以“基于解析算法的问题解决”为例谈如何让学习真正发生

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　　随着新课改的不断深化，学科核心素养已经成为教育教学改革的关键词，信息技术学科核心素养“是学科育人价值的集中体现”，极大地丰富了学科的内涵。新颁布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）认为信息技术“已经超越单纯的技术工具价值，为当代社会注入了新的思想与文化内涵”。因此，高中信息技术课程的教学也不能仅满足于学生体验操作和实践应用的表层价值，必须让学习触及学科本质，重视学生思维的发展和能力的提升，实施深度教学，让学习真正发生，以实现学科核心素养的形成。
　　如何能够在高中信息技术课堂中，让学习真正发生，引导学生深度理解学科知识内涵，主动建构个性化的信息技术知识体系，形成信息技术学科的核心素养，成为迫切需要研究的课题。下面，笔者结合“基于解析算法的问题解决”的教学，尝试分析让学习真正发生的策略。
　　● 对思维发展的深度培养
　　真正发生的学习是体现和反映学科本质的。高中信息技术课的核心任务是提升学生的信息素养，这是建立在以“计算思维”为本质的学科核心素养上的。信息技术学科的学习必须围绕“计算思维”开展，并让形成的方法迁移到相关问题的解决中，才能让教学渗入浓厚的学科精神和文化，使教学触及学科本质，让学习真正发生。
　　1.追本溯源，让思维由表及里
　　教师首先应了解知识的本质和内核，追本溯源，让思维由表及里，让学生亲身体验知识的发生、发展过程。
　　例如，在本课中，先让学生结合教材中的体验探索活动——自助式行人过街绿灯时长的最优设置，经历人工使用解析计算解决问题的过程，即先分析出求解绿灯最短时长的相关因素，再请学生板书出解析式，最后结合现实数据计算结果。其中，结合实际情况引导学生分析出“反应时间”的已知条件，给出现实数据中成人、老人和孩子的不同类型数据，学生需要结合实际进行思考并作出选择。在此基础上，再思考计算机需要如何做，进行算法设计并编程实现。
　　虽然是一个简单的解析计算过程，教师还是要学生结合各种情况进行分析，最大限度地让学生投入到观察、思考、操作、推理、抽象的活动中去。学生在感受解决问题多样化的同时，更从不同角度理解了解析的方法，并在人工计算和计算机实现自动化计算的对比活动中，凸显使用计算机进行自动化计算来解决问题的优势。而这正是学生信息技术学习思维走向深度的过程，也是学习真正发生的过程，学生不仅掌握了解析算法问题解决的过程和方法，而且理解了为何使用该算法解决问题。
　　2.类比迁移，让思维由点到面
　　知识从来就不是独立的，而是相互依存、相互关联的。引导学生将学习的方法迁移到相关问题的解决，特别是真实问题的解决中，才是学习真正发生的结果。
　　例如，在学生掌握解析算法基本思想和编程实现方法的基础上，可以引导学生迁移知识去解决现实问题，做到学以致用。本课中，教师根据问题研究的类别和学生分层发展的需求，设计了两类问题，即研究性学习中可能遇到的问题及现实生活中可能遇到的问题，每类问题都由基础难度的任务情境和挑战难度的任务情境组成，学生分小组分别实践，再进行交流。教师引导学生选取贴近生活的案例，从不同角度诠释解析算法的核心，助力本课重难点的突破，如学生通过模拟手环计算消耗的卡路里数，探秘已有工具背后的技术实现，学会科学地辩证地看待数字化工具。最后结合自身实际情况继续思考还可以用解析算法解决哪些现实问题，再次引导学生进行类比迁移来解决新的问题。
　　这样的教学实现了基于知识本身的“点”走向基于实际应用脉络的“线”，并构建出解决问题的系统“面”，最终帮助学生深刻理解解析算法的作用和价值，加深对解析算法思想的內化，提升使用信息科学的方式解决日常问题的意识。
　　3.回顾反思，让思维由浅入深
　　反思、批判均是影响学生高阶思维发展的重要因素。教师要引导学生回顾、再现学习的经历，主动反思、总结学习经验，以实现对一类知识的深度理解，促进学生高阶思维的发展。
　　例如，本课中对使用解析算法设置最短绿灯时长的问题解决过程的回顾，是理解解析算法核心思想的关键，由学生自己梳理更能加深和内化对思想的理解，特别是对问题解决过程中出现的错误的反思，凸显了解析算法构建恰当解析式和转换为正确程序表达式的重要。
　　● 对教材资源的深度研究
　　1.深研教材找准着力点
　　课堂上让学习真正发生的前提是教师对教材的深度研究、全面把握、融会贯通。进行教材分析的基础是深刻理解课程标准，只有借助课标的指导，才能理解编者的意图，把握教材实质，找准让学习真正发生的着力点。
　　2.依托单元项目开展学习
　　项目学习作为信息技术教学实施的有效手段，能够有效整合学习内容，引发学生深度参与，锻炼学生解决问题、深度思考以及创意创新的能力，从而落实学科核心素养，让学习真正发生。
　　例如，在本课的教学中，就是以单元项目“编程控灯利出行”的学习为基础，提出完善项目功能的问题，引导学生解决问题，理解解析算法的基本思想。在课堂最后，回归项目学习，引导学生思考，在添加了设置最短绿灯时长的基础上，考虑如何配置合理的信号灯时长，并要求学生课下继续思考以及查阅资料，进一步完善项目。
　　● 对学习过程的深度关注
　　1.问题引发真思考，构建知识
　　以问题为核心和载体组织教学，能够引领学生的思维走向深处。
　　例如，本课中的活动一中，教师先提问“设置最短绿灯时长和哪些因素有关”，再追问“已知条件和求解目标之间的关系是什么”，进而引导学生完成问题分析，接着围绕“计算机如何解决问题”进行算法设计，最后编程实现。以问题引导的方式，让学生思维层层发展，最终实现问题的解决和知识的构建。
　　另外，在活动二中，每个任务完成后都设置了问题思考，激发学生迁移知识的能力，在回答问题的过程中，提升学生在生活中发现或抽象出相关问题的信息意识，如从教材案例“自由落体小球求解问题”的解决引发更现实的“基于自由落体原理的反应尺测量如何实现”的问题思考，从“研究提升投篮技巧”案例中编程绘制了投篮抛物线引出“如何使用该程序研究提升投篮技巧”的思考问题，以此为学生打开一种基于数据研究的视角，提升数字化胜任能力。 　　2.支架式教学提供强力支撑
　　支架式教学可以为学生构建知识提供概念框架，学生在问题情境中，进行探索学习，需要对复杂知识加以分解，需要逐步深入知识的核心，完成对复杂知识的建构。在这个过程中，教师可以提供适当的脚手架给予支撑，帮助学生“跳一跳摘桃子”，保证学习任务的顺利落实。
　　例如，在本课实施过程中就使用了学习单，为学生提供了多样的学习资源和脚手架，突出学生学习的主体性和深度学习的引领。配合“先体验思考，后学习建构，再实践应用”的教学活动，突出学生在参与中经历算法设计，建构解析算法相关知识，形成一定的算法思维和能力，并为学生提供了贴近生活的案例情境，搭建了引领知识构建的思维引导，让他们自主思考、自主实践、自主解决问题，支撑学生完成自主学习。
　　3.方法归类，指向知识系统化
　　学生动手实践完成任务实现固然重要，在实践基础上进行梳理和归纳，完成知识的构建更是触及信息技术教学本质的必然要求。因此，在案例研究过程中，对知识的挖掘和梳理也十分重要。
　　例如，本课中学生通过动手实践，进一步认识到在使用解析算法解决问题的过程中，解析式的构建是问题解决的关键，并结合各个实践任务，梳理出构建解析式的关键方法。例如，在“自由落体小球求解问题”的解决中，当使用一个解析式无法解决问题时，需要使用多个解析式进行多次推导;“计算卡路里”的问题突出了解析式如果不够科学会直接影响程序的运行或问题的解决;在“绘制篮球投篮抛物线”的过程中，借助循环结构，通过多次反复解析计算，可以绘制出抛物线;在“滴滴打车预估车费”的问题解决中，需要综合分析多种情况，分段分类地构建出解析式。
　　4.课堂留白创造发展空间
　　教师在短时间高效率高密度地向学生大信息量地传授知识或组织丰富的活动体验，学生看似能够较快接受，富有兴趣，但实际上许多学生只是在忙于“应和”教师的教学，很少静下来思考自己学到了什么、怎么学习的。因此，在课堂上适量留白是非常重要的，需要给学生一定的消化吸收知识的时间，以及自主思考探索的空间。
　　例如，在“解析算法”基本思想的学习中，笔者先让学生进行活动体验，板书出分析问题的过程，自主设计算法绘制流程图，根据算法编程实现，最后再梳理解析算法核心思想，完成知识构建。随后在迁移应用解决现实问题的过程中，给学生一定的时间和空间思考分析，让学习有了“反哺”消化的机会。
　　总之，新课程背景下，落实好学科核心素养的培养，让学习真正发生是必行之路，四个核心要素都有其獨特的内涵和培养模式。作为信息技术教师，要能意识到深度教学对学生学科素养培养的重要作用，并在教学过程中不断思考培养路径。
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