鐘帥

摘要：課堂教學(xué)中大概念的應(yīng)用對于引領(lǐng)課程改革和落實核心素養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。三維課程設(shè)計模式是以概念維度為核心的一種有效教學(xué)模式，通過大概念為本的三維課程設(shè)計模式進(jìn)行“數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)”一課的教學(xué)實踐，能夠幫助學(xué)生深刻理解“數(shù)據(jù)類型”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的學(xué)科大概念，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù)；大概念；三維課程設(shè)計模式；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在教育信息化時代，學(xué)科知識的數(shù)量成指數(shù)級的趨勢不斷迭代增長，教師教會學(xué)生理解學(xué)科大概念變得更為重要?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱新課標(biāo)）提出，課程圍繞高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，精煉學(xué)科大概念，吸納學(xué)科領(lǐng)域的前沿成果，構(gòu)建具有時代特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容[1]。因此，課堂教學(xué)中大概念的應(yīng)用對于引領(lǐng)課程改革和落實核心素養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。

一、大概念的內(nèi)涵

“意義學(xué)習(xí)論”的提出者奧蘇貝爾認(rèn)為意義學(xué)習(xí)的核心是對概念的接受和理解，他將概念分為具有持久性的“要領(lǐng)概念”和不易遷移的“附屬概念”?！耙I(lǐng)概念”整體統(tǒng)籌“附屬概念”，搭建知識架構(gòu)；“結(jié)構(gòu)教學(xué)理論”的提出者布魯納認(rèn)為學(xué)習(xí)的本質(zhì)是對學(xué)科結(jié)構(gòu)的理解和遷移能力的獲得，他將學(xué)科結(jié)構(gòu)定義為概念之間的相互關(guān)聯(lián)，提出通過“一般概念”的不斷遷移加深對學(xué)科的認(rèn)識和理解[2]。奧蘇貝爾的“要領(lǐng)概念”和布魯納的“一般概念”可以說是大概念的原型，可以將大概念理解為統(tǒng)籌學(xué)科內(nèi)容、聯(lián)結(jié)知識結(jié)構(gòu)和遷移知識的核心概念。大概念的顯著特點是可以跨時間、跨文化、跨情境遷移，也就是說適用于各種各樣的情境。

傳統(tǒng)教學(xué)模式以知識和技能的培養(yǎng)為主要目標(biāo)，忽略了學(xué)科大概念對于學(xué)習(xí)遷移的深層次影響。拘泥于教授事實性知識和技能的課程與教學(xué)意味著學(xué)生汲取知識的模式為低層次的覆蓋，當(dāng)遇到類似生活情境時無法通過知識的橫向遷移來解決實際問題。而大概念為本的教學(xué)模式旨在引導(dǎo)學(xué)生深度理解學(xué)科大概念，在生活情境中能夠進(jìn)行協(xié)同思考，形成可遷移性理解。

二、大概念為本的三維課程設(shè)計模式

三維課程設(shè)計模式是埃里克森和蘭寧為了幫助學(xué)生更好地理解知識和應(yīng)用知識而提出的一種有效的教學(xué)模式，區(qū)別于傳統(tǒng)的以主題和技能為中心的二維課程設(shè)計模式，著重強調(diào)了概念的意義與價值，增加了概念作為第三個維度，且以概念維度為核心[3]。以大概念為本，文章總結(jié)了三維課程設(shè)計模式對學(xué)生和教師的三維要求（見表1）。

應(yīng)用大概念為本的三維課程設(shè)計模式重點是圍繞學(xué)科大概念，在確定大概念的基礎(chǔ)上設(shè)計基于微項目式學(xué)習(xí)的多元化學(xué)習(xí)任務(wù)。在教學(xué)過程中，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究，幫助學(xué)生將學(xué)科大概念和已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立有效聯(lián)系，促進(jìn)對學(xué)科大概念的深度理解和概括，最終實現(xiàn)知識的跨時間、跨文化、跨情境遷移。

三、教學(xué)實踐

基于大概念的三維課程設(shè)計模式，在高一年級進(jìn)行了“數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)”一課的教學(xué)實踐，取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的課堂參與度和項目完成度都很高。

（一）提取大概念

教師在備課時要做的重點準(zhǔn)備是提取本節(jié)課的學(xué)科大概念和對大概念進(jìn)行概括，這里的概括指的是表述概念之間關(guān)系的句子。具體提取大概念有幾種方法：①高頻概念，即分析課程標(biāo)準(zhǔn)和教材中出現(xiàn)頻次較高的詞語或短語；②連續(xù)追問，即不斷推敲擬定的大概念能否聯(lián)結(jié)更多的內(nèi)容，范圍寬了還是窄了；③組合配對，即將擬定的大概念進(jìn)行組合配對，形成更加合適的大概念；④歸納總結(jié)，即歸納和總結(jié)在多個文件中出現(xiàn)的大概念；⑤專家征詢，即征詢專家的意見[4]。綜合運用上述方法得出的結(jié)果更具有說服力。

教師可以借助Python的jieba庫對教科版高中信息技術(shù)必修———第三單元第二節(jié)“數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)”的教材文本進(jìn)行詞頻統(tǒng)計，得到關(guān)于本節(jié)課知識點的詞語出現(xiàn)頻次結(jié)果（見表2）。

教師先通過連續(xù)追問法，發(fā)現(xiàn)“結(jié)構(gòu)”的范圍過于寬泛，“圖”“列表”和“關(guān)系”不能聯(lián)結(jié)更多的內(nèi)容；再通過高頻概念法，查詢到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)類型”分別在新課標(biāo)中出現(xiàn)了31次和5次；最后通過專家征詢法，確定“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)類型”適合作為本節(jié)課的大概念。“數(shù)據(jù)類型”大概念的含義是數(shù)據(jù)的一個屬性，用來告訴程序?qū)⑷绾问褂脭?shù)據(jù)，包含“整型”“浮點型”“字符串型”和“布爾型”四個一般概念；“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”大概念的含義是存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)的組合，包含“線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“樹結(jié)構(gòu)”和“圖結(jié)構(gòu)”三個一般概念。教師可以先后引導(dǎo)學(xué)生理解“數(shù)據(jù)類型”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的大概念，隨后以列表的知識點作為媒介引導(dǎo)學(xué)生對這兩個大概念進(jìn)行概括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既可以包含相同的數(shù)據(jù)類型，又可以包含不同的數(shù)據(jù)類型。

（二）滲透大概念

教師可以借助于微項目式學(xué)習(xí)的模式，設(shè)置多樣的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生探索學(xué)科大概念、幫助學(xué)生理解學(xué)科大概念。當(dāng)學(xué)生對于大概念有了一個較為抽象的認(rèn)識時，便能夠?qū)W(xué)科知識有序地聯(lián)結(jié)起來，有效地運用到問題解決的情境當(dāng)中。

1.創(chuàng)建生活化情境

陶行知先生始終倡導(dǎo)“生活化學(xué)習(xí)”理論，主張將課程內(nèi)容與社會實踐相結(jié)合，讓學(xué)生在“做中學(xué)”，在實踐中領(lǐng)悟真知。教師通過創(chuàng)造生活化情境可以將抽象的學(xué)科大概念變成具象化的生活實例，貼近學(xué)生的切身經(jīng)歷，激發(fā)學(xué)生的情感共鳴。

教師可以營造“核酸檢測”主題情境，以便學(xué)生理解并融入。為了幫助學(xué)生更好地理解“數(shù)據(jù)類型”這個大概念，教師可以列舉核酸檢測記錄中姓名、性別、身份證號、年齡、住址等數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分別匹配其對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。在學(xué)生理解了簡單數(shù)據(jù)類型之后，教師可以引出列表這個復(fù)合數(shù)據(jù)類型的知識點，設(shè)計一個“統(tǒng)計班級做核酸檢測人數(shù)”的小任務(wù)，讓學(xué)生在上機操作的過程中加深對“數(shù)據(jù)類型”這個大概念的理解。

2.啟發(fā)式提問

基于學(xué)生對復(fù)合數(shù)據(jù)類型的理解，教師可以適時展開關(guān)于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的探討，由淺入深，逐個擊破。對于線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，教師可以以隊列為例，借助于排隊做核酸檢測的實例，通過不斷進(jìn)一步提問的啟發(fā)式引導(dǎo)，推動學(xué)生深層次理解隊列中“前驅(qū)”和“后繼”的核心概念以及“先進(jìn)先出”和“一對一”的特點。教師可以提出“5號同學(xué)是6號同學(xué)的什么”“5號同學(xué)有幾個前驅(qū)”“哪個同學(xué)沒有前驅(qū)”“5號同學(xué)和6號同學(xué)誰先出隊列”等啟發(fā)式問題，在學(xué)生充分理解隊列的概念后，再引導(dǎo)學(xué)生自行總結(jié)概括線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念。

基于學(xué)生對線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解，教師再適時引出“樹結(jié)構(gòu)”的一般概念。教師可以先將班級排隊做核酸檢測的視角放大到年級層面，借助于畫程軟件，畫一個將各個班級歸屬到高一年級的思維導(dǎo)圖，再進(jìn)一步將高一、高二和高三3個年級歸屬到學(xué)校層面，還可以再通過啟發(fā)式提問引導(dǎo)學(xué)生自行將樹結(jié)構(gòu)向上歸屬到“街道”“區(qū)”“市”等層面，設(shè)置“完善核酸檢測的組織架構(gòu)”小任務(wù)，幫助學(xué)生在動手操作中強化對樹結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生自行總結(jié)概括出樹結(jié)構(gòu)中“一對多”的特點。

3.游戲互動

相對于線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和樹結(jié)構(gòu)，圖結(jié)構(gòu)更加抽象和難以理解。教師可以借助于游戲互動的形式，請學(xué)生通過實例來展示圖結(jié)構(gòu)的形成過程，在趣味互動中幫助學(xué)生建構(gòu)知識模型。如教師可以請學(xué)生模擬來自4個班級的10名學(xué)生同一時間到3個核酸檢測窗口做核酸的情形。學(xué)生會因為個人喜好和到達(dá)時間不同等原因選擇不同的窗口，根據(jù)學(xué)生的選擇結(jié)果可以畫出核酸檢測窗口和班級對應(yīng)關(guān)系的圖結(jié)構(gòu)（見圖1）。

游戲結(jié)束后，教師順勢發(fā)問“窗口1和各班級的關(guān)系是怎樣的？”“班級1和各窗口的關(guān)系又是怎樣的？”“那么窗口和班級的關(guān)系具有什么特點？”學(xué)生可以更容易地總結(jié)出“多對多”的特點。

此時再一起回顧線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、樹結(jié)構(gòu)和圖結(jié)構(gòu)，教師引導(dǎo)學(xué)生聚焦在數(shù)據(jù)之間的關(guān)系上。通多對比分析不難概括出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指的是“存在特定關(guān)系的數(shù)據(jù)的組合”：當(dāng)關(guān)系是一對一時是線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；當(dāng)關(guān)系是一對多時是樹結(jié)構(gòu)；當(dāng)關(guān)系是多對多時是圖結(jié)構(gòu)。經(jīng)過此番自下而上的推導(dǎo)總結(jié)，學(xué)生對于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這個大概念會有較為深刻的理解，為后續(xù)的項目實踐做好了鋪墊。

（三）遷移大概念

1.提供學(xué)習(xí)支架

當(dāng)學(xué)生理解了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的大概念，就能夠以一定的形式聯(lián)結(jié)編程語言的語法內(nèi)容。此時教師只需要提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生能夠有平臺去學(xué)習(xí)知識點即可。教師可以將項目實踐所需要的關(guān)于列表的語法以講義的形式發(fā)布在學(xué)習(xí)平臺上，在每個知識點后面附帶一個小練習(xí)給學(xué)生練練手。易加學(xué)院是一個不錯的教學(xué)平臺，其中提供了連線小游戲等習(xí)題模式，可以增加學(xué)生練習(xí)時的趣味性。在教學(xué)實踐中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生自主探索的積極性很高，很快就能通過教師提供的學(xué)習(xí)支架掌握了列表的基本語法，完成小練習(xí)的正確率很高。

2.鼓勵學(xué)生試錯

教師可以設(shè)置一個以“班級排隊做核酸檢測”的綜合編程項目作為本節(jié)課的終極課堂任務(wù)。一方面可以以線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為例考查學(xué)生大概念的實際應(yīng)用情況，另一方面可以檢測學(xué)生所學(xué)習(xí)的列表語法的掌握程度。綜合編程項目難度不宜過高，可以采取“挖空式”方法，在完整的代碼中挖掉3到4個和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”大概念相關(guān)的關(guān)鍵點，讓學(xué)生通過合作探究補充完整。

在上機實踐的過程中，學(xué)生編寫程序時會遇到各種各樣的錯誤，如拼寫錯誤、語法錯誤、算法錯誤等。教師應(yīng)多鼓勵學(xué)生試錯，因為學(xué)習(xí)編程語言本身就是一個“嘗試———失敗———嘗試”的循環(huán)過程。鼓勵試錯可以增強學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識，讓學(xué)生充滿斗志地開動腦筋，學(xué)生獨立自主修正錯誤時將極大程度提升自我效能感、增強學(xué)習(xí)興趣。鼓勵學(xué)生試錯也可以解除學(xué)生“標(biāo)準(zhǔn)答案”的思想禁錮，引導(dǎo)學(xué)生塑造多元化思維。

教師自身也要學(xué)會“示錯”。對于大多數(shù)學(xué)生遇到的相同錯誤，教師應(yīng)該在巡視時及時發(fā)現(xiàn)問題并以廣播的形式講解清楚錯誤的原因，指引學(xué)生回到正確的方向?！笆惧e”可能比“示對”更有意義，因為“示對”提供的標(biāo)準(zhǔn)答案往往容易導(dǎo)致學(xué)生形成思維定式，不利于計算思維的培養(yǎng)。教師在巡視時還應(yīng)當(dāng)注重挖掘?qū)W生修正錯誤的過程，選擇具有典型性和突破性的個例進(jìn)行“示錯”，不僅可以提高課堂效率，還可以帶動課堂節(jié)奏，給學(xué)生傳遞信心。

3.撰寫生成性總結(jié)

課堂小結(jié)是課堂教學(xué)的重要一環(huán)。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課所學(xué)習(xí)到的大概念和編程語法等眾多內(nèi)容進(jìn)行生成性總結(jié)。生成性總結(jié)不只是抽取課堂內(nèi)容的精華，更重要的是以學(xué)生自己的視角和語言來闡述所學(xué)內(nèi)容的意義。不同于抽取式總結(jié)中教師的PPT展示或提問學(xué)生回答，生成性總結(jié)是學(xué)生全員參與的，經(jīng)過認(rèn)真反思的。這就要求教師要提出一個供學(xué)生反思的有效問題，如“通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你覺得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對于程序開發(fā)起到了什么作用？”教師可以借助于易加學(xué)院之類的技術(shù)支架向?qū)W生開放學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有跡可循。

在具體實施過程中，由于課堂時間有限，教師以引導(dǎo)學(xué)生理解學(xué)科大概念為重點時，自然會減少項目實踐的分配時間。為此，教師可以借助于“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，將學(xué)生學(xué)習(xí)編程語法的時間前置，那么在課堂中進(jìn)行項目實踐的時間便可以大大增加。

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見習(xí)編輯/張婷婷