基于“計(jì)算思維+學(xué)單”的小學(xué)信息技術(shù)支架式教學(xué)

徐鋼強(qiáng)

計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，其實(shí)質(zhì)是個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)，這就表明計(jì)算思維的培養(yǎng)必須以具體教學(xué)為載體，滲透到學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。

小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)矛盾

在重視計(jì)算思維培養(yǎng)的同時(shí)，但也存在計(jì)算思維“人人都喊，人人都做，人人低效”的困境。究其根本原因，是小學(xué)生認(rèn)知水平的局限和計(jì)算思維高要求的脫節(jié)，使得計(jì)算思維培養(yǎng)缺乏深度，浮于形式。那應(yīng)如何補(bǔ)齊小學(xué)生低認(rèn)知水平和計(jì)算思維高要求之間的斷層呢？筆者認(rèn)為，問(wèn)題的實(shí)質(zhì)就是如何做到計(jì)算思維培養(yǎng)的“深入”和教學(xué)策略的“淺出”的統(tǒng)一。

現(xiàn)實(shí)矛盾呼喚支架式教學(xué)

1.支架式教學(xué)

支架式教學(xué)法是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一種以學(xué)習(xí)者為中心、以培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和自主學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)的教學(xué)法。在教學(xué)中，一步步地為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供適當(dāng)?shù)木€索或提示，也就是支架，讓學(xué)生通過(guò)這些支架一步步進(jìn)行探究提升，逐漸解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，掌握所要學(xué)習(xí)的知識(shí)，提高問(wèn)題解決能力。

2.基于學(xué)單的支架式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

學(xué)單指的是教師根據(jù)教學(xué)重難點(diǎn)和學(xué)生學(xué)情，針對(duì)某個(gè)環(huán)節(jié)或知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的、用于引導(dǎo)學(xué)生逐步理解掌握該重難點(diǎn)的類(lèi)似“腳手架”的表單?；趯W(xué)單的支架式教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì)：形式靈活，可以針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或思維點(diǎn)展開(kāi)，讓支架式教學(xué)更有針對(duì)性;促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)建構(gòu)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生思維的主動(dòng)生發(fā);形成思維梯度，化繁為簡(jiǎn)，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行梯度分解，以“腳手架”方式為學(xué)生提供思維支撐。

基于“計(jì)算思維+學(xué)單”的小學(xué)信息技術(shù)支架式教學(xué)的探索

1.助力思維提升，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的深度發(fā)生

小學(xué)生對(duì)課堂上的思維活動(dòng)，往往參與的積極性很高，但是卻缺乏必要的深度，只停留于淺層次的思維。這時(shí)，教師可針對(duì)某個(gè)思維點(diǎn)，設(shè)計(jì)由淺而深、具有梯度的學(xué)單作為支架，為學(xué)生的思維升發(fā)提供必要的支撐。

例如，在《機(jī)器人分辨顏色》一課中，讓學(xué)生理解機(jī)器人分辨顏色的原理是難點(diǎn)。機(jī)器人為什么能夠分辨不同的顏色是一個(gè)值得探究的問(wèn)題，也是可以挖掘的一個(gè)思維點(diǎn)。為了引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的深度發(fā)生，筆者設(shè)計(jì)了如下頁(yè)表1所示的學(xué)單。

學(xué)生以該學(xué)單為支架，通過(guò)實(shí)踐得出各種顏色的灰度值，同時(shí)通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的比較和分析，完成后續(xù)關(guān)于規(guī)律表單的填寫(xiě)，并最終得出對(duì)機(jī)器人分辨顏色的結(jié)論。

2.助力全局規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維鏈的完整重塑

對(duì)項(xiàng)目的分解規(guī)劃，是計(jì)算思維的一個(gè)重要體現(xiàn)。但對(duì)全局的把握和規(guī)劃意識(shí)是小學(xué)生的一個(gè)薄弱點(diǎn)，尤其是在面對(duì)一些需要全局把握的項(xiàng)目化任務(wù)時(shí)，這個(gè)矛盾尤為突出。

例如，《給古詩(shī)配畫(huà)》是浙教版信息技術(shù)四年級(jí)上冊(cè)畫(huà)圖與文字輸入的綜合任務(wù)。這節(jié)課的難度在于學(xué)生不僅要理解古詩(shī)的表層意思，而且要對(duì)整體的畫(huà)面進(jìn)行合理構(gòu)思，更重要的是要理解古詩(shī)的深層意境，確定古詩(shī)配畫(huà)的色彩基調(diào)。為了突破這個(gè)難點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了如表2所示的學(xué)單，為學(xué)生思維提供支架。

在該學(xué)單中，筆者將學(xué)生的思維分解成一個(gè)思維鏈，一步步引導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)全局的把控和規(guī)劃，在這個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維鏈的完整重塑。這在培養(yǎng)學(xué)生規(guī)劃意識(shí)和全局意識(shí)的同時(shí)也培養(yǎng)了計(jì)算思維。

3.助力信息要素提煉，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的結(jié)構(gòu)化重組

計(jì)算思維從實(shí)質(zhì)上講是對(duì)原始問(wèn)題進(jìn)行分析、解構(gòu)，最終建模實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但現(xiàn)實(shí)中的原始問(wèn)題往往都是以非結(jié)構(gòu)化表述呈現(xiàn)的劣構(gòu)信息，這就要求要有更強(qiáng)的信息意識(shí)去提煉歸納其中的關(guān)鍵點(diǎn)，因此，從某種程度上講，信息要素的提煉是計(jì)算思維的基礎(chǔ)。但信息要素的提煉是小學(xué)生的弱項(xiàng)，所以基于信息提煉的學(xué)單就成為學(xué)生的學(xué)習(xí)支架。例如，在《表格的制作》一課中，筆者創(chuàng)設(shè)了為玉樹(shù)貧困孩子挑選愛(ài)心書(shū)包的情境，呈現(xiàn)網(wǎng)上獲取的劣構(gòu)信息：a書(shū)包——紅色面料圖案超級(jí)飛俠、長(zhǎng)30cm寬25cm高50cm、255元一個(gè)、外料PU皮里料尼龍、最大容量37.5L、雙肩背帶（帶拉桿）、時(shí)尚可愛(ài)，省力;b書(shū)包——藍(lán)色鯨魚(yú)圖案、192元一個(gè)、單肩背包45×20×45cm，容量40.5L、化纖材質(zhì)、大方美觀;c書(shū)包——98元一個(gè)、軍綠色滿(mǎn)天星圖案、40×50×50cm，可裝60L、尼龍材質(zhì)、樸素耐用。同時(shí)提供如下頁(yè)表3所示的學(xué)單。

在學(xué)單的支撐下，學(xué)生利用已有的材料，對(duì)其中的信息要素進(jìn)行歸納，進(jìn)而形成制作表格的各個(gè)要素，完成了數(shù)據(jù)的整理，為后續(xù)利用數(shù)據(jù)分析比較進(jìn)而解決實(shí)際問(wèn)題打下基礎(chǔ)。

4.助力模式抽象，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維+算法的統(tǒng)一

算法是計(jì)算思維的重要體現(xiàn)。在實(shí)際教學(xué)中，尤其是編程教學(xué)中，困難的往往不是最終實(shí)現(xiàn)，而是對(duì)問(wèn)題的分析建構(gòu)和模式抽象。在圖形化編程教學(xué)中，當(dāng)涉及多角色多線程的程序設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生往往無(wú)從下手，顧此失彼。

例如，浙教版信息技術(shù)六下《海底探險(xiǎn)》一課，需要涉及潛水員、鯊魚(yú)、貝殼、巖石等多個(gè)角色的互動(dòng)，是完整運(yùn)用算法思維解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用。難點(diǎn)是對(duì)各個(gè)角色的規(guī)則的結(jié)構(gòu)化分解與抽象。為此，筆者設(shè)計(jì)了如表4所示的學(xué)單進(jìn)行學(xué)習(xí)支撐。

結(jié)合學(xué)單，學(xué)生對(duì)游戲的各個(gè)角色進(jìn)行規(guī)則提煉，進(jìn)而形成形式表達(dá)，基本形成了整個(gè)游戲的算法設(shè)計(jì)，最終的程序?qū)崿F(xiàn)也就水到渠成了。

5.助力課堂拓展，實(shí)現(xiàn)思維的廣度發(fā)散

深度和廣度是計(jì)算思維培養(yǎng)的兩個(gè)維度。教學(xué)的目的，不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)和技能，更是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)反思，學(xué)會(huì)舉一反三，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“不教而教”的目的。因此，學(xué)習(xí)的反思重構(gòu)和發(fā)散拓展尤為重要。而思維的發(fā)散拓展是計(jì)算思維培養(yǎng)的創(chuàng)新維度，但卻往往容易被忽視。

例如，在教學(xué)《我們身邊的機(jī)器人》一課時(shí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了許多機(jī)器人的功能、形態(tài)以及簡(jiǎn)單的原理，達(dá)成了本課的教學(xué)目標(biāo)。但從培養(yǎng)思維廣度方面看還不夠，為此，筆者設(shè)計(jì)了如表5所示的學(xué)單。

在學(xué)單的支撐引導(dǎo)下，學(xué)生不僅對(duì)本課內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，而且在不同思維層面上進(jìn)行了發(fā)散拓展，以“在原來(lái)的基礎(chǔ)上還能增加什么功能”為第一層面，以“請(qǐng)你根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，并簡(jiǎn)單描述它的功能和工作原理”為第二層面，加深了對(duì)機(jī)器人原理的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了思維的創(chuàng)新。

學(xué)單是小學(xué)生認(rèn)知水平短板和計(jì)算思維培養(yǎng)之間的紐帶，它一方面是學(xué)生學(xué)習(xí)的支架，另一方面也是教師吃透教材，尊重學(xué)情、落實(shí)計(jì)算思維的手段。讓學(xué)生在學(xué)單的支撐下，主動(dòng)進(jìn)行建構(gòu)，收獲成長(zhǎng)的快樂(lè)，是支架式教學(xué)的精髓所在。