陳英

● 尋根：厘清“關(guān)系”——讓知識(shí)“辯”出來

李藝教授團(tuán)隊(duì)提出的“雙基、問題解決、學(xué)科思維”三層目標(biāo)模型，提供了知識(shí)與思維關(guān)系的可討論的理論基礎(chǔ)。三層目標(biāo)模型秉承發(fā)生建構(gòu)論知識(shí)觀，在知識(shí)和思維間建立一致性關(guān)聯(lián)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生思維能力的發(fā)展，為信息技術(shù)學(xué)科的教與學(xué)打開了新的思路，知識(shí)與思維的關(guān)系問題也豁然開朗了。

1.從性質(zhì)看，知識(shí)與思維是共生的

通俗地講，思維是一個(gè)“念頭”到“另一個(gè)念頭”之間的連接。這些“念頭”可以理解為對(duì)事物的概念、定義，即所說的知識(shí)。由此可見，知識(shí)和思維是共生的，知識(shí)是思維的基礎(chǔ)，思維是知識(shí)的連接器。

2.從橫向看，知識(shí)和思維是動(dòng)態(tài)的

思維指向具體的“動(dòng)作”過程，以邏輯的形式表現(xiàn)出來，與邏輯數(shù)學(xué)范疇相應(yīng);知識(shí)則是在思維發(fā)生過程中被改變并沉淀下來的狀態(tài)，與物理范疇對(duì)應(yīng)。在這個(gè)動(dòng)態(tài)過程中，新舊知識(shí)間的轉(zhuǎn)化需要思維活動(dòng)來觸發(fā)。

3.從縱向看，知識(shí)和思維是發(fā)展的

從縱向看，知識(shí)和思維是相互作用、彼此促進(jìn)的。一方面，豐富的知識(shí)是思維發(fā)展的基礎(chǔ)，能夠?yàn)樗季S建模和設(shè)計(jì)思維方法提供可能;另一方面，思維能夠反作用于知識(shí)，能夠讓人們駕馭知識(shí)。

● 究底：建構(gòu)“結(jié)構(gòu)”——讓知識(shí)“看”得到

在厘清了知識(shí)和思維的關(guān)系后，需要明確如何將知識(shí)與思維打通？三層目標(biāo)模型啟發(fā)我們，要通過問題解決來貫通。再追問：?jiǎn)栴}解決如何發(fā)生？這時(shí)必須回歸認(rèn)知發(fā)生這個(gè)核心問題來尋找答案。認(rèn)知心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，認(rèn)知是在已有圖示的基礎(chǔ)上，通過同化、順應(yīng)和平衡等機(jī)制，不斷從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展的一個(gè)建構(gòu)過程。圖示是人們解決問題過程中產(chǎn)生的一種認(rèn)知結(jié)構(gòu)。至此，知識(shí)通達(dá)思維的路徑清楚了，就是要建構(gòu)“結(jié)構(gòu)”，知識(shí)的發(fā)生是“知識(shí)的發(fā)生”與“結(jié)構(gòu)的發(fā)生”的統(tǒng)一。

概念、定義屬于知識(shí)層面，典型特征是高度抽象，所以我們的大腦無法直接用，如何讓知識(shí)在大腦中運(yùn)作起來？這就需要“思維結(jié)構(gòu)”來加工，讓知識(shí)“看”得到，設(shè)計(jì)一種“形式”，讓思維可視化、形象化。知識(shí)到大腦中的思維隔著一個(gè)思維結(jié)構(gòu)，這個(gè)思維結(jié)構(gòu)是可設(shè)計(jì)的。那么反向追問：大腦中能裝什么？什么能夠被大腦理解和執(zhí)行？——思維模型！大腦中能夠被運(yùn)用的是知識(shí)的簡(jiǎn)單形式，這種簡(jiǎn)單形式具有形象化、可視化、結(jié)構(gòu)化幾個(gè)典型特征。

知識(shí)通過設(shè)計(jì)就有了一個(gè)對(duì)應(yīng)于大腦的思維結(jié)構(gòu)，正是這個(gè)思維結(jié)構(gòu)，把知識(shí)跟大腦里的思維聯(lián)系起來。正是這種“結(jié)構(gòu)”，將抽象的知識(shí)變得形象化、可視化，從而打通了知識(shí)到思維的邏輯鏈路，化繁為簡(jiǎn)，從而更好地駕馭知識(shí)。

● 剝繭：解密“群體”——讓知識(shí)“導(dǎo)”出來

在弄清楚了結(jié)構(gòu)在知識(shí)學(xué)習(xí)中的重要作用后，我們?cè)賹⒁暰€回歸學(xué)習(xí)發(fā)生的主體——學(xué)生。此處，必須明確幾個(gè)問題：①高中生認(rèn)知發(fā)展有何特點(diǎn)？②高中生能夠運(yùn)用哪些高階思維方法解決問題？③教師該如何因勢(shì)利導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)事半功倍？皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論告訴我們，高中生處于形式運(yùn)算階段，思維以命題的形式進(jìn)行。在高階思維方面，能夠運(yùn)用推理、歸納、演繹等思維方法解決問題。

弄清高中生群體思維發(fā)展的特征和行為表現(xiàn)后，教師可以因勢(shì)利導(dǎo)，以教學(xué)活動(dòng)為載體，讓高生不斷體驗(yàn)“推理”“設(shè)計(jì)”“質(zhì)疑”“建?！钡雀唠A思維活動(dòng)，并逐步培養(yǎng)學(xué)生自主、自動(dòng)運(yùn)用高階思維解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力，從而讓知識(shí)學(xué)習(xí)插上思維的雙翼，讓學(xué)生真正駕馭知識(shí)。

● 實(shí)證：通達(dá)“思維”——讓知識(shí)“活”起來

以上認(rèn)識(shí)，可以落實(shí)到高中信息技術(shù)課程中。從抽象度而言，程序設(shè)計(jì)是信息技術(shù)課程中的代表性內(nèi)容。程序設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容具有舉一反三、高度抽象、逐步求精等若干特征，在知識(shí)通達(dá)思維方面必須經(jīng)歷由易到難、由特殊到一般的循序漸進(jìn)的思維過程，必須經(jīng)歷試錯(cuò)、頓悟的反復(fù)質(zhì)疑的思維過程，必須經(jīng)歷從具象到抽象的建模的思維過程。本文以Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)為例，運(yùn)用“推理”“質(zhì)疑”“建模”三種思維方法，尋找讓知識(shí)通達(dá)思維的可能路徑。

1.在“推理”中通達(dá)思維

多重循環(huán)歷來是程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)中，有相當(dāng)一部分學(xué)生不能理解多重循環(huán)的本質(zhì)和執(zhí)行過程，究其原因，主要是缺少“推理”的情境和“推理”的能力。因此，該知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，可以嘗試“易—難”“點(diǎn)—面”“具象—抽象”的教學(xué)思路。

情境1：圖形變變變（推理：易—難）。

情境2：圖形變變變（推理：點(diǎn)—面）。在情境1的基礎(chǔ)上，推理圖形3如何實(shí)現(xiàn)，并列表模擬實(shí)現(xiàn)過程。

情境3：打印9×9乘法表（推理：具象—抽象）。（打印內(nèi)容從具體的“*”變?yōu)樽兓?、抽象的算式?/p>

經(jīng)過這三個(gè)情境的學(xué)習(xí)，學(xué)生的腦海中會(huì)形成如圖1所示的這樣一個(gè)“結(jié)構(gòu)”。

2.在“質(zhì)疑”中通達(dá)思維

質(zhì)疑是思維的起點(diǎn)，在學(xué)生不斷的“質(zhì)疑”中，知識(shí)得到修正和豐富。因此，在日常教學(xué)中，教師要善于運(yùn)用問題教學(xué)法，巧妙設(shè)置前后關(guān)聯(lián)的任務(wù)群，以學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)系統(tǒng)為起點(diǎn)，設(shè)置認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在不斷解決“為什么”中掌握新知識(shí)，通達(dá)思維。該知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)可以嘗試“告知—發(fā)現(xiàn)”“排錯(cuò)—頓悟”的教學(xué)思路。

情境1：變量和數(shù)據(jù)類型（質(zhì)疑：直接告知—主動(dòng)發(fā)現(xiàn)）。

在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)時(shí)，變量和數(shù)據(jù)類型是基礎(chǔ)性內(nèi)容，但是，對(duì)程序設(shè)計(jì)初學(xué)者來說，還是略顯困難。下面，比較一下兩種教學(xué)方法（如下表）。在主動(dòng)發(fā)現(xiàn)的過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)生各種各樣的錯(cuò)誤，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的疑問，在這些疑問被一一解決的過程中，學(xué)生也水到渠成地掌握了該部分的核心知識(shí)。

情境2：變量類型轉(zhuǎn)換（質(zhì)疑：試錯(cuò)排錯(cuò)—明白頓悟）。

從一個(gè)錯(cuò)誤開始

請(qǐng)輸入要買的水果的價(jià)格：8.5

請(qǐng)輸入要買的水果的重量：4

Traceback （most recent call last）：

File "C：＼Users＼wwx＼Desktop＼01-helloPython.py"， line 8， in

t=p*w

TypeError： can't multiply sequence by non-int of type 'str'

質(zhì)疑：為什么報(bào)錯(cuò)？如何查看Python中的數(shù)據(jù)類型？

print（type（input（）））

思考：怎么改？字符串—數(shù)值。

驗(yàn)證。至此，在學(xué)生的腦海中，自然而然地能夠形成如圖2所示的思維結(jié)構(gòu)圖。

通過這個(gè)排錯(cuò)案例，學(xué)生不但掌握了Python中常見的數(shù)據(jù)類型，而且明白了類型轉(zhuǎn)換的現(xiàn)實(shí)需要和實(shí)現(xiàn)方法。

3.在“建模”中通達(dá)思維

冒泡排序是基礎(chǔ)編程教學(xué)中的難點(diǎn)，要想讓絕大多數(shù)學(xué)生掌握其原理，并能夠轉(zhuǎn)化為完整的代碼難度很大，所以，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，教師要幫助、引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立該算法的“模型”，在“建?！敝型ㄟ_(dá)思維。因此，該知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)可以嘗試“啟發(fā)—建模”的教學(xué)思路。

情境1：變量和數(shù)據(jù)類型（建模：引導(dǎo)啟發(fā)—算法建模）。

啟發(fā)1：體育課排隊(duì)導(dǎo)入，討論冒泡排序的基本思想方法：相鄰元素，逆序交換。

實(shí)踐活動(dòng)1：創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組a，存放2、1、3、4、5、6這六個(gè)數(shù)，從小到大排序（一輪）

實(shí)踐活動(dòng)2：數(shù)組a內(nèi)數(shù)變?yōu)?、5、4、3、2、1這六個(gè)數(shù)，從小到大排序（五輪）。

啟發(fā)2：如何從一輪排序（最好的情況）基礎(chǔ)上，解決五論排序（最壞的情況）？

啟發(fā)3：利用“支架”，分析過程。

啟發(fā)4：代碼能否優(yōu)化？如何優(yōu)化？（深度、輪次）。

啟發(fā)5：九九歸一，算法建模。

● 小結(jié)

知識(shí)和思維是一體的，知識(shí)的學(xué)習(xí)需要思維運(yùn)作才能變得高效，在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，要重視建構(gòu)“結(jié)構(gòu)”的核心作用，嘗試“推理”“質(zhì)疑”“建?！钡人季S方法，讓知識(shí)通達(dá)思維。建議教師將程序設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)以微項(xiàng)目的形式打散重構(gòu)，并將項(xiàng)目系列化、縱深化。項(xiàng)目系列化、縱深化更為學(xué)生創(chuàng)造了運(yùn)用高階思維方法的時(shí)間和空間，在項(xiàng)目解決的過程中也培養(yǎng)了學(xué)生建構(gòu)“結(jié)構(gòu)”的能力。