关联思维三要素在高中信息技术课程教学中的落实

庄燕 常国刚

如何让核心素养在高中信息技术课程教学中落地？核心素养能否贯通教育目标、贯通知识与思维？为解决这些问题，笔者在教学中引入了一种通达思维的教育（教学）目标描述模型——核心素养三层结构，即学科知识层、问题解决层、学科思维层。这一教育（教学）目标模型以皮亚杰的发生认识论作为依据。

比格斯（BIGS）通过外显的行为判断学生在回答某一具体问题时呈现的思维结构状态，并提出了SOLO（Structure of Observed Learning Outcomes）评价法，用前结构、单点结构、多点结构、关联结构和拓展抽象结构描述不同的思维结构水平（如图1）。其中关联结构和拓展抽象结构被认为是高级思维，且拓展抽象结构以关联结构为基础，此关联结构是高级思维的开端和基本要素。参照SOLO模型，我们可以描述学习者学习发生时是以何种形式进行思维的，并希望学习者能够发生从关联结构开始的高级思维，拓展抽象结构水平，跳出给定的情境发生抽象概括且能够迁移到其他领域，这其实是更进一步的“关联”。因此本文从“关联结构”的教学实现入手进行思考。下面，笔者将对关联的范围、关联的内容、关联的深度这三个要素进行讨论。

● 关联的范围

我们必须在比较广泛的意义上理解关联的范围，如学科内的关联、不同学科（领域）之间的关联、与生活经验的关联等。所有范围的“关联”都有可能发生，但都必须预先考虑并纳入教学设计。同时，若在教学目标描述中将其一一呈现会显得主次不分，无法突出重点并解决问题，因此，在进行教学设计时可参照以往的“重点”“难点”来择要描述。

案例：教科版《数据与计算》（必修1）第二章第三节“周而复始的循环”中，要求理解循环语句的工作原理并能够使用循环语句解决实际问题。循环语句的工作原理是本节课的重点，计数循环和条件循环的算法的核心是不变的，所以在进行教学设计的时候，可以通过与数学学科的关联来描述。

问：自然数1到5的和？

分步推导：1+2，（1+2）+3，（1+2+3）+4，（1+2+3+4）+5

问：自然数1到10的和？自然数1到100的和？自然数1到i的和？

推导通式：数学描述：Si=Si-1+i   计算机程序语言描述：S=S+i

Python语言描述：计数循环、条件循环

for i in range（100）：while I≤100：

s=s+i     s=s+i

问：100以内奇数和？100以内偶数和？1到10的乘积？……

本案例通过关联数学中数列的变式计算，逐步引导学生利用数学知识归纳总结出变式的程序设计算法，结合Python的循环语句格式，通过代码实践让学生明白两种循环的功能与要点，最终利用循环语句解决数列的变式求解。

● 关联的内容

思维运行时需要调用特定的知识节点，并让知识节点之间建立或新或旧的“关联”，以此产生新的知识（知识结构）。可见，关联的内容与学习者已有的知识（知识结构）有关。所以，不管是小学生、高中生还是大学生，都可以实现关联或抽象拓展思维。从关联的内容上来看，首先是知识点的关联，即知识结构树意义上的关联，但这并不是可以关联的内容（信息）的全部，还可以有方法上的关联、应用场景的关联等，这些方面都可以丰富学生的思考，提升学习效率，提高思维水平。思维水平实际上有两个方面的含义，一个方面是SOLO模型所说的高级结构的意义，可称其为结构性意义，在结构意义方面，不同学段学生的发展能力大致相同;另一个方面是基于什么样的内容进行思考，高学段学生的思考内容往往更加丰富或有更高的抽象程度。关联结构水平的学习者利用问题线索、相关素材及素材的相互关系解决问题，并能在设定的情境或已经历的经验范围内利用相关知识进行概括。

案例：教科版《数据与计算》（必修1）第一章第二节“数据的计算”中，引用了一个经典的数学问题——鸡兔同笼问题。《孙子算经》：今有雉（鸡）兔同笼，上有三十五头，下有九十四足，问雉兔各几何？部编版小学四年级数学下册第9章第1节也是鸡兔同笼问题。同样的问题，小学生和高中生在解决的过程中均基于自身的知识开展关联思维。

鸡兔同笼小学版简化问题：8个头，26只脚，鸡兔几何？问题解决如图2所示。

鸡兔同笼高中版原题呈现：35个头，94只脚，鸡兔几何？问题解决：人工方式解决鸡兔同笼问题——列表法、假设法、抬脚法、方程法、公式法;借助电子表格解决鸡兔同笼问题——以WPS电子表格为例;用程序解决鸡兔同笼问题——以Python编程语言为例。

小学版、高中版“鸡兔同笼”问题的解决，都在关联情境（鸡兔同笼）中利用已有的线索（头、脚数量）、素材及素材间关系（鸡1头2脚，兔1头4脚）和方法关联（列表法、假设法、抬脚法等）解决问题并进行抽象概括，都要依托数学的加减乘除来实现关联思维和拓展抽象思维。比较来看，小学的课堂可能更加活跃，因为他们的关联思维更自由开放，但是需要对其关联思维进行恰当引导;而高中的课堂可以进一步抽象得到人工方式、电子表格、程序解决等知识节点，这些知识节点既是知识结构中的新节点，又蕴含了更丰富的意义，知识节点彼此间的关联显得更为厚重，显然引导得当可以实现更高的思维水平。所以笔者认为，关联的内容以知识节点或知识结构为基础，通过内容关联让其内涵更丰富厚重，继而跳出既定的情境迁移到其他领域。

● 关联的深度

根据SOLO模型，关联结构和拓展抽象结构属于高阶思维水平。以连接（关联）结构为例子，在进行问题解决时，思维的过程就是关联发生的过程。关联发生的过程有两种形式：一是从一个知识节点开始思考，与这一知识节点相关的许多知识节点同时发生关联进行问题解决;二是與知识节点相关的关联逐一发生，直至关联全部节点，所有知识节点再互相关联，这其实已经有了“拓展抽象”层次的含义。因此，本文从关联开始看高级思维结构，有着比较充分的合理性。同时，关联的深度与关联发生过程中调用知识节点的数量、知识节点之间的关联复杂性有关。所以，在课堂教学中应注意知识节点的调用数量和节点之间的相互关联，避免无效无限关联。

案例：教科版《数据与计算》（必修1）第二章第四节“可以复用的代码”中，要求理解函数的作用，通过函数的定义和调用，理解函数参数和返回值，明白函数参数的传递过程及变量的作用域。这个章节的知识节点很多，节点之间联系紧密，如函数参数的实参与形参、全局变量与局部变量的作用域等，要将所有知识一一厘清，在进行教学设计时就要注意关联深度的把握。

函数初中版（VB）：创建函数——冰箱装（东西）rfg（x）（如图3）。

函数高中版（Python）：十以内的四则运算器。

①加法版：从加法运算开始（如图4）。②基础版四则运算器：分组编写减法、乘法、除法。③升级版四则运算器：拼装加、减、乘、除法代码。④升级版拓展2个功能：统计正确率、代码共享。

初中版函数教学设计，通过创建“冰箱装（东西）”这个函数，希望能建立一个模型，让学生理解函数封装的意义。设计者希望通过冰箱装大象的故事关联函数的定义、调用、参数传递等知识节点，但在问题解决的过程中调用Print（）函数一个知识节点，没有其他知识节点，更没有知识节点之间的关联的产生，不能让学生明白函数封装的意义和具体过程，问题没有解决，也就没有思维发展。

高中版函数教学设计，从加法运算开始，让学生理解加法模块的定义方法，通过研究调用位置可能出现的两种情况，掌握函数封装和调用的方法。接下来通过微项目活动——十以内的四则运算器，从基础版（分组编写减法、乘法、除法）到升级版（四种运算的拼装）到拓展功能完善，学生学会了多个函数的调用，明白了全局变量和局部变量的差异，体验了模块的共享和使用。十以内的四则运算与函数定义、调用进行关联，在问题解决过程中，又与参数传递、返回值、变量作用域等知识节点发生关联，高阶思维也就顺势发生。

从以上两个不同的教学设计很容易看出，即便是函数这个在程序设计中比较厚重的知识点，关联深度把握不好，高阶思维也无法产生。

● 结束语

笔者结合具体案例，从关联的三个要素出发，尝试探讨关联与高阶思维产生的意义，希望能促进高中信息技术学科核心素养落地。但笔者所做的研究远远不够，在实践中还会遇到各种各样的问题，如对应三层目标结构的学科思维评价如何实施等，希望今后能有更多的同行参与进来，做更加深入细致的研究。