陳英

● 尋根：厘清“關系”——讓知識“辯”出來

李藝教授團隊提出的“雙基、問題解決、學科思維”三層目標模型，提供了知識與思維關系的可討論的理論基礎。三層目標模型秉承發(fā)生建構論知識觀，在知識和思維間建立一致性關聯(lián)，重點關注學生思維能力的發(fā)展，為信息技術學科的教與學打開了新的思路，知識與思維的關系問題也豁然開朗了。

1.從性質看，知識與思維是共生的

通俗地講，思維是一個“念頭”到“另一個念頭”之間的連接。這些“念頭”可以理解為對事物的概念、定義，即所說的知識。由此可見，知識和思維是共生的，知識是思維的基礎，思維是知識的連接器。

2.從橫向看，知識和思維是動態(tài)的

思維指向具體的“動作”過程，以邏輯的形式表現(xiàn)出來，與邏輯數(shù)學范疇相應;知識則是在思維發(fā)生過程中被改變并沉淀下來的狀態(tài)，與物理范疇對應。在這個動態(tài)過程中，新舊知識間的轉化需要思維活動來觸發(fā)。

3.從縱向看，知識和思維是發(fā)展的

從縱向看，知識和思維是相互作用、彼此促進的。一方面，豐富的知識是思維發(fā)展的基礎，能夠為思維建模和設計思維方法提供可能;另一方面，思維能夠反作用于知識，能夠讓人們駕馭知識。

● 究底：建構“結構”——讓知識“看”得到

在厘清了知識和思維的關系后，需要明確如何將知識與思維打通？三層目標模型啟發(fā)我們，要通過問題解決來貫通。再追問：問題解決如何發(fā)生？這時必須回歸認知發(fā)生這個核心問題來尋找答案。認知心理學家皮亞杰認為，認知是在已有圖示的基礎上，通過同化、順應和平衡等機制，不斷從低級向高級發(fā)展的一個建構過程。圖示是人們解決問題過程中產生的一種認知結構。至此，知識通達思維的路徑清楚了，就是要建構“結構”，知識的發(fā)生是“知識的發(fā)生”與“結構的發(fā)生”的統(tǒng)一。

概念、定義屬于知識層面，典型特征是高度抽象，所以我們的大腦無法直接用，如何讓知識在大腦中運作起來？這就需要“思維結構”來加工，讓知識“看”得到，設計一種“形式”，讓思維可視化、形象化。知識到大腦中的思維隔著一個思維結構，這個思維結構是可設計的。那么反向追問：大腦中能裝什么？什么能夠被大腦理解和執(zhí)行？——思維模型！大腦中能夠被運用的是知識的簡單形式，這種簡單形式具有形象化、可視化、結構化幾個典型特征。

知識通過設計就有了一個對應于大腦的思維結構，正是這個思維結構，把知識跟大腦里的思維聯(lián)系起來。正是這種“結構”，將抽象的知識變得形象化、可視化，從而打通了知識到思維的邏輯鏈路，化繁為簡，從而更好地駕馭知識。

● 剝繭：解密“群體”——讓知識“導”出來

在弄清楚了結構在知識學習中的重要作用后，我們再將視線回歸學習發(fā)生的主體——學生。此處，必須明確幾個問題：①高中生認知發(fā)展有何特點？②高中生能夠運用哪些高階思維方法解決問題？③教師該如何因勢利導，讓學生學習事半功倍？皮亞杰的認知發(fā)展階段論告訴我們，高中生處于形式運算階段，思維以命題的形式進行。在高階思維方面，能夠運用推理、歸納、演繹等思維方法解決問題。

弄清高中生群體思維發(fā)展的特征和行為表現(xiàn)后，教師可以因勢利導，以教學活動為載體，讓高生不斷體驗“推理”“設計”“質疑”“建?！钡雀唠A思維活動，并逐步培養(yǎng)學生自主、自動運用高階思維解決實際問題的意識和能力，從而讓知識學習插上思維的雙翼，讓學生真正駕馭知識。

● 實證：通達“思維”——讓知識“活”起來

以上認識，可以落實到高中信息技術課程中。從抽象度而言，程序設計是信息技術課程中的代表性內容。程序設計教學內容具有舉一反三、高度抽象、逐步求精等若干特征，在知識通達思維方面必須經歷由易到難、由特殊到一般的循序漸進的思維過程，必須經歷試錯、頓悟的反復質疑的思維過程，必須經歷從具象到抽象的建模的思維過程。本文以Python程序設計教學為例，運用“推理”“質疑”“建?！比N思維方法，尋找讓知識通達思維的可能路徑。

1.在“推理”中通達思維

多重循環(huán)歷來是程序設計教學中的重點和難點。在實際教學中，有相當一部分學生不能理解多重循環(huán)的本質和執(zhí)行過程，究其原因，主要是缺少“推理”的情境和“推理”的能力。因此，該知識點的教學，可以嘗試“易—難”“點—面”“具象—抽象”的教學思路。

情境1：圖形變變變（推理：易—難）。

情境2：圖形變變變（推理：點—面）。在情境1的基礎上，推理圖形3如何實現(xiàn)，并列表模擬實現(xiàn)過程。

情境3：打印9×9乘法表（推理：具象—抽象）。（打印內容從具體的“*”變?yōu)樽兓?、抽象的算式?/p>

經過這三個情境的學習，學生的腦海中會形成如圖1所示的這樣一個“結構”。

2.在“質疑”中通達思維

質疑是思維的起點，在學生不斷的“質疑”中，知識得到修正和豐富。因此，在日常教學中，教師要善于運用問題教學法，巧妙設置前后關聯(lián)的任務群，以學生現(xiàn)有的知識系統(tǒng)為起點，設置認知沖突，讓學生在不斷解決“為什么”中掌握新知識，通達思維。該知識點的教學可以嘗試“告知—發(fā)現(xiàn)”“排錯—頓悟”的教學思路。

情境1：變量和數(shù)據(jù)類型（質疑：直接告知—主動發(fā)現(xiàn)）。

在學習程序設計時，變量和數(shù)據(jù)類型是基礎性內容，但是，對程序設計初學者來說，還是略顯困難。下面，比較一下兩種教學方法（如下表）。在主動發(fā)現(xiàn)的過程中，學生會發(fā)生各種各樣的錯誤，會產生各種各樣的疑問，在這些疑問被一一解決的過程中，學生也水到渠成地掌握了該部分的核心知識。

情境2：變量類型轉換（質疑：試錯排錯—明白頓悟）。

從一個錯誤開始

請輸入要買的水果的價格：8.5

請輸入要買的水果的重量：4

Traceback （most recent call last）：

File "C：＼Users＼wwx＼Desktop＼01-helloPython.py"， line 8， in

t=p*w

TypeError： can't multiply sequence by non-int of type 'str'

質疑：為什么報錯？如何查看Python中的數(shù)據(jù)類型？

print（type（input（）））

思考：怎么改？字符串—數(shù)值。

驗證。至此，在學生的腦海中，自然而然地能夠形成如圖2所示的思維結構圖。

通過這個排錯案例，學生不但掌握了Python中常見的數(shù)據(jù)類型，而且明白了類型轉換的現(xiàn)實需要和實現(xiàn)方法。

3.在“建模”中通達思維

冒泡排序是基礎編程教學中的難點，要想讓絕大多數(shù)學生掌握其原理，并能夠轉化為完整的代碼難度很大，所以，在學生學習過程中，教師要幫助、引導學生嘗試建立該算法的“模型”，在“建?！敝型ㄟ_思維。因此，該知識點的教學可以嘗試“啟發(fā)—建?！钡慕虒W思路。

情境1：變量和數(shù)據(jù)類型（建模：引導啟發(fā)—算法建模）。

啟發(fā)1：體育課排隊導入，討論冒泡排序的基本思想方法：相鄰元素，逆序交換。

實踐活動1：創(chuàng)建一個數(shù)組a，存放2、1、3、4、5、6這六個數(shù)，從小到大排序（一輪）

實踐活動2：數(shù)組a內數(shù)變?yōu)?、5、4、3、2、1這六個數(shù)，從小到大排序（五輪）。

啟發(fā)2：如何從一輪排序（最好的情況）基礎上，解決五論排序（最壞的情況）？

啟發(fā)3：利用“支架”，分析過程。

啟發(fā)4：代碼能否優(yōu)化？如何優(yōu)化？（深度、輪次）。

啟發(fā)5：九九歸一，算法建模。

● 小結

知識和思維是一體的，知識的學習需要思維運作才能變得高效，在程序設計教學中，要重視建構“結構”的核心作用，嘗試“推理”“質疑”“建模”等思維方法，讓知識通達思維。建議教師將程序設計知識點以微項目的形式打散重構，并將項目系列化、縱深化。項目系列化、縱深化更為學生創(chuàng)造了運用高階思維方法的時間和空間，在項目解決的過程中也培養(yǎng)了學生建構“結構”的能力。