思维可视化工具在小学信息技术教学中的应用探究

高　鹰

思维可视化工具在小学信息技术教学中的应用探究

高鹰

（江苏省常州市武进区星辰实验学校,江苏常州213161）

学生核心素养的发展是当代教育改革的主题，在进行教学的过程中，教师需要运用科学的方法对教学进行设计。本文基于刘濯源教授的可视化思维策略，对在小学信息技术教学实践中实现学生信息技术核心素养发展进行阐述，旨在促进学生信息素养的提升。

核心素养；思维可视化；深度学习

信息技术学科核心素养由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个核心要素组成。通过学习，培养学生深刻的、敏捷的、严谨的、灵活的、富有创造性的思维能力。但在传统教学中，学生在学习过程中获得思维发展训练的机会很少。更糟糕的是，思维过程是不可见的，如何把本来不可视的思维呈现出来，使其清晰可见？如何挖掘和呈现知识背后的思维规律并帮助学生掌握，从而使学生对知识与技能的理解更深入、更渗透、更系统？本文主要基于思维可视化策略，结合教学实例说明如何开展高效教学，提高学生计算思维，进而提升信息素养。

一、透视：小学信息技术课的教学现状

学生的“学”是教学的落脚点。在教学中，教师要引导学生积极思考。教材是教学资源，吃透教材是确保课堂科学开展的关键。但是现如今，不少教师都没有吃透教材。

例如，苏科版五年级小学信息技术《小猫出题》中有这样一个教学环节：

判断答案，设定判断条件为“和=回答”，如果正确，则提示正确，否则提示错误。

调研结果显示，该操作学生的正确率仅为53%。高错误率出现的情况引发笔者的思考，追其根源，关键在于学生的练习都是根据教师的操作模仿进行的。长期的范例模仿、类型强化、技能操练僵化了学生的思维。面对陌生的问题情境，许多学生对小猫出题的程序本质理解不渗透。

要实现小学生信息技术核心素养的发展需要关注两个方面的转型和升级：一是课程的升级，通过改变课堂教学形式，确定学生的主体地位；二是评价的转型，从关注“开花”的教育转变为关注“树根”的教育，发展核心素养的教学必须关注过程而非结果，使教学真正成为支撑学生学习信息技术不断发展的支点。运用思维可视化教学策略聚焦教学本质，升级教学，把学习过程变成知识建构、有效思考、深入探究的过程成为小学信息技术课堂教学的必然选择。

二、追问：信息技术核心素养的内涵意蕴

教师、学生、学科是构成教学活动的三个要素，相互依存、相互影响，从“教学发生”的过程上看，教师是引导者，学生是主体，学科是载体。“学生是主体”要求学习一定要发生在学生身上，从计算思维的角度帮助学生理解现实，出自学生内心深处产生信息意识、用计算思维分析问题、用数字化学习方式解决问题，内化承担信息社会责任。小学信息技术的学习是一个长期的、具有一定知识体系的、不断迁移的学习过程。教材以结构化、单元式和丰富情境为本质，以生成性和发展性为特征，为教师组织教学活动创造条件。

学科思维导图概念的提出者、思维可视化教学体系创建人——刘濯源老师关于思维可视化教学体系的研发历程及应用价值出发，促进教师学科教学观点的改变，将学科教学引入一个新的境界。思维可视化是运用一系列图示技术把原来不可见的思维（思维方法、路径）显现出来，使其清晰可见的过程。思维可视化将零散的学习经验转变为知识体系，形成知识结构，内化、巩固、吸收。通过思维可视化帮助学生顺利完成思维的进阶，完成知识建构和问题解决。

刘濯源老师在运用思维可视化建构知识的过程中指出，思维的建构必然经历“问本质、理关系、建结构、明策略”等一些思考过程，学生经历“好奇、冲突、奖赏”的心理体验过程（如图1）。这启迪人们，真正的教学活动应该包括理性的操作实践和情感的培养。

图1

基于此，笔者构建了小学信息技术可视化思维的层级发展过程模型（如图2）。

图2

三、笃行：可视化思维之实践策略

教学是一个系统的工程，小学信息技术课堂需要建立理性思辨的课堂氛围，需要教师通过教学活动打通学生和学科之间的阻隔，引领学生走进学科。教师作为学生学习的引导者，需要提高课堂组织能力，需要引导学习方向、指导学习方法、疏导学习难点、督导学习效能。教学过程中让学生学会思考、独立思考，这是培养学生计算思维的核心。

（一）有效的情境与充沛的时间

个性化的学习思考需要充分的时间和机会。教师要聚焦教材重难点，能透过学科知识表层看到学科的系统结构进而展开教学。在教学活动中，思维发展水平高的教师积极引导学生思考，思维水平低的教师只会灌输，深度学习不会发生。

例如在四年级《放映幻灯片》一课中，有这样的环节：

单击“幻灯片放映”选项卡中的“自定义放映”按钮，弹出“自定义放映”对话框，单击新建命令，添加需要自主定义播放的幻灯片后，再单击“确定”按钮，通过“放映”命令，观看放映效果。

作为全课的重难点，如何处理？例如教师创设情境，制作一份妈妈喜欢吃的午餐。教师给予学生充分的思考，学生掌握自定义放映的方法。不同的学生会制作出不同的午餐，但是跳出情境，要让学生进行更深入的探究，避免在非核心知识处徘徊。

（二）质疑的精神与理性的思维

在小学信息技术教学中，传统的课堂主要存在的问题在于对概念领悟不透、忽视学生思维的形成。反思现在部分课堂，情境内容的绝对性和封闭性、教学方法的封闭性和机械性、师生关系的“示范——模仿”，导致学生问题意识、质疑精神的缺失。教师要促进学生思考，提倡开放、互动的教学方法，增强课堂的生成性、不确定性。

具体在《自定义放映》的教学中，一要关注概念的领悟，什么是“自定义放映”？学生通过活动要理解基本原理、方法，而不是囫囵吞枣地完成教师的任务；二是对思维形成策略不明细，忽视了计算策略、计算思维的总结与提炼。概念是逻辑的起点，是学科知识的细胞，如果不理解概念就无法理解具体的操作过程。要准确地把握概念，教师可以对概念进行追问：

（1）妈妈的午餐你是如何搭配的？为什么这么搭配？（学生已有生活经验的反馈）

（2）自定义放映可以准确表达我们的想法，美味的食物还可以怎么搭配？

有经验的教师一般会针对第二步展开讨论，但运用思维可视化可以让思维发展更加具体、高效。如何系统地发展师生的思维能力呢？笔者借助刘濯源老师的思维可视化教学策略进行实践：

1.纵向设计教学内容。所谓纵向设计，就是将不同年级的知识纵向关联，进行长程的整体设计。例如《青蛙过河》中坐标的教学，到《克隆飞机大战》中子弹、敌机的运动教学，这些知识属于一类课，体现的是坐标、角色运动，可以进行关联思考和整体设计。教师进行教学设计的时候要引领学生按照“发现结构——呈现结构——迁移结构”的结构化思考展开，向深度学习蔓延。

2.横向知识比较对照。所谓横向比较，就是围绕某一知识点用系统、整合的眼光，基于学生学习经验、学生生活实际进行整体设计。例如《青蛙过河》一课，认识青蛙运动的路径、跳跃的形态，教师可以联系“人的行走”的生活经验，先引出青蛙要过河的情境，在此基础上改变青蛙的位置，最终抽象出坐标的概念，让学生观察现实中的青蛙运动，联系物体的运动，学生发现运动就是位置、个体形态的变化，位置用坐标表示，形态可以有多种表现形式。让学生在比较对照中，实现对知识的深度理解。

一节课的时间解决并强化若干知识点或技能的操作。对于问题的解决，教师可组织学生对比分析，从问题中发现解决的策略和方法，强化对知识点的理解和运用，从而提高学生思维的深刻性和批判性。

（三）互动的活动与到位的评价

课堂中的精彩生成一部分取决于教师的认知能力（思维发展水平），教师应该分学段运用思维可视化教学策略。教师运用思维可视化教学策略时需要考虑不同学段学生的发展特点。三四年级学生思维方式开始转型，从具象到抽象，开始规范地逻辑思考，教师可以重点使用数理逻辑推演图、学科思维导图、学科鱼骨刺图等图示方法帮助学生建构知识网络及解决复杂问题。

例如在“自定义放映”的问题中，幻灯片的内容是美食，教师可围绕美食这个主题，组织学生表达：①食物搭配，如妈妈喜欢的美食、爸爸喜欢的美食等，在介绍美食的过程中，学生理解了自定义放映的概念、掌握了自定义放映的方法；②学会运用，学会了表达、学会了运用课堂知识解决生活实际问题。

图3

从认知角度看，学生通过教师的问题“搭配午餐”展开活动，需要对自己已有经验进行再认知、再思考，学会自定义放映的方法。但如何再深入、再反思？首先，教师对学生的学习进行积极引导，通过追问“①食物搭配”组织学生从不同角度分析，用多种方法解答，从而提高思维的创造性和灵活性。其次，教学时还关注“②学会运用”部分的知识迁移。一般来说，给予学生越充分、越具体的教学内容是越难迁移的；而越是开放的、深层的越容易迁移。基于学科素养的内容迁移要摆脱教材内容的表层化，要做到学以致用。通过师生建构的思维导图中“①食物搭配”环节，打开学生思维，向着活动的、合作的、反思的学习方式转变。学生表达出如图3，有“美食分类（西式、中式、口味）、美食需求（爸爸、妈妈、家人套餐）”不同自定义放映的呈现，选择不同的自定义放映便捷地表达想法，学生生成表达如家人的午餐，分别放映妈妈的午餐、爸爸的午餐……进一步让学生理解与运用自定义放映，真正达成“②学会运用”。

五六年级学生已具备一定的抽象思维能力，教师可以在原有图示方法的基础上增加结题策略模型图等图示方法，如流程图，帮助学生实现多题归一、举一反三，发展学生的“长链条推理”“多层级精准概括”能力。教师关注信息技术特有的思维本质和发展规律，并将其与思维可视化教学策略融合起来。

例如，在《小猫出题》一课中，学生的问题主要聚集在对条件的判断上，反思学习方法，要增强学生自主学习能力。

1.目标明确，层层深入

教师为学生提供学习环境和教学情境时要具有明确的目标，引导学生分析“小猫出题”的过程，在绘制流程图的过程中，要有效追问，把学生的思维不断引向深入，满足持续探究的需求。

在教学《小猫出题》的过程中，大部分学生能在教师的引导下对出题过程进行分析，得出“回答=加数1+加数2”则正确，否则错误。但解题的关键在于让学生理解加数1、加数2、回答是不断变化的值。教师要让学生多次观察、比较，在类比中帮助学生理解变量这个抽象的概念，从而避免在判断时用输入文字替代变量加数1、加数2的大概率出错问题。

2.适时适度，多元引导

教师在充分观察、了解的基础上给予学生学习支持，运用不同的方法为学生提供学习路径，激发持久的学习动力。

基于流程图，放手让学生在Scratch程序中操作，学生将对照已有经验，通过多元学习方式，分析制作作品，从自然语言描述向脚本搭建过渡。考虑到学生个体差异性，教师可以灵活运用流程图，提优补弱，让优秀生探索更复杂的假设策略，提倡同一问题有不同解法，鼓励学生提出多种方法，在对比中获取最优算法；以优助弱，培养团队精神，通过小组合作、点对指导，培养学生团结协作能力。

在教师的引导下，让学生了解流程图的作用，在头脑中建构出一个基于可视化比较策略的思维结构，在学习过程中，通过这种相对有序的表达逐步向深度学习迈进。

3.巩固拓展，创作融合

学生在学习活动中获得的知识和技能只有通过具体实践的检验才能固化为有效学习的成果，因此能否举一反三、迁移运用显得尤为重要。在进行教学设计时，教师要充分掌握知识与技能间的关系，帮助学生打开思维，建构概念，构建结构。如在《小猫出题》中认识变量、数据的基础上，运用流程图共同总结出小猫出题的方法，通过优化程序，将小猫出题迁移到实际生活中，拓展“计算（加减乘除）”的过程中形成特定的学习经验。

将学习过程可视化，重视活动创建，让学生在实现自主建构的过程中看到了故事力、交响力、表现力，教师通过对教材的深入解读、合理运用，找到依据，结合学生实际情况的基础上进行合理的情境创设。对于学习内容的把握，教师要站在教材的整体上设计课程，对于教材要存有敬畏之心。促思维真实可见和助学习力自然生长的指向都是学生，可视化思维是聚焦到课堂、回归到学生的真实体现。教师们为信息技术打开一扇窗，大胆地进行课程创生，从纵横的维度拓展学生学习的深度和广度，创造真实有效、富有生命力的课堂。

[1] 刘濯源.基于思维可视化的教学效能提升策略[J].基础教育参考,2016(19):5.

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