馬龍
信息技術(shù)雖然是一門新興學科,但其發(fā)展異常迅速。信息技術(shù)課堂已從最初的以軟件培訓為主逐步走向目前主流的任務驅(qū)動教學。學科相關(guān)的理論支持也日漸豐富完善,尤其是伴隨著“計算思維”等核心理念的提出,信息技術(shù)課程正走向更廣、更深的發(fā)展層次。筆者認為,課堂教學也需要與時俱進,讓技術(shù)與思維同行,擁抱“計算思維”為核心的信息技術(shù)教育潮流,引入信息技術(shù)新項目、新元素,使課堂煥發(fā)魅力光彩。其中,“技術(shù)實驗”便是一種有力的探究方法。實踐表明,在課堂中引入“技術(shù)實驗”,可以充分激發(fā)起學生的學習興趣,調(diào)動其學習的主觀意愿和積極性,實現(xiàn)知識的自我建構(gòu)。
技術(shù)實驗教學是指通過提供實驗環(huán)境和研究材料,通過設備搭建、軟件操作、程序設計等試驗性技術(shù)活動,培育學生計算思維的一種教學方法。它包括實驗設計、環(huán)境搭建、實踐操作、實驗結(jié)果、實驗結(jié)論等環(huán)節(jié)。
技術(shù)實驗活動中,實驗結(jié)果往往與學生在實驗前的預估、猜測、假設產(chǎn)生強烈對比,讓學生產(chǎn)生強烈的認知沖突,學生不得不修正頭腦原有的認知圖式去迎接新概念,以獲得實驗現(xiàn)象與理論解析的一致性。在此過程中,會發(fā)展學生的思維能力。但是由于信息技術(shù)是一門相對較新的學科,暫時還沒有配套的實驗手冊,更沒有實驗的配套資料,為此,我們要充分挖掘教材內(nèi)容,尋找合適的實驗素材,創(chuàng)設科學的實驗條件,引導學生充分運用已有的信息技術(shù)能力在實踐中學習,在學習中提升。
顯而易見的是,技術(shù)實驗的內(nèi)容與方案設置是否合理科學會直接影響最終的教學效果。為了便于梳理實驗類型,我們結(jié)合目前常見的任務驅(qū)動教學方式,把技術(shù)實驗中的相關(guān)內(nèi)容分成兩大元素:技術(shù)+素材,并根據(jù)采用的技術(shù)種類、運用時機以及素材的差異,分為四大類的技術(shù)實驗。
同一素材+同一技術(shù):分析技術(shù)應用前后變化
信息技術(shù)課程的知識面廣,有的技術(shù)看起來“簡單”,但有很多內(nèi)涵。例如在PPT插入視頻這一環(huán)節(jié)的教學中,當所用的軟件是PowerPoint2010以及之前的版本時,插入視頻時僅僅放入的是視頻的其中一幀畫面。但是學生往往不理解這一技術(shù)本質(zhì),認為既然可以播放,就把文件夾中的視頻文件給刪除了,導致最終視頻無法播放。為了讓學生探究插入視頻的本質(zhì),我們設計了如表1的實驗,針對一個PPT文檔,記錄其插入視頻前后的文件大小,以及視頻文件本身的大小,來驗證視頻是否真正“插入”到了PPT文檔之中。
通過技術(shù)實驗探究,學生可以很直觀地體驗文件大小的變化及刪除影片對播放的影響,從而自主構(gòu)建出影片并沒有真正嵌入到PPT中這一事實,理解了在PPT中插入視頻這一技術(shù)的本質(zhì)——事實上,插入的是視頻中的一幀畫面以及視頻文件信息的鏈接。在本次實驗基礎上,教師還可以進一步追問“這樣設計的好處是什么?你在哪里還看到過這樣類似的設計?”等問題,讓學生體會到設計者的思想。如果實驗條件允許,教師還可以再增加一個在PowerPoint2013軟件中插入視頻的實驗,來驗證一下在新的軟件版本中這個技術(shù)是否有所變化。
又比如在教學“網(wǎng)絡下載文件”時,我們架設兩個FTP服務器并讓學生進行下載實驗。通過分析壓縮前后的下載時間變化,從而分析下載時間與哪些因素有關(guān)。
如表2所示,在下載的過程中,學生可以很明顯地發(fā)現(xiàn)平均速度快的服務器下載的耗時就比較少。學生還可以發(fā)現(xiàn),壓縮過的文件夾雖然內(nèi)容相同但由于總的文件變小了,下載的耗時也就少了,從而讓學生理解為什么網(wǎng)上下載的文件往往是壓縮包形式,理解壓縮的重要性。
對于細心且富有探究精神的學生來說,他們還可以發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,那就是同樣大小的文件夾內(nèi)容,打包但并未壓縮過的下載耗時要略微小于未打包的文件夾,尤其是當文件夾內(nèi)部有很多小文件的情況下更是如此。那是因為每次開始傳輸一個新的文件會瞬間降低傳輸速度,如果小文件很多,那么就會影響到整體的平均下載速度,最終增加一些耗時。當學生對耗時進行排序后,就能從結(jié)果中自然地理解下載耗時與哪些因素有關(guān)以及壓縮包對于網(wǎng)上傳輸文件的重要性。
同一素材+不同技術(shù):分析不同技術(shù)運用差異
在學習信息技術(shù)課程的過程中,學生會面對層出不窮的應用軟件,即便是同一個軟件,要實現(xiàn)某一個效果也有各種不同的技術(shù)可供選擇。面對如此眾多的軟件和技術(shù),學生反而會感到手足無措,不知從何下手。因此教師在教學時,通過技術(shù)實驗不僅要教學生知其然,更要知其所以然,掌握技術(shù)的應用場合。
例如,浙教版七年級最后一課是關(guān)于幻燈片放映的高級設置。通過前面課時的學習,學生已經(jīng)具備比較熟練的PPT制作技能,并且能夠放映制作好的幻燈片,但是由于應用限制,一般學生不會去嘗試其他的放映方式和高級選項設置。這時就需要教師創(chuàng)設合適的情境來提出需求,引導學生探索放映的高級設置。通過技術(shù)實驗的方法,就可以放手讓學生自主探索、歸納、構(gòu)建關(guān)于幻燈片放映的相關(guān)知識,引導學生自主辨析不同選項設置的差異性(見表3),從而歸納整理出不同場合下放映幻燈片的策略。
類似的例子還有很多,比如對于Photoshop中的摳圖來說,可以實現(xiàn)摳圖的技術(shù)有很多種,有最簡單而直接的橡皮擦,也可以利用魔棒、磁性套索等選擇工具,甚至可以利用抽出濾鏡來進行摳圖。我們可以讓學生在技術(shù)實驗的實踐中去體驗不同技術(shù)的差異,從而辨析不同技術(shù)的優(yōu)劣之處。
不同素材+同一技術(shù):分析素材對技術(shù)的影響
科學實驗中的探究強調(diào)的是條件設置的嚴謹性與實驗結(jié)果的可重復性,對于信息技術(shù)課的技術(shù)實驗也是如此。我們在設計實驗方案時,應該盡量控制因變量與自變量的合理性,剔除盡可能多的干擾因素,以便實驗結(jié)果更具有說服力。因此,我們在探討單一技術(shù)的運用時,可以采用不同的素材對象來分析其對技術(shù)的影響程度,從而得出更優(yōu)的技術(shù)運用方案。
例如,要讓學生了解壓縮軟件的工作原理和價值意義,教師可以和學生一起開展一次壓縮實驗。教師為學生提供一些典型的實驗材料(如圖1),在實驗前,教師讓學生先猜測“壓縮后,文件大小會發(fā)生什么變化?”
在壓縮實驗中,學生一致發(fā)現(xiàn):位圖文件壓縮率非常大,但JPG圖片和MP3文件壓縮效果微乎其微;DOCX文檔可以被壓縮,但壓縮效果不理想;最令人驚奇的是,較小的文本文件在壓縮后,文件反而變大了(見表4)。
“文件變大了,說明了什么?”“壓縮文件比原文件小了,壓縮軟件又是如何做到的呢?”通過進一步的好奇之問,讓學生愉悅地了解,壓縮是一種算法,是一種文件的重新數(shù)字化編碼,這種編碼本身需要占據(jù)空間。當原文件編碼冗余信息較大時,壓縮的效果就明顯,反之,壓縮效果不明顯,甚至會起到反作用。
不同素材+不同技術(shù):分析技術(shù)之間的聯(lián)系
在真實的生活場景中,往往存在著很多變量,要處理的素材各不相同,可以實現(xiàn)的技術(shù)也多種多樣。不同的技術(shù)之間存在著差異,也有著千絲萬縷的聯(lián)系。如果教師照本宣科地講解,勢必吸引不了學生的注意力,也不能讓學生真正體驗技術(shù)的魅力所在。例如在教學排序這一環(huán)節(jié)時,不同的排序算法有著不同的技術(shù)特點,適用的場合也有所不同,如果只是教科書般的介紹,勢必無法讓學生留下深刻的印象,但是如果讓學生自己動手檢驗一下,體驗不同數(shù)據(jù)下各種算法的排序時間(見表5),那么掌握各種排序算法的技巧也不是一件難事了。
同樣以“摳圖教學”為例,之前提到了同一素材運用不同摳圖技術(shù)的優(yōu)劣,我們也可以設計提供多個不同的素材并運用不同摳圖技術(shù)的實驗進行比較,讓學生理解不同的素材應該選用不同的摳圖技術(shù)才能實現(xiàn)較高的摳圖效率。
除了針對以上四種類型來設計實驗方案外,為了達到良好的教學效果,教師在設計實驗方案時還應遵循以下三個原則。
一要緊扣教材內(nèi)容。設計方案時,每次的實驗內(nèi)容必須與本周或本單元的知識緊密相關(guān)。這樣學生可以應用已有的知識經(jīng)驗來解決新的問題,同時還可以通過實驗加深對最近所學理論的理解。
二要具有可操作性。實驗方案的完成難度要合理,具有可實現(xiàn)性,不能在操作上形成技術(shù)壁壘,妨礙學生實踐。
三要注重應用性。通過實驗教學,促進學生對信息技術(shù)產(chǎn)生學習興趣,并能把它運用到實際生活中去進行創(chuàng)造性思維,使得學習持續(xù)進行下去。
通過針對每個知識點設置不同的學習材料,并設計周密的實驗方案,我們實現(xiàn)了將課堂知識的學習轉(zhuǎn)化為學生在技術(shù)環(huán)境中的實驗探究。借助教師提供的實驗單或者師生共同設計的實驗單,在技術(shù)實驗的過程中產(chǎn)生素材和技術(shù)的“數(shù)字反應”,在具象實驗結(jié)果的過程中洞察技術(shù)的本質(zhì)。技術(shù)實驗不僅能夠鍛煉學生的動手能力,也在潛移默化中培養(yǎng)了學生技術(shù)的探究精神和嚴謹?shù)乃季S方式,讓他們在不斷迭代的技術(shù)發(fā)展浪潮中牢牢把握信息技術(shù)的核心價值,切身體驗信息技術(shù)課程的無窮魅力。
(作者單位:浙江寧波市江北外國語學校)