思維可視化工具在小學信息技術教學中的應用探究

高　鷹

思維可視化工具在小學信息技術教學中的應用探究

高鷹

（江蘇省常州市武進區星辰實驗學校,江蘇常州213161）

學生核心素養的發展是當代教育改革的主題，在進行教學的過程中，教師需要運用科學的方法對教學進行設計。本文基于劉濯源教授的可視化思維策略，對在小學信息技術教學實踐中實現學生信息技術核心素養發展進行闡述，旨在促進學生信息素養的提升。

核心素養；思維可視化；深度學習

信息技術學科核心素養由信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個核心要素組成。通過學習，培養學生深刻的、敏捷的、嚴謹的、靈活的、富有創造性的思維能力。但在傳統教學中，學生在學習過程中獲得思維發展訓練的機會很少。更糟糕的是，思維過程是不可見的，如何把本來不可視的思維呈現出來，使其清晰可見？如何挖掘和呈現知識背后的思維規律并幫助學生掌握，從而使學生對知識與技能的理解更深入、更滲透、更系統？本文主要基于思維可視化策略，結合教學實例說明如何開展高效教學，提高學生計算思維，進而提升信息素養。

一、透視：小學信息技術課的教學現狀

學生的“學”是教學的落腳點。在教學中，教師要引導學生積極思考。教材是教學資源，吃透教材是確保課堂科學開展的關鍵。但是現如今，不少教師都沒有吃透教材。

例如，蘇科版五年級小學信息技術《小貓出題》中有這樣一個教學環節：

判斷答案，設定判斷條件為“和=回答”，如果正確，則提示正確，否則提示錯誤。

調研結果顯示，該操作學生的正確率僅為53%。高錯誤率出現的情況引發筆者的思考，追其根源，關鍵在于學生的練習都是根據教師的操作模仿進行的。長期的范例模仿、類型強化、技能操練僵化了學生的思維。面對陌生的問題情境，許多學生對小貓出題的程序本質理解不滲透。

要實現小學生信息技術核心素養的發展需要關注兩個方面的轉型和升級：一是課程的升級，通過改變課堂教學形式，確定學生的主體地位；二是評價的轉型，從關注“開花”的教育轉變為關注“樹根”的教育，發展核心素養的教學必須關注過程而非結果，使教學真正成為支撐學生學習信息技術不斷發展的支點。運用思維可視化教學策略聚焦教學本質，升級教學，把學習過程變成知識建構、有效思考、深入探究的過程成為小學信息技術課堂教學的必然選擇。

二、追問：信息技術核心素養的內涵意蘊

教師、學生、學科是構成教學活動的三個要素，相互依存、相互影響，從“教學發生”的過程上看，教師是引導者，學生是主體，學科是載體。“學生是主體”要求學習一定要發生在學生身上，從計算思維的角度幫助學生理解現實，出自學生內心深處產生信息意識、用計算思維分析問題、用數字化學習方式解決問題，內化承擔信息社會責任。小學信息技術的學習是一個長期的、具有一定知識體系的、不斷遷移的學習過程。教材以結構化、單元式和豐富情境為本質，以生成性和發展性為特征，為教師組織教學活動創造條件。

學科思維導圖概念的提出者、思維可視化教學體系創建人——劉濯源老師關于思維可視化教學體系的研發歷程及應用價值出發，促進教師學科教學觀點的改變，將學科教學引入一個新的境界。思維可視化是運用一系列圖示技術把原來不可見的思維（思維方法、路徑）顯現出來，使其清晰可見的過程。思維可視化將零散的學習經驗轉變為知識體系，形成知識結構，內化、鞏固、吸收。通過思維可視化幫助學生順利完成思維的進階，完成知識建構和問題解決。

劉濯源老師在運用思維可視化建構知識的過程中指出，思維的建構必然經歷“問本質、理關系、建結構、明策略”等一些思考過程，學生經歷“好奇、沖突、獎賞”的心理體驗過程（如圖1）。這啟迪人們，真正的教學活動應該包括理性的操作實踐和情感的培養。

圖1

基于此，筆者構建了小學信息技術可視化思維的層級發展過程模型（如圖2）。

圖2

三、篤行：可視化思維之實踐策略

教學是一個系統的工程，小學信息技術課堂需要建立理性思辨的課堂氛圍，需要教師通過教學活動打通學生和學科之間的阻隔，引領學生走進學科。教師作為學生學習的引導者，需要提高課堂組織能力，需要引導學習方向、指導學習方法、疏導學習難點、督導學習效能。教學過程中讓學生學會思考、獨立思考，這是培養學生計算思維的核心。

（一）有效的情境與充沛的時間

個性化的學習思考需要充分的時間和機會。教師要聚焦教材重難點，能透過學科知識表層看到學科的系統結構進而展開教學。在教學活動中，思維發展水平高的教師積極引導學生思考，思維水平低的教師只會灌輸，深度學習不會發生。

例如在四年級《放映幻燈片》一課中，有這樣的環節：

單擊“幻燈片放映”選項卡中的“自定義放映”按鈕，彈出“自定義放映”對話框，單擊新建命令，添加需要自主定義播放的幻燈片后，再單擊“確定”按鈕，通過“放映”命令，觀看放映效果。

作為全課的重難點，如何處理？例如教師創設情境，制作一份媽媽喜歡吃的午餐。教師給予學生充分的思考，學生掌握自定義放映的方法。不同的學生會制作出不同的午餐，但是跳出情境，要讓學生進行更深入的探究，避免在非核心知識處徘徊。

（二）質疑的精神與理性的思維

在小學信息技術教學中，傳統的課堂主要存在的問題在于對概念領悟不透、忽視學生思維的形成。反思現在部分課堂，情境內容的絕對性和封閉性、教學方法的封閉性和機械性、師生關系的“示范——模仿”，導致學生問題意識、質疑精神的缺失。教師要促進學生思考，提倡開放、互動的教學方法，增強課堂的生成性、不確定性。

具體在《自定義放映》的教學中，一要關注概念的領悟，什么是“自定義放映”？學生通過活動要理解基本原理、方法，而不是囫圇吞棗地完成教師的任務；二是對思維形成策略不明細，忽視了計算策略、計算思維的總結與提煉。概念是邏輯的起點，是學科知識的細胞，如果不理解概念就無法理解具體的操作過程。要準確地把握概念，教師可以對概念進行追問：

（1）媽媽的午餐你是如何搭配的？為什么這么搭配？（學生已有生活經驗的反饋）

（2）自定義放映可以準確表達我們的想法，美味的食物還可以怎么搭配？

有經驗的教師一般會針對第二步展開討論，但運用思維可視化可以讓思維發展更加具體、高效。如何系統地發展師生的思維能力呢？筆者借助劉濯源老師的思維可視化教學策略進行實踐：

1.縱向設計教學內容。所謂縱向設計，就是將不同年級的知識縱向關聯，進行長程的整體設計。例如《青蛙過河》中坐標的教學，到《克隆飛機大戰》中子彈、敵機的運動教學，這些知識屬于一類課，體現的是坐標、角色運動，可以進行關聯思考和整體設計。教師進行教學設計的時候要引領學生按照“發現結構——呈現結構——遷移結構”的結構化思考展開，向深度學習蔓延。

2.橫向知識比較對照。所謂橫向比較，就是圍繞某一知識點用系統、整合的眼光，基于學生學習經驗、學生生活實際進行整體設計。例如《青蛙過河》一課，認識青蛙運動的路徑、跳躍的形態，教師可以聯系“人的行走”的生活經驗，先引出青蛙要過河的情境，在此基礎上改變青蛙的位置，最終抽象出坐標的概念，讓學生觀察現實中的青蛙運動，聯系物體的運動，學生發現運動就是位置、個體形態的變化，位置用坐標表示，形態可以有多種表現形式。讓學生在比較對照中，實現對知識的深度理解。

一節課的時間解決并強化若干知識點或技能的操作。對于問題的解決，教師可組織學生對比分析，從問題中發現解決的策略和方法，強化對知識點的理解和運用，從而提高學生思維的深刻性和批判性。

（三）互動的活動與到位的評價

課堂中的精彩生成一部分取決于教師的認知能力（思維發展水平），教師應該分學段運用思維可視化教學策略。教師運用思維可視化教學策略時需要考慮不同學段學生的發展特點。三四年級學生思維方式開始轉型，從具象到抽象，開始規范地邏輯思考，教師可以重點使用數理邏輯推演圖、學科思維導圖、學科魚骨刺圖等圖示方法幫助學生建構知識網絡及解決復雜問題。

例如在“自定義放映”的問題中，幻燈片的內容是美食，教師可圍繞美食這個主題，組織學生表達：①食物搭配，如媽媽喜歡的美食、爸爸喜歡的美食等，在介紹美食的過程中，學生理解了自定義放映的概念、掌握了自定義放映的方法；②學會運用，學會了表達、學會了運用課堂知識解決生活實際問題。

圖3

從認知角度看，學生通過教師的問題“搭配午餐”展開活動，需要對自己已有經驗進行再認知、再思考，學會自定義放映的方法。但如何再深入、再反思？首先，教師對學生的學習進行積極引導，通過追問“①食物搭配”組織學生從不同角度分析，用多種方法解答，從而提高思維的創造性和靈活性。其次，教學時還關注“②學會運用”部分的知識遷移。一般來說，給予學生越充分、越具體的教學內容是越難遷移的；而越是開放的、深層的越容易遷移。基于學科素養的內容遷移要擺脫教材內容的表層化，要做到學以致用。通過師生建構的思維導圖中“①食物搭配”環節，打開學生思維，向著活動的、合作的、反思的學習方式轉變。學生表達出如圖3，有“美食分類（西式、中式、口味）、美食需求（爸爸、媽媽、家人套餐）”不同自定義放映的呈現，選擇不同的自定義放映便捷地表達想法，學生生成表達如家人的午餐，分別放映媽媽的午餐、爸爸的午餐……進一步讓學生理解與運用自定義放映，真正達成“②學會運用”。

五六年級學生已具備一定的抽象思維能力，教師可以在原有圖示方法的基礎上增加結題策略模型圖等圖示方法，如流程圖，幫助學生實現多題歸一、舉一反三，發展學生的“長鏈條推理”“多層級精準概括”能力。教師關注信息技術特有的思維本質和發展規律，并將其與思維可視化教學策略融合起來。

例如，在《小貓出題》一課中，學生的問題主要聚集在對條件的判斷上，反思學習方法，要增強學生自主學習能力。

1.目標明確，層層深入

教師為學生提供學習環境和教學情境時要具有明確的目標，引導學生分析“小貓出題”的過程，在繪制流程圖的過程中，要有效追問，把學生的思維不斷引向深入，滿足持續探究的需求。

在教學《小貓出題》的過程中，大部分學生能在教師的引導下對出題過程進行分析，得出“回答=加數1+加數2”則正確，否則錯誤。但解題的關鍵在于讓學生理解加數1、加數2、回答是不斷變化的值。教師要讓學生多次觀察、比較，在類比中幫助學生理解變量這個抽象的概念，從而避免在判斷時用輸入文字替代變量加數1、加數2的大概率出錯問題。

2.適時適度，多元引導

教師在充分觀察、了解的基礎上給予學生學習支持，運用不同的方法為學生提供學習路徑，激發持久的學習動力。

基于流程圖，放手讓學生在Scratch程序中操作，學生將對照已有經驗，通過多元學習方式，分析制作作品，從自然語言描述向腳本搭建過渡。考慮到學生個體差異性，教師可以靈活運用流程圖，提優補弱，讓優秀生探索更復雜的假設策略，提倡同一問題有不同解法，鼓勵學生提出多種方法，在對比中獲取最優算法；以優助弱，培養團隊精神，通過小組合作、點對指導，培養學生團結協作能力。

在教師的引導下，讓學生了解流程圖的作用，在頭腦中建構出一個基于可視化比較策略的思維結構，在學習過程中，通過這種相對有序的表達逐步向深度學習邁進。

3.鞏固拓展，創作融合

學生在學習活動中獲得的知識和技能只有通過具體實踐的檢驗才能固化為有效學習的成果，因此能否舉一反三、遷移運用顯得尤為重要。在進行教學設計時，教師要充分掌握知識與技能間的關系，幫助學生打開思維，建構概念，構建結構。如在《小貓出題》中認識變量、數據的基礎上，運用流程圖共同總結出小貓出題的方法，通過優化程序，將小貓出題遷移到實際生活中，拓展“計算（加減乘除）”的過程中形成特定的學習經驗。

將學習過程可視化，重視活動創建，讓學生在實現自主建構的過程中看到了故事力、交響力、表現力，教師通過對教材的深入解讀、合理運用，找到依據，結合學生實際情況的基礎上進行合理的情境創設。對于學習內容的把握，教師要站在教材的整體上設計課程，對于教材要存有敬畏之心。促思維真實可見和助學習力自然生長的指向都是學生，可視化思維是聚焦到課堂、回歸到學生的真實體現。教師們為信息技術打開一扇窗，大膽地進行課程創生，從縱橫的維度拓展學生學習的深度和廣度，創造真實有效、富有生命力的課堂。

[1] 劉濯源.基于思維可視化的教學效能提升策略[J].基礎教育參考,2016(19):5.

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