué)生用思維指導(dǎo)行為，集體交流，分享智慧。最后，筆者以開放式問題的思考作為總結(jié)。學(xué)生在“本課你有哪些收獲”的問題引導(dǎo)下，反思、總結(jié)并自我評價。當(dāng)學(xué)生回答“我覺得做一件事情之前要多思考，要多個角度思考”“當(dāng)遇到困難時我們要學(xué)會用多種方法嘗試，敢于實(shí)踐”“解決問題時，目光要放遠(yuǎn)一些，有些方法會在以后幫助我們解決更多復(fù)雜的問題”時，就能夠說明，這堂課不僅讓學(xué)生懂得學(xué)習(xí)知識和技能的必要性、掌握知識技能獲取的方法，也使他們懂得了漫長的學(xué)習(xí)經(jīng)歷有成功，有失敗，有經(jīng)驗(yàn)，有教訓(xùn)，這都是人生歷程中的寶貴財富。