曹楊璐 謝忠新

在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中強(qiáng)調(diào)、強(qiáng)化靈活遷移模型與算法具有十分重要的意義。本文從信息技術(shù)課程對遷移能力的現(xiàn)實(shí)需求出發(fā)，整理學(xué)科核心素養(yǎng)下信息技術(shù)學(xué)科遷移的概念和內(nèi)涵，構(gòu)建問題解決取向下的遷移能力培養(yǎng)模型，并對信息技術(shù)學(xué)科中的教學(xué)給出幾點(diǎn)建議，期望為新課程改革背景下的信息技術(shù)教學(xué)在如何培養(yǎng)學(xué)生的靈活遷移算法和模型能力方面提供一些參考。

● 信息技術(shù)課程對遷移能力的現(xiàn)實(shí)需求

計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的核心要素之一，普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）中對計(jì)算思維的定義是個體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。課標(biāo)中計(jì)算思維水平要求學(xué)生能夠把信息技術(shù)解決問題的過程遷移到學(xué)習(xí)和生活的其他問題的解決中。在信息技術(shù)學(xué)科常規(guī)教學(xué)中，多數(shù)教師是為了教授知識而教，而不是為啟發(fā)學(xué)生將所學(xué)知識進(jìn)行遷移應(yīng)用來解決實(shí)際問題而教，學(xué)生獲取知識的方法較為單一，也沒有系統(tǒng)地對所學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)梳理和歸納。信息技術(shù)課程離不開編程，編程要做的絕不僅僅是對學(xué)生進(jìn)行技術(shù)訓(xùn)練，而是要關(guān)注如何讓學(xué)生理解和掌握編程背后的思想。所以對于信息技術(shù)學(xué)科來說，在學(xué)生學(xué)習(xí)算法并編寫程序?qū)崿F(xiàn)作品的過程中，遷移算法與問題解決的過程是計(jì)算思維培養(yǎng)過程中的重要環(huán)節(jié)。靈活遷移是一種高級思維能力，也是綜合型的創(chuàng)新人才的需要。在新課程改革背景下，如何在信息技術(shù)學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維遷移能力是值得研究和探索的。

● 學(xué)科核心素養(yǎng)下信息技術(shù)學(xué)科遷移的概念和內(nèi)涵

計(jì)算思維是一種思考問題、解決問題的方式。在問題解決視角下，利用計(jì)算思維解決問題的步驟如下頁圖1所示：第一步要確定問題或者需求，第二步要把問題分解，第三步是對問題進(jìn)行抽象，第四步是算法設(shè)計(jì)，第五步是算法實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化評估，第六步是概括與遷移解決同類別的問題。本文主要是圍繞靈活遷移這一部分進(jìn)行探究。

1.概括與遷移的概念

遷移是指把在一個情境中學(xué)到的知識和經(jīng)驗(yàn)遷移到新情境的能力。學(xué)習(xí)的遷移是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響，在學(xué)習(xí)這個連續(xù)過程中，任何學(xué)習(xí)都是在學(xué)習(xí)者已經(jīng)具有的知識經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)、已獲得的動作技能、習(xí)得的態(tài)度等基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在將一個復(fù)雜的問題分解之后，人們常?？梢园l(fā)現(xiàn)小問題中有共同的屬性以及相似之處，在計(jì)算思維中，這些屬性被稱為“模式”。在解決問題的過程中，找到模式（模型與算法）是非常重要的，模式可以讓問題的解決簡化。當(dāng)問題具有相同的特征時(shí)，它們能夠被更簡單地解決，當(dāng)存在共同模式時(shí)，能夠靈活遷移模型與算法，用類似的方法解決一類問題。靈活遷移是基于先前已經(jīng)解決的問題，將其概括作為通用解決方案（模型或者算法），以便于推廣到更廣泛的問題情境中。可以簡單地將其理解為“舉一反三，觸類旁通”。

2.能夠靈活遷移模型的條件

在對模型（或者算法）掌握之后，對其進(jìn)行抽象表征概括出一個解決問題的流程或者原理，在面對不同任務(wù)時(shí)，會對目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行預(yù)初判斷，判斷其是否可以用某種算法和模式進(jìn)行遷移，具體有三點(diǎn)：①保證對模型與算法的掌握程度——對所學(xué)的模型與算法是理解性的學(xué)習(xí)，而不是簡單記憶和背誦，并熟練掌握;②保證會對模型或者算法進(jìn)行抽象表征——對模型或者算法進(jìn)行深度的抽象化表征，概括是遷移的基礎(chǔ)，如果不能通過概括，把握一般原理，掌握事物的本質(zhì)和規(guī)律，也難以產(chǎn)生遷移;③在學(xué)習(xí)過程中靈活遷移——透徹理解和領(lǐng)悟?qū)W習(xí)情境和遷移情境之間的關(guān)系，主動思考所學(xué)內(nèi)容的潛在遷移含義、不同任務(wù)之間的相關(guān)性、可遷移的具體場景。

3.常見的靈活遷移模型與算法

在信息技術(shù)學(xué)科中，靈活遷移模型與算法常見的有兩種方式，一是把所學(xué)的模型與算法解決問題的方法歸納成一種模式，通過相似性問題進(jìn)行比較，歸納出共性，在以往經(jīng)驗(yàn)中搜索類似問題，套用類似的解決辦法。例如，在講解利用某種算法解決問題時(shí)，可以通過類比遷移到解決一類可以用同種算法解決的問題上。還有一種情況是，完成項(xiàng)目需要一系列的流程，歸納出核心流程，遷移到另一個類似的問題的解決中，也就是解決某一類問題的流程。例如，問題解決視角下利用計(jì)算思維解決問題的步驟，如果以后遇到要解決的問題，就可以把這個流程遷移應(yīng)用到解決新的問題上去。

● 遷移“模型與算法”能力培養(yǎng)模型的構(gòu)建

有效的教學(xué)方法不僅傳授學(xué)生知識，更重要的是教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，使學(xué)生的思維更敏捷、更靈活，有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移?，F(xiàn)代心理學(xué)家提出的“為遷移而教”的觀點(diǎn)已為人們所矚目，研究遷移規(guī)律并將這一規(guī)律運(yùn)用到教學(xué)之中，正是信息技術(shù)教師的一項(xiàng)很重要的任務(wù)。本文基于心理學(xué)的部分學(xué)習(xí)遷移理論，立足信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，以解決問題為導(dǎo)向，為培養(yǎng)學(xué)生靈活遷將“模型與算法”能力構(gòu)建了一個能力培養(yǎng)模型，如下頁圖2所示。

1.模型理論基礎(chǔ)：概括化理論、學(xué)習(xí)定勢說

基于問題解決的遷移能力培養(yǎng)模型是基于學(xué)習(xí)遷移理論的概括化理論和學(xué)習(xí)定勢說。賈德的概括化理論強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)主體對學(xué)習(xí)材料的加工，是學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料中知識經(jīng)驗(yàn)的概括，以及對兩種學(xué)習(xí)情境中類似的原理、原則的概括，認(rèn)為學(xué)習(xí)遷移取決于主體概括原理的能力或水平。學(xué)習(xí)定勢說考慮的是學(xué)習(xí)方法的遷移問題。所謂學(xué)習(xí)定勢，就是習(xí)得的學(xué)習(xí)方法的態(tài)度傾向。先行學(xué)習(xí)為后繼學(xué)習(xí)準(zhǔn)備了遷移的條件，或使后繼學(xué)習(xí)處于準(zhǔn)備狀態(tài)中，這就有利于遷移。根據(jù)賈德的理論，兩個學(xué)習(xí)活動間存在的共同成分，只是產(chǎn)生遷移的必要前提，而產(chǎn)生遷移的關(guān)鍵是學(xué)習(xí)者在兩種活動中概括出它們之間的共同原理，強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)概括化的重要性。學(xué)習(xí)定勢說強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)支架的重要性，只有搭建循序漸進(jìn)的教學(xué)支架，才能引導(dǎo)學(xué)生形成遷移能力。所以在模型中的問題解決層中，需要學(xué)生在解決問題的過程中概括出解決一類問題的算法和模式，所以在課堂中教育教學(xué)在遷移層需要教師設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)時(shí)，要考慮與源任務(wù)之間的共同成分，并在引導(dǎo)學(xué)生解決新的目標(biāo)任務(wù)時(shí)，要搭建符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知的教學(xué)支架，從而促進(jìn)學(xué)生遷移能力的培養(yǎng)。

2.模型解釋

基于問題解決的遷移能力培養(yǎng)模型核心是學(xué)生遷移能力形成過程的模型，學(xué)生首先基于先前學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)和教師新授的知識來解決任務(wù)（主要強(qiáng)調(diào)算法和模型的學(xué)習(xí)），通過解決任務(wù)的過程（計(jì)算思維應(yīng)用），歸納概括出解決問題的核心算法和解決問題的步驟，并歸納到學(xué)生的解決問題的方法庫中。當(dāng)遇到類似任務(wù)時(shí)，通過比較任務(wù)之間的相同要素，利用教師搭建的遷移學(xué)習(xí)支架，學(xué)生能較好的利用方法庫中的經(jīng)驗(yàn)（算法和模型）來解決目標(biāo)任務(wù)，這是靈活遷移應(yīng)用的體現(xiàn)。

在靈活遷移能力框架中，學(xué)生解決問題過程中的知識能力要求為縱向維度，它分為三個層面：第一層是雙基層，即解決問題必要的基礎(chǔ)知識和基本技能，如在講解用算法來解決問題時(shí)，需要的基礎(chǔ)知識有對象、指令、流程圖、相關(guān)算法的概念或模型等，需要的基本技能有會畫流程圖、會編寫簡單程序等;第二層是問題解決層，需要學(xué)生利用計(jì)算思維的思想和方法來解決問題。例如，教師在設(shè)計(jì)任務(wù)來學(xué)習(xí)算法時(shí)，在解決問題時(shí)，首先要抽象提取任務(wù)需要解決的問題是什么，然后把問題分解成小問題，在解決問題的過程中運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)和方法（概括），設(shè)計(jì)使用算法解決問題的步驟（算法），對算法進(jìn)行優(yōu)化和評估（評估），直到問題解決，這個過程是使用計(jì)算思維解決任務(wù)的過程，在這個過程中學(xué)生全面地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，基于算法解決問題，并能概括解決問題的流程或者模型;第三層是靈活遷移層，學(xué)生在面對目標(biāo)任務(wù)時(shí)，能快速產(chǎn)生遷移，最終達(dá)到靈活遷移模型與提升算法能力的目的。

心理學(xué)家在研究中提到，學(xué)習(xí)者的遷移能力的產(chǎn)生與教師的教法密切相關(guān)。所以在模型中體現(xiàn)了教師教學(xué)的部分，教師在雙基層環(huán)節(jié)，不僅需要對算法知識進(jìn)行講解，還需要對解決問題過程中需要用到的舊知識進(jìn)行復(fù)習(xí)，讓學(xué)生更好地用以往的經(jīng)驗(yàn)和知識來解決問題;在問題解決環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的思想和方法來解決問題，設(shè)計(jì)合適的任務(wù)，涉及到問題分解、抽象、概括、算法、評估等環(huán)節(jié)，并在問題解決后，引導(dǎo)學(xué)生歸納概括用算法解決的類別和解決問題的流程;在靈活遷移模型與算法的環(huán)節(jié)，首先要設(shè)計(jì)同類別的任務(wù)，根據(jù)概括化理論，兩個任務(wù)中需要有共同要素，這樣才能為遷移提供前提條件，在解決目標(biāo)問題的過程中，要搭建適當(dāng)?shù)哪_手架，應(yīng)當(dāng)由易到難一步一步引導(dǎo)學(xué)生用算法和模型來解決問題，合適的支架對培養(yǎng)學(xué)生遷移能力至關(guān)重要，讓學(xué)生能較好的接受知識和解決問題，并培養(yǎng)遷移的能力。

● 基于培養(yǎng)模型的教學(xué)實(shí)施策略

1.教師應(yīng)該有培養(yǎng)學(xué)生靈活遷移“模型與算法”的意識

在遷移模型與算法上，多數(shù)教師在教學(xué)過程中只是對算法的概念及應(yīng)用進(jìn)行講解，后續(xù)的遷移弱化，沒有意識到培養(yǎng)遷移算法的重要性?，F(xiàn)如今需要教師不斷反思教學(xué)方法，讓學(xué)生做到舉一反三，實(shí)現(xiàn)“模型與算法”的遷移。教師要認(rèn)識到遷移對提高解決問題的能力具有直接的促進(jìn)作用。在編程教學(xué)中，如果將編程學(xué)習(xí)看作是計(jì)算機(jī)編程思想的學(xué)習(xí)，那么學(xué)生所獲得的就將是計(jì)算機(jī)編程的本質(zhì)原理和可遷移的思維方式，而這種思維方式也將能夠被用來開展更多的研究和解決生活中更為復(fù)雜的問題。

2.教師要學(xué)會學(xué)習(xí)支架的設(shè)計(jì)

著名心理學(xué)家維果斯基在“最近發(fā)展區(qū)”理論基礎(chǔ)上發(fā)展了“支架式教學(xué)”這一建構(gòu)主義教學(xué)模式，認(rèn)為學(xué)生在教師或他人的合理幫助（恰當(dāng)?shù)闹Ъ埽┫驴梢赃_(dá)到潛在發(fā)展水平。支架式學(xué)習(xí)理念重視學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的思維發(fā)展軌跡，重視學(xué)習(xí)引導(dǎo)，重視復(fù)雜問題的分解。在靈活遷移算法與模型的教學(xué)中主要用到的支架有問題支架、圖表支架等。

（1）問題支架。問題是學(xué)習(xí)過程中最為常見的支架，在特定主題的學(xué)習(xí)中，“支架問題”往往比“框架問題”更具結(jié)構(gòu)性，更加關(guān)注細(xì)節(jié)和可操作性。當(dāng)教師可以預(yù)期學(xué)生可能遇到的困難時(shí)，對支架問題進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)是必要的。教師可以通過“搭建”一步一步的問題支架，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)習(xí)，從而達(dá)到解決問題的目的。

例如，學(xué)習(xí)了枚舉算法，面對下面這種新的問題情境——

今天是小明的生日，他像往常一樣去了熟悉的生煎店吃早點(diǎn)，心情很好，吃完后準(zhǔn)備付錢，老板想逗逗他，說你只需給我這個數(shù)：“二十幾塊，除三余二，除五余三?！毙∶飨萑肓怂伎?，你們能幫小明算算該付多少錢嗎？

教師可以搭建以下問題支架：

①我們之前用枚舉算法解決過模糊數(shù)字（問題：一個五位數(shù)，萬位和百位不知道，但是是57和67的倍數(shù)，求所有的可能性）的問題，想一想，該情境與之前的問題有哪些相似之處？

②枚舉算法的適用條件是什么？

③枚舉算法是否適合解決該問題？

④在使用枚舉算法來解決模糊數(shù)字的問題時(shí)，主要的步驟有哪些？

⑤對應(yīng)此問題，列出解決步驟。

這些問題可以引導(dǎo)學(xué)生對比之前所學(xué)知識，把枚舉算法解決問題的方法應(yīng)用到新的問題中去。

（2）圖表支架。圖表包括各種圖示和表格，圖表用可視化方式對信息進(jìn)行描述，尤其支持學(xué)生的思維活動。圖表支架是在教學(xué)過程中，利用表格或者視圖的形式將信息傳遞給學(xué)生。圖表包括很多種類型，如流程圖、概念圖、思維導(dǎo)圖等，圖表最大的特點(diǎn)就是直觀，如流程圖可以使學(xué)生對學(xué)習(xí)任務(wù)的劃分一目了然，概念圖和思維導(dǎo)圖可以將知識點(diǎn)之間的聯(lián)系通過圖像的形式體現(xiàn)出來，能夠幫學(xué)生清楚地梳理知識脈絡(luò)，促進(jìn)知識的建構(gòu)和內(nèi)化。

例如，編程解決問題的一般過程包括抽象與建模、設(shè)計(jì)算法、編寫程序、調(diào)試運(yùn)行這四個步驟（如圖3），學(xué)生可以根據(jù)教師提供的圖表支架，回想其步驟，并根據(jù)步驟來解決問題。

3.教師要設(shè)計(jì)靈活遷移能力的評價(jià)

教師在組織評價(jià)環(huán)節(jié)，缺少有關(guān)“靈活遷移算法與模型”方面的評價(jià)維度，如第100頁圖4所示。學(xué)生靈活遷移能力的評價(jià)應(yīng)該包括過程評價(jià)和最終成果評價(jià)。

活動過程中教師基于一定的評價(jià)量表對學(xué)生的靈活遷移活動表現(xiàn)進(jìn)行過程性評價(jià)。成果評價(jià)主要是依據(jù)學(xué)生獨(dú)立思考后形成的可視化的思維導(dǎo)圖（流程圖）以及小組最終的可視化的思維導(dǎo)圖（流程圖）、解決問題的經(jīng)驗(yàn)方法并遷移到一類問題中進(jìn)行衡量。項(xiàng)目過程中靈活遷移評價(jià)量表的設(shè)計(jì)，如第100頁表所示。

● 結(jié)束語

在課程改革背景下，在信息技術(shù)教學(xué)過程中，教師要結(jié)合學(xué)科的特點(diǎn)，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，強(qiáng)化新舊知識內(nèi)在聯(lián)系性，讓學(xué)生參與通過遷移模型和算法來解決問題的過程，而不是通過講授來間接地教授什么是模型與算法的遷移。在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中，多元化支架的設(shè)計(jì)將幫助學(xué)生更好地理解與感受模型與算法的遷移，從而解決一類問題。在每個教學(xué)環(huán)節(jié)中，貫徹靈活遷移能力的評價(jià)，能更好地引導(dǎo)學(xué)生該能力的增長，最終提升他們的靈活遷移能力。