比較賦能：指向高階思維的高中信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐

摘要：比較教學(xué)是培養(yǎng)高階思維的有效路徑之一，但在教學(xué)實(shí)踐中存在有比較無(wú)目的、有比較無(wú)思考、有比較無(wú)關(guān)聯(lián)等教學(xué)現(xiàn)象。針對(duì)這些現(xiàn)象，本文分析了比較教學(xué)在高階思維培養(yǎng)方面的價(jià)值取向，提出了比較教學(xué)的“三步”設(shè)計(jì)流程，論述了比較教學(xué)的應(yīng)用契機(jī)與策略，以期為一線教師開展高階思維培養(yǎng)提供新的路向參考。

關(guān)鍵詞：高階思維；比較教學(xué)；信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）13-0042-04

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或較高層次的認(rèn)知能力，主要由問題求解、決策、批判性思維、創(chuàng)造性思維等能力構(gòu)成，是學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)的必備素養(yǎng)之一。要發(fā)展學(xué)生高階思維能力，教師應(yīng)設(shè)法讓學(xué)生投入到分析、比較、對(duì)比、歸納、概括、問題求解、調(diào)研、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)造等系列學(xué)習(xí)活動(dòng)中去，而不僅僅限于要求學(xué)生回憶事實(shí)性信息的活動(dòng)。[1]因此，比較教學(xué)是培養(yǎng)高階思維的有效路徑之一。但在教學(xué)實(shí)踐中常會(huì)出現(xiàn)有比較無(wú)目的、有比較無(wú)思考、有比較無(wú)關(guān)聯(lián)等教學(xué)困境。因此，如何設(shè)計(jì)有思維價(jià)值的比較，引領(lǐng)學(xué)生思維生長(zhǎng)進(jìn)階，是比較教學(xué)在高階思維培養(yǎng)方面的應(yīng)然需求，也是值得一線教師研究的重要課題之一。

概念界定

1.高階思維內(nèi)涵與行為表征

高階思維是在解決劣構(gòu)問題或復(fù)雜任務(wù)的過程中發(fā)生的思維活動(dòng)。劣構(gòu)問題通常融合了諸多要素，學(xué)習(xí)者需要充分理清問題解決的所有要素，并且梳理出各個(gè)要素之間的關(guān)系，才能設(shè)計(jì)出有效的解決方案。因此，要解決劣構(gòu)問題，學(xué)生必須具備抽象、歸納、提煉、比較、分析、決策、批判等高階能力，這些能力是高階思維的外在體現(xiàn)，也是學(xué)生具備高階思維的行為表征。

2.比較教學(xué)內(nèi)涵與價(jià)值意蘊(yùn)

比較是指確定對(duì)象之間差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的邏輯方法，是人類認(rèn)識(shí)事物的一種基本思維方法，是人們根據(jù)一定的需要和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)彼此有某種聯(lián)系的事物加以分析、對(duì)比，從而找出它們的內(nèi)在聯(lián)系、共同規(guī)律和特殊本質(zhì)的方法。比較教學(xué)是指在教學(xué)過程中，為了實(shí)現(xiàn)某種教學(xué)目的，設(shè)計(jì)需要經(jīng)歷觀察、比較、分析的學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生理清相似或相反的兩個(gè)或多個(gè)要素之間的區(qū)別和聯(lián)系，為問題解決提供幫助的教與學(xué)行為。

SOLO分類中的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)也被視為高階思維和深度學(xué)習(xí)的標(biāo)志[2]，其中，關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平是指學(xué)生已經(jīng)掌握了所學(xué)知識(shí)，能夠針對(duì)問題提取有效的信息，并具備一定的綜合分析能力，可以多角度地思考問題。[3]因此，比較教學(xué)對(duì)高階思維培養(yǎng)具有重要意義。

教學(xué)運(yùn)用

在比較教學(xué)設(shè)計(jì)前，教師必須明確設(shè)計(jì)比較教學(xué)的目標(biāo)是指向高階思維培養(yǎng)的比較教學(xué)設(shè)計(jì)，目的是能促進(jìn)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生深度探究，從而實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階發(fā)展。因此，在比較設(shè)計(jì)前，教師要明晰比較的目的；在設(shè)計(jì)時(shí)，教師要確定比較的策略；在比較設(shè)計(jì)后，教師要明晰比較的效果。比較教學(xué)通常用于重難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)的教學(xué)突破。下面，筆者以教科版高一信息技術(shù)《4.2.1數(shù)值計(jì)算》一課為例，論述比較教學(xué)的具體運(yùn)用。

1.圖像對(duì)比，追問引思，助力難點(diǎn)突破

在《數(shù)值計(jì)算》這節(jié)課中，數(shù)值計(jì)算概念的理解是教學(xué)的難點(diǎn)之一。本節(jié)課中的數(shù)值計(jì)算與數(shù)學(xué)上的數(shù)值計(jì)算具體內(nèi)涵不同，為了讓學(xué)生更好地理解數(shù)值計(jì)算的意義以及與數(shù)據(jù)可視化之間的關(guān)系，教師可以設(shè)計(jì)圖像對(duì)比分析，讓學(xué)生直觀地理解其內(nèi)涵，為后面數(shù)據(jù)可視化的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。在“數(shù)值計(jì)算”概念教學(xué)環(huán)節(jié)，筆者開展的教學(xué)片段如下。

師（展示圖1）：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察，手工和計(jì)算機(jī)繪制的圖像有何區(qū)別？

生1：計(jì)算機(jī)繪制的圖像比較平滑流暢。

生2：計(jì)算機(jī)繪制的圖像選取的關(guān)鍵點(diǎn)比較多。

師：關(guān)鍵點(diǎn)與圖像平滑度之間有何關(guān)系？

生1：關(guān)鍵點(diǎn)越多，圖像越平滑。

生2：關(guān)鍵點(diǎn)越多，圖像越準(zhǔn)確。

師：請(qǐng)仔細(xì)觀察并思考，計(jì)算機(jī)繪制的圖像都能準(zhǔn)確表達(dá)每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的真實(shí)位置嗎？

生1：不能，取近似值。

生2：有的能，如當(dāng)X軸為0，π/2，π，3*π/2，2*π時(shí)對(duì)應(yīng)的正弦值分別是0，1，0，1，0，可以取到準(zhǔn)確位置，而當(dāng)X值為π/6時(shí)，無(wú)法得到一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值，因此無(wú)法取得一個(gè)準(zhǔn)確位置。

師：當(dāng)X值為π/6時(shí)，人工與計(jì)算機(jī)相比，哪種方式取得的位置相對(duì)更接近真實(shí)位置？為什么？

生1：計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，計(jì)算準(zhǔn)確。

生2：計(jì)算機(jī)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)可以保留位數(shù)更多，更靠近真實(shí)位置。

師：所以，我們可以利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、精度高的優(yōu)勢(shì)，最大限度地取值，使得繪制的圖像最大程度地逼近圖像的真實(shí)位置，這種計(jì)算方式稱為數(shù)值計(jì)算。下面，我們具體來看一下什么叫數(shù)值計(jì)算。（引出數(shù)值計(jì)算的定義）

比較的目的是讓學(xué)生找出手工與計(jì)算機(jī)繪圖的區(qū)別，從而理解數(shù)值計(jì)算的內(nèi)涵及其與圖像可視化之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、歸納能力和分析能力等。比較采用的方式是：圖像對(duì)比、追問引思。通過圖像對(duì)比，化抽象為具象，通過循序漸進(jìn)的追問，逐步引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考。通過問題1，引導(dǎo)學(xué)生觀察，尋找不同，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力。通過問題2，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象（圖像）背后的本質(zhì)（關(guān)鍵點(diǎn)）因素及其關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析能力。通過問題3，激發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)描點(diǎn)繪圖的原理，即數(shù)值計(jì)算在繪圖中的本質(zhì)運(yùn)用。比較反思，通過對(duì)比分析，讓數(shù)值計(jì)算的內(nèi)涵變得直觀易懂，理清了數(shù)值計(jì)算與數(shù)據(jù)可視化之間的本質(zhì)關(guān)聯(lián)，有效突破了教學(xué)難點(diǎn)。

2.操作對(duì)比，尋找不同，助推易錯(cuò)點(diǎn)浮現(xiàn)

《義務(wù)教育課程方案（2022 年版）》在探究性學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上提出了迭代概念，倡導(dǎo)做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)[4]，讓學(xué)生在親身實(shí)踐中對(duì)比、發(fā)現(xiàn)、思考、領(lǐng)悟，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。在探討WPS繪制正弦函數(shù)圖像時(shí)，取值是本環(huán)節(jié)的易錯(cuò)點(diǎn)，對(duì)于正弦函數(shù)的計(jì)算，涉及弧度值與角度值的轉(zhuǎn)換，學(xué)生容易出錯(cuò)，于是，筆者開展了針對(duì)性教學(xué)，先引導(dǎo)學(xué)生回顧利用WPS插入折線圖的方法，即“創(chuàng)建數(shù)據(jù)—選中數(shù)據(jù)—插入圖表—設(shè)置圖表參數(shù)”，接著引導(dǎo)學(xué)生思考：如果利用WPS繪制正弦函數(shù)圖像，其步驟又是什么？能不能嘗試?yán)肳PS來繪制正弦函數(shù)圖像呢？

通過這樣一番啟發(fā)和激勵(lì)，大部分學(xué)生覺得自己肯定能完成。但是在繪制的過程中，問題百出。這時(shí)，筆者選擇了問題比較典型的兩位學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)演示，讓其他同學(xué)觀察，尋找不同，引導(dǎo)學(xué)生思考。

師：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察兩位同學(xué)操作的不同之處以及圖像的區(qū)別（如圖2），從中你能發(fā)現(xiàn)圖像與數(shù)據(jù)之間有何關(guān)聯(lián)嗎？

比較的目的是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)使用WPS繪制正弦函數(shù)的易錯(cuò)點(diǎn)及其原因，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和分析能力，采用的對(duì)比方式是操作對(duì)比。教師選擇問題非常典型的兩位學(xué)生操作展示，讓其他學(xué)生觀察，找出不同之處，引導(dǎo)學(xué)生分析導(dǎo)致圖像不同的根源是數(shù)據(jù)的不同。接著，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察兩位同學(xué)數(shù)據(jù)的取值方式不同之處，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考“生2為什么要這樣取值”，喚醒學(xué)生原有的數(shù)學(xué)知識(shí)。在這個(gè)過程中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)從現(xiàn)象的不同，分析本質(zhì)的區(qū)別，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力。

3.圖文對(duì)比，整體分解，賦能重點(diǎn)突破

SOLO分類理論提出了學(xué)習(xí)結(jié)果的不同結(jié)構(gòu)，其中，關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)被視為高階思維的標(biāo)志。關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)是在多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了聯(lián)結(jié)概念，強(qiáng)調(diào)知識(shí)與知識(shí)之間建立聯(lián)系，具體體現(xiàn)在能力、思維操作、一致性與收斂、應(yīng)答結(jié)構(gòu)四個(gè)方面。[5]

因此，在教學(xué)中，教師可以借助圖文對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生理清問題解決的各個(gè)要素及其之間的關(guān)系，從而找到問題解決方案，促進(jìn)思維進(jìn)階。《數(shù)值技術(shù)》一課教學(xué)的第三個(gè)環(huán)節(jié)是使用Python繪制正弦函數(shù)圖像，筆者引導(dǎo)學(xué)生從問題解決的整體需求上進(jìn)行分解，通過圖文對(duì)比幫助學(xué)生理清各個(gè)要素之間的關(guān)系，建構(gòu)知識(shí)體系，形成解決方案，設(shè)計(jì)了利用Python繪制正弦函數(shù)圖像教學(xué)環(huán)節(jié)，如下頁(yè)圖3所示。

比較的目的是讓模塊的功能與具體運(yùn)用同時(shí)呈現(xiàn)，讓知識(shí)體系清晰完整，有利于學(xué)生更好地理解和建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生分解能力、分析能力和綜合建構(gòu)能力。本教學(xué)環(huán)節(jié)采用的方式是圖文對(duì)比，即在利用Python繪制正弦函數(shù)圖像時(shí)，教師先引導(dǎo)學(xué)生從整體上把繪制的過程分解成三個(gè)步驟，即數(shù)據(jù)創(chuàng)建（numpy模塊）、圖像繪制（matplotlib模塊）和參數(shù)設(shè)置（matplotlib模塊）。在這個(gè)過程中需要用到兩大模塊，即numpy模塊和matplotlib模塊，而每個(gè)模塊中又分別要用到arange（）、sin（x）、plot（）、show（）、title（）、xlabel（）、ylabel（）等函數(shù)，學(xué)生必須把每個(gè)函數(shù)和模塊的作用、函數(shù)與模塊之間的關(guān)系、模塊與步驟之間的關(guān)系理清，才能編寫一個(gè)完整的正弦函數(shù)繪制程序。因此，在這里，教師借助圖文對(duì)比，直觀、有序地呈現(xiàn)各個(gè)要素及其之間的關(guān)系，這樣不僅便于學(xué)生理解，也能較好地幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，有利于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。

結(jié)語(yǔ)

在展開比較教學(xué)時(shí)必須有明確的目的指向，才能選擇合適的比較策略，進(jìn)而達(dá)到較好的比較效果，真正發(fā)揮比較教學(xué)的實(shí)踐價(jià)值。在實(shí)際教學(xué)中，可以借助圖示技術(shù)，化抽象為具象，助力重難點(diǎn)突破，通過追問，引導(dǎo)學(xué)生思維生長(zhǎng)進(jìn)階，通過圖文并用，助力學(xué)生理清知識(shí)內(nèi)在關(guān)聯(lián)，有效建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，形成優(yōu)化的解決方案，在此過程中學(xué)生思維得到了進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[5]殷常鴻，張義兵，高偉，等.“皮亞杰—比格斯”深度學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建[J].電化教育研究，2019（07）：13-20.

作者簡(jiǎn)介：祝金梅，江蘇省連云港市灌云縣教師發(fā)展中心教研員，副教授，學(xué)士。

本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“指向高階思維培養(yǎng)的表現(xiàn)性任務(wù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)生研究”（項(xiàng)目編號(hào)：D/2021/02/733）、江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)自籌課題“高中信息技術(shù)‘范式’教學(xué)中高階思維培養(yǎng)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：C-b/2018/02/30）研究成果。