李豐葉 劉曉東

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017版）》和《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》規(guī)定計算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。信息技術(shù)課程的發(fā)展方向應(yīng)從知識教育和技能教育轉(zhuǎn)向思維教育。在小學(xué)信息技術(shù)教材中，有一些課程內(nèi)容主要是以理論知識為主的，教師在教學(xué)這些課程時，受多方面因素的影響，教師過分關(guān)注知識的語言表征，常以是否記憶來考察知識的學(xué)習(xí)狀況，從而造成思維發(fā)展的缺失，課堂上學(xué)習(xí)氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)得興味索然。

如何讓學(xué)生對枯燥的信息技術(shù)理論知識感興趣呢？如何在學(xué)習(xí)中發(fā)展學(xué)生的思維呢？王榮良教授認為，在學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識時，如果采用的是機械記憶方法，則思維的運用是很少的。如果學(xué)生能理解知識，運用舊知識，產(chǎn)生新知識，引導(dǎo)學(xué)生使用計算機學(xué)科方法思考問題，是可以培養(yǎng)學(xué)生計算思維的。建構(gòu)主義認為學(xué)習(xí)者的知識不是依靠教師講解獲得的，而是通過學(xué)習(xí)者主動意義建構(gòu)獲得的。學(xué)習(xí)者在一定的教學(xué)情境下，依靠教師和其他同學(xué)的引導(dǎo)和幫助，運用所需的學(xué)習(xí)資料，意義建構(gòu)地去理解知識，而不只是記憶知識。陳明選教授指出，要使學(xué)生真正地理解知識，應(yīng)該注重理解性主題活動的創(chuàng)設(shè)，圍繞核心概念組織一系列相關(guān)的理解性活動，使學(xué)生在活動中理解概念，在理解中提高能力。因此我們在教學(xué)信息技術(shù)知識時要為學(xué)生提供一種既有趣又有意義的實踐活動，讓他們能夠沉迷其中，通過問題引領(lǐng)讓學(xué)生在活動中理解知識，幫助學(xué)生完成知識的建構(gòu)，讓知識學(xué)習(xí)與思維發(fā)展同步進行。下面筆者以蘇科版小學(xué)六年級信息技術(shù)教材第1課《認識機器人》為例，來談一談如何面向計算思維來進行信息技術(shù)學(xué)科知識教學(xué)。

真實體驗，問題啟思中領(lǐng)會概念

在《認識機器人》一課中，認識機器人的三個基本特征是本課的重點，在筆者可見的教學(xué)設(shè)計中，有的教師是直接講解機器人的特征，有的是讓學(xué)生觀看一段有關(guān)機器人的動畫片后讓學(xué)生談?wù)剻C器人的特征。據(jù)筆者課前對學(xué)生訪談了解到，學(xué)生對機器人這一類事物的認識大多停留在動畫片中的仿人形機器人上，不知道生活中一些自動化工作的機器就是機器人，也就是說學(xué)生大腦中對機器人沒有表象的表征。因此如果直接講解“機器人特征”這一知識，對學(xué)生來說只是一串字符，學(xué)生最多只是死記硬背，不能正確理解，更別說點燃學(xué)生思維的火花了。

在小學(xué)階段，學(xué)生注意新鮮、感興趣的事物，對周圍世界有強烈的好奇心和探索欲望，喜歡操作具體形象的物體。因此筆者提供給學(xué)生形狀各異、能完成不同任務(wù)的多個樂高機器人，每組分配一爪，讓學(xué)生先去“玩”機器人，觀察機器人在完成什么任務(wù)。玩的過程就是學(xué)生真實體驗的過程，學(xué)生就能在大腦中對機器人有了表象的表征。當然真正的理解還需要引導(dǎo)學(xué)生不斷地思考，教師要選擇恰當?shù)臅r機向?qū)W生提出引導(dǎo)式或啟發(fā)式問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，教師給予適當?shù)狞c撥，在語言的交流中將思維推向深處。

【認識機器人特征環(huán)節(jié)】

各小組根據(jù)“機器人說明書”上的問題提示，共同“玩”機器人。

師：同學(xué)們，機器人好玩吧？誰來說說你的機器人會干什么呢？

生.我的機器人是一條智能的魚，人靠近它它就會游動起來。（學(xué)生邊演示邊說）

師：這個機器人它怎么會知道我們?nèi)丝拷四?？猜測一下！

生：有眼睛，有感應(yīng)。

師：我們把機器人的眼睛、感應(yīng)叫傳感器，有了它機器人就能像人一樣感知到外界環(huán)境。那它怎么一感應(yīng)人靠近就會游動呢？

生：猜一猜。

師：其實事先我們已經(jīng)給機器人的大腦輸入了一個程序，告訴它當感應(yīng)到有人時就游動。所以它像個有大腦的人一樣會判斷;并能根據(jù)事先編制的程序完成游動這個動作。

師：它的身體像什么？

生：像條魚。

師：它的身體由許多部件組成，是—個仿魚形機器人，具有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)。哪一組再來介紹一下你們組的機器人呢？

另一組學(xué)生上來介紹自己的機器人，教師通過問題繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考并逐步揭示機器人三個特征。

師：同學(xué)們，看了這些機器人，你覺得機器人一定要像人一樣嗎？

生：不一定。

師：是的，機器人的形狀不一定要像人，但它一定像人一樣有大腦，能按照事先編制的程序工作。這是機器人與普通機器最主要的區(qū)別。除此之外，機器人還具有一定的結(jié)構(gòu)形狀，能完成一定的動作，這是機器人的三個基本特征。

虛實結(jié)合，問題導(dǎo)學(xué)中建構(gòu)認知

在教學(xué)中教師要站在學(xué)生的角度，了解他們的認知發(fā)展水平和已有的經(jīng)驗，思考他們?nèi)绾潍@得體驗，獲得怎樣的體驗才是有意義的。除了實物體驗外，教師還要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給予學(xué)生視頻、圖片、多媒體學(xué)件等多樣化的體驗。學(xué)習(xí)體驗是促使學(xué)生保持繼續(xù)探索的原動力，有了良好體驗才能繼續(xù)前進。在獲得有意義的體驗之后，教師要借助問題導(dǎo)學(xué)，將各個教學(xué)活動的環(huán)節(jié)有機地串聯(lián)起來，實現(xiàn)由易到難逐步遞進的過程。教師要引導(dǎo)學(xué)生反思自己原有的知識經(jīng)驗，把新知識和有關(guān)舊知識聯(lián)系起來，通過思維加工，重新組織和建構(gòu)知識體系，提高學(xué)生的抽象、概括思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

在《認識機器人》一課中，在教學(xué)機器人的分類時，課前了解到學(xué)生對民用機器人有一些應(yīng)用體驗，學(xué)生在生活中用過或者見到過一些相關(guān)的機器人，因此這一內(nèi)容是通過師生對話和生生對話來激活學(xué)生的應(yīng)用感受。對另外三類機器人學(xué)生一般沒有直接體驗，因此筆者提供給學(xué)生自制的多媒體學(xué)件，讓學(xué)生自己先去學(xué)習(xí)、體驗各類機器人，再引導(dǎo)學(xué)生交流概括。機器人的概念對于學(xué)生和大部分教師來說可能都比較陌生，在學(xué)生通過實物和學(xué)件體驗了各類機器人后，教師引導(dǎo)學(xué)生用自己的話來談?wù)剬C器人的感受和感悟，打開學(xué)生的思維，幫助學(xué)生建構(gòu)認知。

【認識機器人分類和概念環(huán)節(jié)】

師：同學(xué)們，我們現(xiàn)在所見的這些是專門供我們學(xué)習(xí)的機器人，我們把它們稱為學(xué)生機器人。除此之外，在生活中你還見過哪些機器人呢？

教師根據(jù)學(xué)生回答隨機出示掃地機器人、跳舞機器人、炒菜機器人等視頻。

師：看來機器人已走進普通家庭，成為我們生活中的好伙伴。這些機器人是幫助人們完成服務(wù)工作的，它們都是民用機器人。

同學(xué)們，生活中的機器人可不僅僅是我們所見的這些哦，還想看看其他機器^嗎？

學(xué)生打開“機器人世界”學(xué)件瀏覽其他各類機器人。

師：同學(xué)們，你最感興趣的是哪種機器人呢？

師生交流.小結(jié)其他各類機器人。

師：同學(xué)們，看了這些機器人，你覺得機器人是什么？能用自己的話來說一說嗎？

教師揭示機器人定義。

實驗探究，合作交流中深度理解

“知識的教也是需要經(jīng)由學(xué)生自我的理解、體悟和摸索?！比绻鄙倭藢W(xué)生的理解、體悟和摸索，只有外部的灌輸和被動接受，學(xué)生以這種方式所獲得的知識并不是真正的知識。在學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識時，我們可以采用以探究學(xué)習(xí)為主的滲透計算思維的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中將計算思維的思維與方法貫穿于教學(xué)過程，潛移默化開展教學(xué)，這是一種隱式的計算思維教育方式。教師首先創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出探究性問題，以此調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機。然后讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、議論等途徑去合作探究，讓學(xué)生動手又動腦，在操作中進入解決問題的思考狀態(tài)。在這一環(huán)節(jié)中，教師要提供多種支架，以支撐學(xué)生的深度理解。對于學(xué)生自己摸索耗時較多的知識點，教師要做適當?shù)闹v解。對于難點部分，有些學(xué)生—下子掌握不了，教師可以提供學(xué)件等供學(xué)生反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。對于自主探究有困難的學(xué)生，教師要鼓勵組內(nèi)同伴互相幫助，讓所有學(xué)生親身經(jīng)歷與體驗知識的發(fā)生、發(fā)展過程，更好地理解知識的本質(zhì)，掌握學(xué)習(xí)的方法和途徑。

在《認識機器人》一課中，機器人的組成是教學(xué)的重點，也是難點。教學(xué)這一部分時，筆者選擇了將形狀統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)分明的探索者機器人作為主要教學(xué)載體，并根據(jù)探索者機器人自編了學(xué)習(xí)材料，讓學(xué)生通過自學(xué)材料、小組討論先找一找機器人各個組成部分，在了解各部分作用時也不是簡單地直接告知。比如傳感器的學(xué)習(xí)，先讓學(xué)生認一認形狀，猜一猜作用，動一動操作實驗，說一說作用，與人的功能比一比等，通過這一系列的思維認知活動，促進學(xué)生對知識和概念的深度理解。

【認識機器人傳感器環(huán)節(jié)】

師：同學(xué)們找到了哪幾種傳感器呢？

生.我找到了聲音傳感器和超聲波傳感器。

師：觀察—下聲音傳感器的外形有什么特點？

生：我看到它頭上有個小小的、圓圓的零件，有點像我們用的小話筒。

師：同學(xué)們猜猜聲音傳感器有什么用呢？

生：可能能感受到我們聲音的大小。

師：我們來試試看！為了避免相互干擾，我們用吹氣的方式來代替聲音，你試著對它吹吹氣看，你發(fā)現(xiàn)了什么？

小細合作動手實驗探究。

生：我們發(fā)現(xiàn)對著聲音傳感器吹氣后'機器人的風(fēng)扇就轉(zhuǎn)動起來了。

師：就是說我們的機器人通過聲音傳感器聽到了聲音，把這個信息傳給了控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)就指揮風(fēng)扇轉(zhuǎn)啦。這個聲音傳感器就像是人的什么呢？

生：像是人的耳朵。

用同樣的方式繼續(xù)學(xué)習(xí)超聲波傳感器。

師：這兩個傳感器就像讓機器人長了眼睛和耳朵，那機器人是不是只有這兩個傳感器呢？

看！這些都是傳感器哦，（展示各種傳感器圖片）每多一樣，機器人就多—種感覺器官。通過它們機器人就能檢測到光線、溫度、濕度，甚至是人感受不到的各種信號，在以后的學(xué)習(xí)中我們會慢熳地認識它們。

遷移應(yīng)用，問題延伸中發(fā)展思維

在實際教學(xué)中，教師應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進行適當拓展與延伸，可以根據(jù)本課內(nèi)容和結(jié)合后續(xù)的學(xué)習(xí)，設(shè)計拓展性的問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，提升質(zhì)疑、釋疑的能力，以此持續(xù)激發(fā)學(xué)生探究的興趣，實現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用，推動學(xué)生的思維發(fā)展。教師可以展示一個能引起學(xué)生驚訝的事件或現(xiàn)象來激活學(xué)生的思維，由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題或教師提出問題，并鼓勵教師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間進行討論和交流。通常這些問題并沒有固定的答案，因此教師的評價不能簡單地說好或者不好，而是要引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題展開討論，通過分享交流來達到思維的深入。

例如《認識機器人》一課，在最后的拓展延伸環(huán)節(jié)，筆者讓學(xué)生再次“玩”機器人，體會相同外形的機器人完成的任務(wù)卻可以不同，從而讓學(xué)生了解機器人除了需要有“身體”，還需要給它注入“思想”，理解機器人是通過程序控制來完成指定任務(wù)的。同時用“還想做一個怎樣的機器人為我們生活服務(wù)呢？”這樣的問題進一步激發(fā)學(xué)生的想象，實現(xiàn)知識的拓展和遷移。

【課堂延伸環(huán)節(jié)】

師：同學(xué)們，我們的機器人擁有了結(jié)實的身體，還具備了一些本領(lǐng)，是不是只能有這幾種本領(lǐng)呢？看，老師這兒存一個跟你們一樣外形的機器人，它會干什么呢？

一組學(xué)生來“玩”機器人。

師：是的，老師的這個機器人是輛聲控車，它會躲避障礙自動行駛哦。如果我們給機器人注入新的思想，也就是編制程序，它們就會具有不同的本領(lǐng)。同學(xué)們還想做一個怎樣的機器人為我們服務(wù)呢？

生：我想讓機器人邊行走邊感應(yīng)有沒有碰到人，如果碰到就自動打開風(fēng)扇。

師：你的主意很妙，這樣就是一個自動行走的風(fēng)扇機器人了。

生：我想設(shè)計一個機器人，感應(yīng)到我靠近時，它會唱歌。

師：我們先給機器人連上蜂鳴器，再編制程序，然后就可以實現(xiàn)了。

老師期待著在以后的學(xué)習(xí)中，你們的這些精彩想法都能一一實現(xiàn)！

在《認識機器人》這節(jié)課中，筆者讓學(xué)生四次“玩”機器人，玩是為了激發(fā)學(xué)生的興趣，玩是為了給學(xué)生真實體驗的機會，玩是為了讓學(xué)生去實驗和探究，玩是為了更好地發(fā)展學(xué)生的思維，使其自主地建構(gòu)知識，學(xué)會用知識來解決問題，從而真正讓學(xué)生在“玩”中學(xué)。計算機學(xué)科知識是計算思維的基礎(chǔ)，計算思維的培養(yǎng)需要在計算機學(xué)科知識與技能學(xué)習(xí)過程中實現(xiàn)。只有開展面向思維的學(xué)習(xí)，才能實現(xiàn)知識應(yīng)用的靈活性、拓展性和創(chuàng)新性，才能更好地讓學(xué)生在信息社會中生存、創(chuàng)新和發(fā)展。