以“基于解析算法的問題解決”為例談如何讓學習真正發生

吳倩　程建娜

隨著新課改的不斷深化，學科核心素養已經成為教育教學改革的關鍵詞，信息技術學科核心素養“是學科育人價值的集中體現”，極大地豐富了學科的內涵。新頒布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）認為信息技術“已經超越單純的技術工具價值，為當代社會注入了新的思想與文化內涵”。因此，高中信息技術課程的教學也不能僅滿足于學生體驗操作和實踐應用的表層價值，必須讓學習觸及學科本質，重視學生思維的發展和能力的提升，實施深度教學，讓學習真正發生，以實現學科核心素養的形成。

如何能夠在高中信息技術課堂中，讓學習真正發生，引導學生深度理解學科知識內涵，主動建構個性化的信息技術知識體系，形成信息技術學科的核心素養，成為迫切需要研究的課題。下面，筆者結合“基于解析算法的問題解決”的教學，嘗試分析讓學習真正發生的策略。

● 對思維發展的深度培養

真正發生的學習是體現和反映學科本質的。高中信息技術課的核心任務是提升學生的信息素養，這是建立在以“計算思維”為本質的學科核心素養上的。信息技術學科的學習必須圍繞“計算思維”開展，并讓形成的方法遷移到相關問題的解決中，才能讓教學滲入濃厚的學科精神和文化，使教學觸及學科本質，讓學習真正發生。

1.追本溯源，讓思維由表及里

教師首先應了解知識的本質和內核，追本溯源，讓思維由表及里，讓學生親身體驗知識的發生、發展過程。

例如，在本課中，先讓學生結合教材中的體驗探索活動——自助式行人過街綠燈時長的最優設置，經歷人工使用解析計算解決問題的過程，即先分析出求解綠燈最短時長的相關因素，再請學生板書出解析式，最后結合現實數據計算結果。其中，結合實際情況引導學生分析出“反應時間”的已知條件，給出現實數據中成人、老人和孩子的不同類型數據，學生需要結合實際進行思考并作出選擇。在此基礎上，再思考計算機需要如何做，進行算法設計并編程實現。

雖然是一個簡單的解析計算過程，教師還是要學生結合各種情況進行分析，最大限度地讓學生投入到觀察、思考、操作、推理、抽象的活動中去。學生在感受解決問題多樣化的同時，更從不同角度理解了解析的方法，并在人工計算和計算機實現自動化計算的對比活動中，凸顯使用計算機進行自動化計算來解決問題的優勢。而這正是學生信息技術學習思維走向深度的過程，也是學習真正發生的過程，學生不僅掌握了解析算法問題解決的過程和方法，而且理解了為何使用該算法解決問題。

2.類比遷移，讓思維由點到面

知識從來就不是獨立的，而是相互依存、相互關聯的。引導學生將學習的方法遷移到相關問題的解決，特別是真實問題的解決中，才是學習真正發生的結果。

例如，在學生掌握解析算法基本思想和編程實現方法的基礎上，可以引導學生遷移知識去解決現實問題，做到學以致用。本課中，教師根據問題研究的類別和學生分層發展的需求，設計了兩類問題，即研究性學習中可能遇到的問題及現實生活中可能遇到的問題，每類問題都由基礎難度的任務情境和挑戰難度的任務情境組成，學生分小組分別實踐，再進行交流。教師引導學生選取貼近生活的案例，從不同角度詮釋解析算法的核心，助力本課重難點的突破，如學生通過模擬手環計算消耗的卡路里數，探秘已有工具背后的技術實現，學會科學地辯證地看待數字化工具。最后結合自身實際情況繼續思考還可以用解析算法解決哪些現實問題，再次引導學生進行類比遷移來解決新的問題。

這樣的教學實現了基于知識本身的“點”走向基于實際應用脈絡的“線”，并構建出解決問題的系統“面”，最終幫助學生深刻理解解析算法的作用和價值，加深對解析算法思想的內化，提升使用信息科學的方式解決日常問題的意識。

3.回顧反思，讓思維由淺入深

反思、批判均是影響學生高階思維發展的重要因素。教師要引導學生回顧、再現學習的經歷，主動反思、總結學習經驗，以實現對一類知識的深度理解，促進學生高階思維的發展。

例如，本課中對使用解析算法設置最短綠燈時長的問題解決過程的回顧，是理解解析算法核心思想的關鍵，由學生自己梳理更能加深和內化對思想的理解，特別是對問題解決過程中出現的錯誤的反思，凸顯了解析算法構建恰當解析式和轉換為正確程序表達式的重要。

● 對教材資源的深度研究

1.深研教材找準著力點

課堂上讓學習真正發生的前提是教師對教材的深度研究、全面把握、融會貫通。進行教材分析的基礎是深刻理解課程標準，只有借助課標的指導，才能理解編者的意圖，把握教材實質，找準讓學習真正發生的著力點。

2.依托單元項目開展學習

項目學習作為信息技術教學實施的有效手段，能夠有效整合學習內容，引發學生深度參與，鍛煉學生解決問題、深度思考以及創意創新的能力，從而落實學科核心素養，讓學習真正發生。

例如，在本課的教學中，就是以單元項目“編程控燈利出行”的學習為基礎，提出完善項目功能的問題，引導學生解決問題，理解解析算法的基本思想。在課堂最后，回歸項目學習，引導學生思考，在添加了設置最短綠燈時長的基礎上，考慮如何配置合理的信號燈時長，并要求學生課下繼續思考以及查閱資料，進一步完善項目。

● 對學習過程的深度關注

1.問題引發真思考，構建知識

以問題為核心和載體組織教學，能夠引領學生的思維走向深處。

例如，本課中的活動一中，教師先提問“設置最短綠燈時長和哪些因素有關”，再追問“已知條件和求解目標之間的關系是什么”，進而引導學生完成問題分析，接著圍繞“計算機如何解決問題”進行算法設計，最后編程實現。以問題引導的方式，讓學生思維層層發展，最終實現問題的解決和知識的構建。

另外，在活動二中，每個任務完成后都設置了問題思考，激發學生遷移知識的能力，在回答問題的過程中，提升學生在生活中發現或抽象出相關問題的信息意識，如從教材案例“自由落體小球求解問題”的解決引發更現實的“基于自由落體原理的反應尺測量如何實現”的問題思考，從“研究提升投籃技巧”案例中編程繪制了投籃拋物線引出“如何使用該程序研究提升投籃技巧”的思考問題，以此為學生打開一種基于數據研究的視角，提升數字化勝任能力。