“電路”vs“思路”

劉竹君

初識(shí)“創(chuàng)客教育”，感覺技術(shù)當(dāng)先，作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)背景的數(shù)學(xué)老師來說，最難的就是自己本身實(shí)力的缺失，如此怎樣來教學(xué)？在慢慢摸索學(xué)習(xí)中，也逐步領(lǐng)悟，學(xué)無止境，這種學(xué)習(xí)不可能等老師什么都學(xué)會(huì)了再來教學(xué)生，更重要的是一種善于發(fā)現(xiàn)、勇于探索、敢于嘗試的心態(tài)和行為，也讓我這個(gè)對技術(shù)一知半解的“新”老師投入到“創(chuàng)客教育”中。

緣起，解決問題的策略

創(chuàng)客活動(dòng)和課程都需要?jiǎng)?chuàng)客空間來支撐。創(chuàng)客教育的精髓是在學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)客活動(dòng)的過程中，培育學(xué)生提出問題、研究問題、解決問題，以及動(dòng)手制作的綜合能力，初步融合了科學(xué)研究、技術(shù)制作、藝術(shù)創(chuàng)作的全過程，能夠培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)探索精神、批判性思維能力、自主創(chuàng)新能力、合作研究能力、語言表達(dá)能力、藝術(shù)創(chuàng)作能力等等?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，我總想著把數(shù)學(xué)的一些思想內(nèi)容融入進(jìn)去，也就有了如下想法。

從數(shù)學(xué)教材三年級開始，每一學(xué)期都有專項(xiàng)內(nèi)容，特別是三年級上下冊及四年級上冊的內(nèi)容，主要是研究“解決問題的基本策略”，即“從條件向問題的推理”“從問題向條件的推理”“有效整理信息，在能夠?qū)ふ乙阎獥l件和所求問題的基礎(chǔ)上，通過有條理地尋找條件和問題之間的聯(lián)系，形成解題思路，解答問題”。三四年級這部分“解決問題策略”的內(nèi)容，一直是教學(xué)的難點(diǎn)，其價(jià)值不局限于獲得具體問題的結(jié)論或答案，它的意義更在于學(xué)會(huì)解決問題，并且體會(huì)每個(gè)人都有自己對問題的理解，并由此形成自己解決問題的方法；體會(huì)解決問題可以有不同的方法，應(yīng)當(dāng)選擇適宜自己的方法來解決問題。也就是肯定了知識(shí)背后的育人價(jià)值為“培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。

“策略”的原意是計(jì)策與謀略。解決問題的策略就是解決問題的計(jì)策與謀略，具體表現(xiàn)為對問題的理解，對解決問題的方法、手段的思考和選擇運(yùn)用。解決問題，特別是解決新穎的問題需要策略，而解決問題的策略又是在解決問題的活動(dòng)中逐步形成和發(fā)展的。更通俗的解釋，我覺得可以用“思路”來概括。知識(shí)只是學(xué)習(xí)的一種載體，“思路”才是價(jià)值所在。解決問題的活動(dòng)不僅只有解決數(shù)學(xué)問題，那有沒有更有趣、更有效的方式來學(xué)習(xí)和使用這樣的策略呢？由此我又聯(lián)想到了“電路”。

嘗試，思路轉(zhuǎn)化為電路

電路：由金屬導(dǎo)線和電氣、電子部件組成的導(dǎo)電回路。小學(xué)階段對電路知識(shí)也有所涉及，主要安排在五年級的科學(xué)課中，目標(biāo)為：知道一個(gè)連通的電路的基本組成部分，能夠連接基本電路，并畫出電路圖或根據(jù)電路圖組裝電路。

思路：意指思考的條理脈絡(luò)。這里特指解決問題時(shí)的一般思路。

同樣都有“路”，都可解釋為“途徑、門路”，不過一個(gè)是“顯”，一個(gè)為“隱”。如果把它們有機(jī)結(jié)合，就能化“隱”為“顯”，加深理解，提高能力。

在尋覓中，我找到了一個(gè)有趣的App“萬能機(jī)器”，一種直觀、安全、友好、發(fā)揮創(chuàng)造力的軟件，能將兩個(gè)“路”有機(jī)結(jié)合。這里用到的電路知識(shí)僅僅是電源（輸入端）、開關(guān)（控制）、電器（輸出）的連接，正負(fù)極的回路并不涉及，串并聯(lián)的關(guān)系也可以從連接線中直觀感受。App的使用也只是涉及其功能的一部分，更多功能有待學(xué)生后期自我實(shí)踐開發(fā)。

以此為載體，我們進(jìn)行了主題為“燈”的教學(xué)設(shè)計(jì)。

第一部分：軟件的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)，簡單的電路連接。

第二部分：核心任務(wù)是兩個(gè)開關(guān)一盞燈，每個(gè)開關(guān)都能控制燈的開與關(guān)，完成“從條件向問題推理”的過程。

第三部分：核心任務(wù)是保護(hù)視力的護(hù)眼燈，完成“從問題向條件推理”的過程。

第四部分：核心任務(wù)是設(shè)計(jì)多功能燈，完成“有效整理信息，有條理尋找條件問題間的聯(lián)系，形成思路，解決問題”。

效果，意想不到的收獲

1. 有趣

“解決問題的策略”和“簡單的電路”都是教材中學(xué)生認(rèn)為的難點(diǎn)所在?！敖鉀Q問題的策略”之難，往往體現(xiàn)在關(guān)系表明之復(fù)雜、過程方法之單一、結(jié)果顯示之不直接、重復(fù)練習(xí)之枯燥。學(xué)生拿到題目就垂頭喪氣，做起題目來也無精打采，對于是否解決問題也不得而知；“電路”知識(shí)之煩，在于設(shè)施設(shè)備的準(zhǔn)備與使用、電路組裝與電路圖的對應(yīng)，學(xué)生解讀電路圖、設(shè)計(jì)電路圖能力有限，還無法進(jìn)行形象的電路組裝與抽象的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)之間的轉(zhuǎn)換。正因?yàn)檫@些困難，也就造成了學(xué)生學(xué)習(xí)上的無趣，能力上的提升也不夠。

APP的直觀形象，降低了抽象電路的難度，所見即所得。

App的多種選擇，發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)造性，解決的問題不再局限，條件的選擇不再單一。

最主要的是，像玩似的，學(xué)生沒有了做題的束縛，可以有不斷嘗試的機(jī)會(huì)，能獲得解決問題的快樂。

2. 有效

（1）設(shè)計(jì)電路的呈現(xiàn)——顯示“思路”過程

設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)電路的具體步驟和方法。剛開始學(xué)生的設(shè)計(jì)，可能是盲目的，隨意地拼搭與組合，來發(fā)現(xiàn)所獲得的結(jié)果。在這樣的過程中，學(xué)生首先體驗(yàn)了各種設(shè)備、按鈕的作用，其次感受著不同組合方式的效果。教師要在這樣的過程中放大“選用的控制設(shè)備”“連接方式”與“輸出結(jié)果”之間的對應(yīng)關(guān)系，即“條件→問題”的思路。在熟悉之后，逐步轉(zhuǎn)向“問題→條件”，教學(xué)設(shè)計(jì)中第三部分的核心任務(wù)保護(hù)視力的護(hù)眼燈，就是基于此的安排。在這樣的問題結(jié)果的要求下，學(xué)生有意識(shí)地選擇相關(guān)“控制設(shè)備”“連接方式”，創(chuàng)造出了許多讓人刮目相看的作品，大致可以分為這樣幾類：定時(shí)提醒放松預(yù)防近視，如：連續(xù)半小時(shí)就控制臺(tái)燈變暗或發(fā)出提醒聲音、播放歌曲等；矯正書寫姿勢預(yù)防近視，如：在固定高度無法人臉識(shí)別則發(fā)出警報(bào)聲等；通過調(diào)整光線預(yù)防近視，如：根據(jù)周圍環(huán)境明暗進(jìn)行點(diǎn)燈的開關(guān)及光線強(qiáng)弱調(diào)節(jié)等。這些都是學(xué)生在設(shè)定目標(biāo)方向后，進(jìn)行相關(guān)控制設(shè)備和連接方式的有效組合產(chǎn)生的效果。當(dāng)學(xué)生還沒有這種意識(shí)時(shí)，教師可以通過讓學(xué)生先描述自己設(shè)想的護(hù)眼燈的效果，然后集思廣益選擇相應(yīng)的控制設(shè)備及連接方式，在不斷調(diào)整過程中最終實(shí)現(xiàn)。并以此為例，啟發(fā)學(xué)生有思路地去創(chuàng)造。

第四部分多功能燈的設(shè)計(jì)，更是需要學(xué)生有清晰的設(shè)計(jì)思路和不斷嘗試調(diào)整的設(shè)計(jì)過程，教師要設(shè)法讓學(xué)生遵循“你要設(shè)計(jì)什么樣的多功能燈”（問題），“你要怎樣完成這樣的多功能燈”（條件），“你的嘗試與修改”（問題與條件的匹配）的過程，呈現(xiàn)思考過程。最后結(jié)果也是非常有意思的，有的學(xué)生在輸出設(shè)備上進(jìn)行了拓展，從前面的一盞燈發(fā)展為多盞燈，由一種顏色的燈發(fā)展為多種顏色的燈；有的學(xué)生在連接方式上進(jìn)行了創(chuàng)新，有單一并聯(lián)或串聯(lián)的，更有既有并聯(lián)部分又有串聯(lián)部分的；有的學(xué)生在控制設(shè)備上下足了工夫，充分利用其中的一個(gè)設(shè)備或多個(gè)設(shè)備的組合，達(dá)到了意想不到的效果。不管哪種設(shè)計(jì)的呈現(xiàn)，我們都能看出學(xué)生思考的過程，電路圖就是孩子們外顯的思路圖。

（2）設(shè)計(jì)結(jié)果的呈現(xiàn)——檢驗(yàn)“思路”結(jié)果

思路到底對不對，在平時(shí)的解決問題中，學(xué)生缺乏檢驗(yàn)的意識(shí)，做完就算，更不清楚結(jié)果是否正確。與電路結(jié)合，就能馬上看出效果，最重要的是，可以給學(xué)生不斷修改調(diào)整的機(jī)會(huì)。在第二部分核心任務(wù)“兩個(gè)開關(guān)一盞燈，每個(gè)開關(guān)都能控制燈的開與關(guān)”中，學(xué)生一開始還是遇到了較大困難：一個(gè)開關(guān)控制一盞燈，每個(gè)孩子都會(huì)，另一個(gè)開關(guān)怎么加才能互相不影響？學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)，串聯(lián)的方式顯然做不到分別控制，在多次嘗試的過程中，有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)了并聯(lián)的連接方式，從而解決了問題。學(xué)生很興奮，感覺自己在正確思路的引導(dǎo)下，有了創(chuàng)造發(fā)明！“檢驗(yàn)”不再是一句空口白話，更多的落實(shí)在設(shè)計(jì)結(jié)果的呈現(xiàn)中。

（作者單位：江蘇常州市虹景小學(xué)）