基于思維導(dǎo)圖下中小學(xué)計(jì)算思維方面的可視化分析

齊盛強(qiáng) 芮玉彬 李世杰

(1.3.西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院 甘肅 蘭州 730070；2.西北師范大學(xué) 教育學(xué)院 甘肅 蘭州 730070)

一、問(wèn)題的提出

2006年,美國(guó)周以真教授首次提出“計(jì)算思維”,是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[1]。計(jì)算思維已經(jīng)與中小學(xué)生的信息技術(shù)課程緊密相連,對(duì)于計(jì)算思維在中小學(xué)學(xué)校中顯得越來(lái)越重要,提及信息技術(shù)課程,計(jì)算思維已經(jīng)是信息技術(shù)學(xué)科思維組成部分。具有計(jì)算思維,信息意識(shí),能夠熟練運(yùn)用新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和手段進(jìn)行學(xué)習(xí)與生活,解決學(xué)習(xí)生活中遇到問(wèn)題是信息化社會(huì)人才應(yīng)該具有的素質(zhì)和能力。中小學(xué)信息技術(shù)教育中,教學(xué)生掌握計(jì)算思維比單純的學(xué)習(xí)操作計(jì)算機(jī)更為重要[2]。

計(jì)算思維往往是比較抽象的,是不可預(yù)見(jiàn),很難講授,更沒(méi)辦法進(jìn)行有針對(duì)性的培養(yǎng)的。而如何可視化就是計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中必須進(jìn)行的。“可視化”一詞源于英文的“visualization＂,原意是“可看得見(jiàn)的、清楚的呈現(xiàn)”,也可譯為“圖示化”,如計(jì)算機(jī)編程的可視化界面(VB,VC等)[3]。一般來(lái)講,知識(shí)可視化過(guò)程,包括傳者(教學(xué)工作者)和受者(學(xué)習(xí)者)兩個(gè)對(duì)象。因此,可視化使知識(shí)傳播,更加容易,科學(xué),有效。使傳者觀點(diǎn)極易表達(dá)給受者。這樣一來(lái),可視化指的是所有可以用來(lái)建構(gòu)和傳達(dá)復(fù)雜知識(shí)的圖解手段,使抽象內(nèi)容表征化?？梢暬?在信息技術(shù)課程中,不僅能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,而且可以鍛煉學(xué)生思維,提高學(xué)生運(yùn)用技術(shù)解決生活學(xué)習(xí)中的問(wèn)題,具有信息意識(shí)。

思維導(dǎo)圖(Mind Map)是英國(guó)心理學(xué)家東尼·博贊在20世紀(jì)70年代所創(chuàng),是一個(gè)創(chuàng)意性記憶概念,又稱(chēng)為腦圖(Mind Map)或概念圖(Concept Map),是用來(lái)組織和表征知識(shí)的工具[4]。最開(kāi)始的時(shí)候,思維導(dǎo)圖僅僅是作為一種新的筆記方法。思維導(dǎo)圖在于激發(fā)并整理思考,采用的手段是“從中心向周?chē)l(fā)散的非線(xiàn)性筆記”[5]。思維導(dǎo)圖的核心是把形象思維和抽象思維結(jié)合起來(lái),并將思維在白紙上以圖畫(huà)和線(xiàn)條的方式表現(xiàn)出來(lái)[6]。剛好可以達(dá)到滿(mǎn)足可視化的要求。思維導(dǎo)圖將信息表征工具,包括圖畫(huà),視頻,文字等多種方式組合運(yùn)用,以呈現(xiàn)受者,從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)表征的可視化[7]。

互聯(lián)網(wǎng)＋教育下,中小學(xué)的信息技術(shù)課程已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)中小學(xué)必須開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程。但是,近年來(lái)隨著信息技術(shù)課程實(shí)施及技術(shù)的發(fā)展,信息技術(shù)課程在教學(xué)內(nèi)容和具體目標(biāo)上都呈現(xiàn)出一定的不穩(wěn)定性,多元化培養(yǎng)趨勢(shì)日益明顯[8]如何使計(jì)算思維的培養(yǎng),或者說(shuō)訓(xùn)練能夠可視化,思維導(dǎo)圖用于計(jì)算思維的可以進(jìn)行探索。

二、計(jì)算思維與信息技術(shù)課程的聯(lián)系

(一)計(jì)算思維是信息技術(shù)課程的內(nèi)在體現(xiàn)

計(jì)算思維的培養(yǎng)體現(xiàn)在信息技術(shù)課程的教學(xué),學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中的方方面面。發(fā)展學(xué)生“數(shù)據(jù)抽象、模型建構(gòu)、回歸驗(yàn)證、數(shù)字實(shí)現(xiàn)”的計(jì)算思維方式、提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力是信息技術(shù)課程的一種重要的內(nèi)在價(jià)值[9]。

(二)計(jì)算思維解決了信息技術(shù)課程學(xué)科思維問(wèn)題[8]

從面向?qū)W科知識(shí)到作為學(xué)科工具,以及現(xiàn)在面向?qū)W科思維,信息技術(shù)課程作為一門(mén)學(xué)科,有自己的學(xué)科思維,而計(jì)算思維作為學(xué)科思維的一部分,豐富了信息技術(shù)學(xué)科思維。

對(duì)此,祝智庭教授也指出:面對(duì)不斷變化的信息化世界,計(jì)算機(jī)課程不是要把學(xué)生都培養(yǎng)成為程序設(shè)計(jì)專(zhuān)家,而是希望學(xué)生具備信息技術(shù)學(xué)科的思維方式,正確理解計(jì)算機(jī)和人與社會(huì)的關(guān)系[10]。

三、思維導(dǎo)圖下，計(jì)算思維的可視化的探究

在互聯(lián)網(wǎng)＋教育下,不斷變化的信息社會(huì),日新月異的學(xué)習(xí)生活環(huán)境,使信息技術(shù)課程不僅僅是教授學(xué)生成為程序設(shè)計(jì)者,軟件使用員,更加是要學(xué)生具有學(xué)科思維方式。計(jì)算思維依據(jù)Selby和Woollard博士關(guān)于計(jì)算思維的觀點(diǎn)比較適合中小學(xué)信息技術(shù)教育,計(jì)算思維具體包括算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括。

(1)基于思維導(dǎo)圖,對(duì)于算法思維的可視化。對(duì)于算法與程序設(shè)計(jì)模塊,以問(wèn)題為導(dǎo)入。比如說(shuō)比較大小。給定的數(shù)字與數(shù)字序列比較大小。利用思維導(dǎo)圖,將比較過(guò)程借助于思維導(dǎo)圖提前呈現(xiàn)在軟件中,使算法思維的過(guò)程可以相互間提出意見(jiàn)。

(2)基于思維導(dǎo)圖,對(duì)于分解思維的可視化。這里以認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)為例。計(jì)算機(jī)的發(fā)展史,計(jì)算機(jī)有哪些部分組成,可以進(jìn)行分解。學(xué)生可以計(jì)算機(jī)為主題,進(jìn)行思維導(dǎo)圖的創(chuàng)作,如圖:

鍛煉學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的解決可以分步驟,分次級(jí)主題進(jìn)行解決。使復(fù)雜的問(wèn)題變得簡(jiǎn)單,簡(jiǎn)單問(wèn)題更加形象。

(3)基于思維導(dǎo)圖,概括思維的可視化。信息技術(shù)課程中也存在相似的知識(shí),比如位圖和矢量圖。在信息技術(shù)課程中,新舊知識(shí)之間,有哪些聯(lián)系,又是否存在區(qū)別。基于思維導(dǎo)圖,對(duì)于新舊知識(shí)進(jìn)行加工處理,總結(jié)與概括。促進(jìn)知識(shí)之間的聯(lián)系,使知識(shí)與知識(shí)間聯(lián)系可視化。

(4)基于思維導(dǎo)圖,操作思維的可視化。信息技術(shù)課程中,對(duì)于課程的實(shí)際操作與實(shí)踐是必不可少的。而中小學(xué)信息技術(shù)課程的教學(xué)不僅僅是在計(jì)算機(jī)機(jī)房, 是與普通教師相結(jié)合的課堂模式。所以教師在講解操作時(shí),可以借助于思維導(dǎo)圖,進(jìn)行操作的講解。

(5)基于思維導(dǎo)圖,安全思維的可視化。信息安全已經(jīng)是當(dāng)今社會(huì)不得不注意的問(wèn)題。信息技術(shù)方便了我們的學(xué)習(xí)、生活、工作,但存在的安全問(wèn)題也是學(xué)生不得不注意,不得不學(xué)習(xí)的地方。安全問(wèn)題有哪些?安全如何保障?依據(jù)思維導(dǎo)圖,學(xué)生以自己感興趣的形式,將計(jì)算機(jī)安全問(wèn)題,通過(guò)自己的理解呈現(xiàn)在思維導(dǎo)圖中。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于中小學(xué)信息技術(shù),目前主要是理論與計(jì)算機(jī)的基本操作,以及軟件的基本使用,而隨著信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng),大數(shù)據(jù),云計(jì)算,人工智能進(jìn)入學(xué)校,它的內(nèi)容更加廣闊,學(xué)習(xí)深度更加出彩,那樣教學(xué)內(nèi)容也就更加復(fù)雜。而思維導(dǎo)圖的引入,特別是對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)的探索與嘗試,對(duì)于信息技術(shù)課程的開(kāi)展有非常好的借鑒。有利于課程的開(kāi)展,學(xué)生信息意識(shí)的培養(yǎng),進(jìn)而有利于學(xué)生的發(fā)展。