創(chuàng)造意義學(xué)習(xí)：“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”模塊教學(xué)研究

金敏

【摘 要】意義學(xué)習(xí)基于真實的實踐活動，從意義解構(gòu)到意義建構(gòu)，它倡導(dǎo)學(xué)生思維的綜合發(fā)展，促成教學(xué)多方對話，從知識習(xí)得走向思維發(fā)展，從課本學(xué)習(xí)走向多維探究，從單向輸入走向教學(xué)共生。本文以“意義學(xué)習(xí)”為切入點，探討對初中信息科技“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”模塊教學(xué)的啟迪意義，并探索了意義學(xué)習(xí)的過程。

【關(guān)鍵詞】意義學(xué)習(xí)；算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)實踐

【中圖分類號】G434? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）02、03-076-03

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布與實施，進(jìn)一步凸顯全面提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能，培養(yǎng)學(xué)生用算法思維分析解決實際問題的能力。但由于算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識理論性較強(qiáng)，又很抽象，給教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”帶來難度，課堂呈現(xiàn)負(fù)面化：教學(xué)模式簡單化，學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味；教學(xué)過程灌裝化，學(xué)生無法理解學(xué)習(xí)；教學(xué)知識碎片化，學(xué)生缺乏系統(tǒng)學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)注重功利化，學(xué)生失去學(xué)習(xí)樂趣。如何建構(gòu)一種能真正促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的“意義學(xué)習(xí)”方式，讓學(xué)生能夠理解基礎(chǔ)知識，掌握基本技能，又能在現(xiàn)實生活中靈活應(yīng)用？

意義學(xué)習(xí)，看見每天學(xué)習(xí)的快樂

意義學(xué)習(xí)是一種關(guān)注學(xué)生與知識之間實質(zhì)性聯(lián)系的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者主動參與、教師情境設(shè)計和知識建構(gòu)的發(fā)展性。這種學(xué)習(xí)方法不僅關(guān)注知識的積累，還關(guān)注個體行為、態(tài)度和個性的成長。

1.“邏輯意義”挖掘：學(xué)習(xí)材料作用的充分關(guān)聯(lián)

意義學(xué)習(xí)的一個前提條件就是學(xué)習(xí)內(nèi)容本身必須具備邏輯意義，并且學(xué)生已經(jīng)知道的知識內(nèi)容對學(xué)生的學(xué)習(xí)具有重要影響。教師應(yīng)該從學(xué)生已經(jīng)具有的知識結(jié)構(gòu)開始，挖掘教材蘊(yùn)涵的邏輯意義，關(guān)注新舊知識的相互聯(lián)系和相互作用，使學(xué)習(xí)材料成為學(xué)生新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)生長點。

2.“心向意義”激發(fā)：學(xué)生主體作用的充分實現(xiàn)

學(xué)生進(jìn)行意義學(xué)習(xí)時，處于一種積極主動的思維狀態(tài)，會形成對學(xué)習(xí)的自覺要求。學(xué)生學(xué)習(xí)有四個層次：第一個層次是學(xué)生參與的各個學(xué)習(xí)和成長的場景；第二個層次是學(xué)生投入，包括認(rèn)知、情感、意愿的投入，學(xué)生投入了學(xué)習(xí)便發(fā)生；第三個層次是學(xué)生學(xué)習(xí)，即專業(yè)知識、自我管理、遷移能力的呈現(xiàn)；最后一層是學(xué)生發(fā)展，就是發(fā)展核心素養(yǎng)。意義學(xué)習(xí)就是要注重激發(fā)學(xué)生的“心向意義”，促使他們由“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。

3.“顯性意義”運(yùn)用：教師主導(dǎo)作用的充分發(fā)揮

意義學(xué)習(xí)的過程中，不是教師單方面的情感投入和知識輸出，而是師生彼此成全的雙向建構(gòu)。教師要站在學(xué)生角度，考慮學(xué)生的感受，尊重、賞識、啟發(fā)、反思，打開學(xué)生心靈的窗戶。在學(xué)生活動的每一個層次都有相應(yīng)教師角色的變化，在學(xué)生參與層次是組織者，在學(xué)生投入層次是促進(jìn)者，在學(xué)生學(xué)習(xí)層次是激勵者，在學(xué)生發(fā)展層次是伙伴。學(xué)習(xí)是師生之間的互動，相互交流、相互啟發(fā)、相互補(bǔ)充，從而豐富教學(xué)內(nèi)容，求得新的發(fā)現(xiàn)。

意義解構(gòu)，為意義學(xué)習(xí)體驗奠基

教師在核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)統(tǒng)領(lǐng)下，對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行意義解構(gòu)，多元化解讀，整理出用于意義學(xué)習(xí)的素材和資源，精心設(shè)計目標(biāo)、情境、問題、評價等，擴(kuò)展課堂教學(xué)場域，創(chuàng)設(shè)開放的活動氛圍，通過問題生發(fā)思維動機(jī)，促成學(xué)生對問題的理解和解決，幫助學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)。

1.目標(biāo)融合素養(yǎng)促系統(tǒng)領(lǐng)動

學(xué)習(xí)目標(biāo)是實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)和有效教學(xué)的首要原則。意義學(xué)習(xí)著眼于整體，這種整體性，既體現(xiàn)在教材內(nèi)容及其反映的思想方法的一體性上，又體現(xiàn)在各部分內(nèi)容的有機(jī)聯(lián)系上。教師只有對教材內(nèi)容的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)了如指掌，才能把準(zhǔn)教學(xué)的大方向，才能引領(lǐng)學(xué)生整體認(rèn)識系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，掌握理論體系，使得所學(xué)內(nèi)容前后連貫，渾然一體。教師圍繞教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)科核心素養(yǎng)的角度，整體設(shè)計單元目標(biāo)，視角走向整體，發(fā)展學(xué)生的素養(yǎng)；精準(zhǔn)把握單課目標(biāo)，使得每課教學(xué)能夠更好地為單元目標(biāo)的達(dá)成而服務(wù)。

如教師解讀課程標(biāo)準(zhǔn)、教師用書和教材，準(zhǔn)確定位“算法”的邏輯起點，將學(xué)生定位為教學(xué)活動的主體，思考學(xué)生能學(xué)到什么、能做到什么，確定意義建構(gòu)的內(nèi)容，確定要掌握的知識技能，確定學(xué)習(xí)遷移的能力（表1）。這樣，學(xué)生從一開始就可以知道學(xué)習(xí)的預(yù)期結(jié)果，系統(tǒng)地引領(lǐng)學(xué)習(xí)的全過程。

2.知識聯(lián)結(jié)生活助情境調(diào)動

思考的開始階段就是經(jīng)驗，學(xué)習(xí)就是經(jīng)驗的不斷擴(kuò)展，不斷同化新知。教師要捕獲與學(xué)生生活環(huán)境、學(xué)科知識背景相關(guān)的、有社會現(xiàn)實意義的現(xiàn)象或活動，從而設(shè)計學(xué)生感興趣的教學(xué)情境，將新知融合到學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)中。曾經(jīng)經(jīng)歷的熟悉情境會對學(xué)生更有黏性，使其如臨其境，可以引發(fā)高階思維，也能夠提供問題化的組織結(jié)構(gòu)，提供有意義的目的。

例如，為避免單純的概念性講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識，教師引出現(xiàn)實事例：①超市為方便顧客和管理，設(shè)立電子寄存柜?！凹拇妗笔侨绾螌崿F(xiàn)的呢？（數(shù)組）②應(yīng)用軟件大多提供“撤消”功能，允許撤消有限的操作步驟。“撤消”是如何實現(xiàn)的呢？（棧）③銀行、醫(yī)院等為方便按序辦理業(yè)務(wù)，都有“排隊叫號系統(tǒng)”，你知道計算機(jī)是怎么實現(xiàn)自動排隊的呢？（隊列）在蘊(yùn)含經(jīng)驗的情境中產(chǎn)生真實的問題，作為思考的刺激物，不斷激活學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)新知識提供穩(wěn)定的附著點。

3.活動深度實踐以問題驅(qū)動

真實情境的原始素材往往具有問題開放性、條件隱蔽性、價值多元性特征，不適合直接作為教學(xué)素材展開教學(xué)，需要教師進(jìn)行一定的加工。教師要梳理核心概念，確認(rèn)與這些核心概念相關(guān)的一系列基礎(chǔ)知識和技能，以此達(dá)到知識與素養(yǎng)的兼得。在設(shè)計驅(qū)動性問題時，教師可以借助工具提前做調(diào)查，了解學(xué)生的已知、未知，并從學(xué)生那里獲得問題的雛形，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗和個性特點，從這些問題中選擇并轉(zhuǎn)化，將抽象深奧的本質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為學(xué)生感興趣的問題，從而更好地為學(xué)生指出持續(xù)思考、自我探究的方向與方法。

例如，選擇排序比較次數(shù)問題，設(shè)計趣味體驗活動：10個外觀一樣的被測物，只能使用天平比較兩個不同被測物的重量，每次只能比較兩個，設(shè)計方法最快得出結(jié)果。教師設(shè)計問題：①共比較幾次才找到最輕物？②比較幾次才能發(fā)現(xiàn)3個被測物中最輕的一個？③如果被測物有100個，要比較幾次？④設(shè)計一個公式，計算在n個被測物中找到最輕被測物需要比較的次數(shù)。

4.學(xué)習(xí)日志運(yùn)用引評價互動

評價貫穿于整個學(xué)習(xí)歷程之中，發(fā)生在所有時間、所有環(huán)節(jié)之中。教師匯聚學(xué)生的活動數(shù)據(jù)，利用不同的分析指標(biāo)對學(xué)生活動行為、經(jīng)歷等要素建模，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知風(fēng)格、思維方法和學(xué)習(xí)策略，從目標(biāo)情感、過程與知識等層面給予積極的反饋，提供個性化的報告、推薦、建議，從而促進(jìn)學(xué)生更加有效學(xué)習(xí)。

教師可借助學(xué)習(xí)日志記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，包括學(xué)習(xí)的進(jìn)度、解決問題時的困惑與突破等，這是非常好的過程性文件。在學(xué)習(xí)過程中，教師要跟蹤學(xué)習(xí)日志，并進(jìn)行評分。教師通過翻閱學(xué)生的學(xué)習(xí)日志，可以找到學(xué)生學(xué)習(xí)中的需求，使得教學(xué)更具有實效性和針對性。

意義建構(gòu)，形成動態(tài)的連貫整體

意義學(xué)習(xí)注重讓學(xué)生體驗概念的發(fā)現(xiàn)過程，理解知識與技能背后的“理”，感悟信息科技的思想與方法，形成可遷移的思維方式。學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中要像科學(xué)家一樣遇到真實的問題并進(jìn)行決策、思考、假設(shè)、驗證，進(jìn)行整合了技能、態(tài)度的實踐行動。

1.課前探習(xí)：變“學(xué)跟著教”為“教為學(xué)輔”

有效的前置活動可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，促進(jìn)課堂的自主與開放。探習(xí)看似簡單，實則內(nèi)涵豐富。用生活中的問題激發(fā)學(xué)生積極思考，讓學(xué)生帶著自己的已知來到課堂，盡管零散、不成系統(tǒng)，但已做到“心中有底”，所以此時的學(xué)習(xí)不會是“漫無目的”地跟著教師走，而是帶著思考、帶著問題主動探究。有啟發(fā)性的體驗之后的“教”要比沒有任何體驗就“教”的效果明顯好很多。

2.課中研習(xí)：變“教師講授”為“主動探究”

杜威在《我們?nèi)绾嗡伎肌芬粫姓f“沒有概念的生成過程，就不能獲得任何知識的遷移，更不能對新體驗產(chǎn)生更好的理解?！睂W(xué)習(xí)不是把概念直接裝進(jìn)學(xué)生腦袋里，不是被動、機(jī)械地習(xí)得，更不是重復(fù)地死記硬背，而是要回歸學(xué)習(xí)的本質(zhì)，回歸學(xué)習(xí)是對問題的探求。

（1）實踐探究。在富有挑戰(zhàn)性的情境中，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗，不斷洞察，有創(chuàng)造力地思考。在解決問題中理解概念，逐步形成“專家思維”，使記憶更為深刻和持久。學(xué)生經(jīng)歷各種社會性的互動，對話、質(zhì)疑、討論，通過互助分享，達(dá)到知識的分享。如設(shè)計杭州到北京耗時最少的旅行路線方案，學(xué)生需要完成三個探究活動。活動一：問題分析，解析人工解決問題的步驟，體驗計算機(jī)解決問題的過程；活動二：設(shè)計算法，進(jìn)一步掌握算法的概念和描述方法，理解算法的概念；活動三：程序體驗，借此了解程序語言的發(fā)展歷程，體驗Python程序的運(yùn)行，并深入了解程序設(shè)計語言的產(chǎn)生與發(fā)展。

（2）遷移拓展。學(xué)生只有把獲得的知識和技能、原理和態(tài)度遷移到其他新的情境問題中，才能夠產(chǎn)生真正持久的理解。教師要以促成反思和拓展為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)盤學(xué)習(xí)過程，展示并檢驗思維收獲；梳理已有知識結(jié)構(gòu)、體系，產(chǎn)生新思考；遷移已有方法、經(jīng)驗，創(chuàng)造新成果。學(xué)生在擴(kuò)充和完善原有的知識結(jié)構(gòu)，提升和發(fā)展思維品質(zhì)，形成強(qiáng)遷移能力，解決更復(fù)雜的問題的過程中，提升核心素養(yǎng)。如設(shè)計不同的旅行路線方案算法，學(xué)生考慮交通費(fèi)用最少、路程最短、時間最短等多種因素；組建團(tuán)隊，明確任務(wù)，設(shè)計方案并實施，形成作品并評價；使用多種工具方法，如頭腦風(fēng)暴、思維導(dǎo)圖、搜索技術(shù)、數(shù)據(jù)建模等，發(fā)掘事實和方法背后的含義并謹(jǐn)慎運(yùn)用，創(chuàng)造新意義。

（3）評估反思。教師組織學(xué)生對活動中的學(xué)習(xí)經(jīng)歷與體驗進(jìn)行討論、分析和評估，表達(dá)感受、反饋意見，讓學(xué)生在活動中能有一定層次的感悟，使得學(xué)生能夠更好地掌握和應(yīng)用所學(xué)的知識與技能。

3.課后練習(xí)：變“機(jī)械重復(fù)”為“探究提升”

有意義學(xué)習(xí)理論告訴我們，每個學(xué)生都有學(xué)習(xí)的潛能。課后，教師提供的課后習(xí)題要具有層次性、探究性和開放性，讓不同層次的學(xué)生都能得到提升與發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生更靈活地運(yùn)用所學(xué)知識，基于“實物、實情和實地”去發(fā)現(xiàn)新問題，解構(gòu)問題，尋找解決方法，深入到學(xué)習(xí)中。這樣不僅調(diào)動了信息科技學(xué)科不同領(lǐng)域知識，同時也調(diào)動了其他學(xué)科的學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)信息科技學(xué)科內(nèi)、外部領(lǐng)域的全景整合。

意義學(xué)習(xí)是重要的教學(xué)研究命題，其核心指向為促進(jìn)學(xué)生身心健全發(fā)展，在“心向意義”維度強(qiáng)調(diào)自發(fā)學(xué)習(xí)，在“邏輯意義”維度強(qiáng)調(diào)新舊聯(lián)系，在“顯性意義”維度強(qiáng)調(diào)以人為本。教師應(yīng)領(lǐng)會意義學(xué)習(xí)理論，合理解構(gòu)及建構(gòu)，實現(xiàn)學(xué)生成長的最優(yōu)化。

作者單位：浙江杭州市建蘭中學(xué)

編? ?輯：馮艷艷