类比思维模型在信息技术教学中的策略研究

王蕾

教学现场

随着义务教育阶段课程纲要的推进，在各地教研活动中，有关思维模型的关注度较高。在具体的教学实践中，如何能合理设计教学，以满足学科思维培养的需要，是本文研究的重点。

问题分析

类比思维模型是提升学生深层思维发展的途径之一，类比思维关注学生个体的差异性，对于课程设置及教学评价具有重要的启示。 本文即针对以上问题，展开相应的探讨。

● 类比思维模型的理论解析

类比思维是从两个对象之间在某些方面的相似关系中受到启发，从而使问题得到解决的一种创造性思维。类比思维的创造性隐含有触类旁通的涵义，在创造活动中，它把已有的事和物与未知的事和物联系起来，让学生能够通过类比形成迁移，开启创造未知事物的思路，寻找创新的目标和解决的方法。

教育实践层面的类比思维是根据两个具有相同或相似特征的事物间的对比，从某一事物的某些已知特征去推测另一事物的相应特征存在的思维活动。在教学过程中，类比思维与认知过程相呼应，能够帮助学生进行深层学习和认知归属，具有从一个特殊领域的认知内容，过渡到另一个特殊领域的新认知内容的优越性。因此，类比思维在创造性思维中居于重要的地位，承担学生有效思维的联想、启发、假设、解释和模拟等多种功能，对于创意主体的灵感和直觉思维都具有重要的作用。

● 信息技术教学中思维模型的研究现状及可行性分析

长期以来，学科教学关注对学习结果的评价，以数字化作品的达成率作为考察学习效能的指标。因此，教学重点关注学生对技能的掌握程度，忽视学生思维过程的形成，有技能无创新、会操作不会迁移的情况影响了学生的核心素养的提升。因此，信息技术教学需要触发思维过程的深度。

类比思维是学科求解的基本方法之一，通过类比思维模型，可以对信息技术学科的学习结果进行思维引导，它包括三个方向的内容：一是环境具象类比，即根据事物或事件之间具体特征形成的类比，根据事物某一点相同或相似把原来极不相关的事物联系在一起;二是联想设问类比，即由新信息引起的对已有知识的回忆;三是动态抽象类比，利用语词和概念进行类比，通过多种方式扩展教学空间，关联生活实践及已有经验，产生前瞻性的类比。在学习过程中，教师利用具体的事物，从最相似的课题答案开始不断试误，提升思维深度。

● 基于类比思维模型的信息技术教学策略

1.环境类比：创设同类型问题情境

在常规教学中，学生为学而行，被动接受技能训练，受前期基础的影响，部分学困生难以找到问题求解办法。具体表现在信息技术学习中，呈现出学习动机不强、参与度不高的情况。基于类比思维模型注重创设同类型的问题情境，教师需要及时对情境进行相应的调整，激发出学生思维动力。

（1）原设计

《认识条件语句》是中小学程序设计部分的常见内容，教师一般采用“讲练结合”的方式，带着学生依据语句实例来认识条件语句，再根据数学实例来练习基本使用方法。在此种情况下，教学主要是技能的训练，设计的痕迹不明显，学生对本课的兴趣索然，课堂气氛往往过于沉闷。

（2）思考焦点

由于该课处于程序教学的起始学段，学生前认知中尚无学习需要。在常规的教学过程中，教学过程类似于技能练习，再机械模仿代替了认知思考，在以上惯性的教学中，学生对认识条件语句的学习动机未能有效激发，有模仿无创新，照抄语句的现场较为突出。

（3）改进型设计

基于类比思维模型的程序教学关注问题情境的创设，此类问题与即将解决的问题有一定的关联度，在逻辑结构或问题求解过程等方面形成较为紧密的同类方向，因此，学生可以较为容易地形成知识迁移，在自然语言和结构化语言、机器语言之间形成有效的知识链接，为后续学习提升应变能力，便于学生对这一教学目标进行有规划的理解深入，让原本枯燥的认识条件语句的活动变得生动有趣。建议教学设计如下：

主题：星球争霸。

課时：1课时。

教学流程：

①教师设置一组星球闯关游戏，询问愿意接受挑战的学生。

②学生在老师的指导下，打开编程软件。

③教师向学生提问：星球争霸中的游戏规则是什么？

④学生讨论，得出需要有两种不同类型的结果统计：击中、未击中。

⑤老师统计击中的学生数量， 了解学生在游戏的过程中遇到什么困难及解决方式。

⑥学生1：需要设置两种不同的结果。

⑦教师解释语句：击中和未击中，代表两种不同的结果。

⑧学生2：如何能计算击中的数量？

⑨教师指导学生创设插入计算语句。

⑩学生3：如何能控制游戏的长度？

教师指导学生控制语句循环的次数。

其他学生提问后，教师一一回应相应的情况，鼓励学生探究求解。

学生尝试星球争霸过关游戏。

教学评析：在以上教学过程中，教师对传统的认识条件语句进行了情境化的设置，有趣的星际大战游戏带来了类似性的游戏方案。在游戏的过程中，将条件语句的主要功能键设为发现点，学生一一探究，找到问题的解决方案，在此过程中，不断加深对条件语句功能键的认识，通过不同方向的反馈，对知识原点进行多项巩固。

2.设问类比：采用追问式类比思维

追问式类比思维是相对于常式教学而言的，追问式类比思维提供了丰富的可选性内容，教学目的在于创设一定的变式，为学生提供复合型思维方式。因此，教师需要给学生提供更为丰富的资源，帮助其拓展思维广度。

（1）原设计

《超市购物机器人》是人工智能单元的内容，要求在前面学习的基础上，为超市购物机器人设计完成任务的多条路线，解决编写程序过程中“当顾客提出目标货物时”机器人如何安排路径的问题，让学生初步感知速度和时间的关系。在常规设计中，一般采用“设置起点和终点→教师讲解机器人行走方式→讲授机器人模块的编写方法→学生操作实践→教师辅导纠正错误→总结实验过程”的流程。在实际教学过程中，学生按部就班，能够模仿教师进行操作，但是作业形式单一，缺乏自我的创意。

（2）思考焦点

在以上的学习过程中，学生思维过程缺乏必要的深度思考的空间，当顾客提出的目标货物变化时，机器人变动情况不灵活，导致任务达成率不高。为了帮助学生进入高阶思维的层次，需要教师适时提供更为具有适应性的变式内容，为学生创设学习迁移的机会。

（3）改进型设计

在基于类比思维模型的学习中，追问式类比思维是其中重要的一种策略，具体是指教师有目的、有计划地对命题进行合理地转化的过程。教师可在项目主题一致的前提下，不断更换命题中的非本质特征，变换问题中的条件或结论，转换问题的内容和形式，配置实际应用的各种环境，但应保留好对象中的本质因素，从而使学生掌握数学对象的本质属性。建议设计思路如下：

变式一：求解变式

师：在超市购物的过程中，你有没有遇到什么困难？

生1：路径不平，我的机器人卡壳了。

生2：货物太高，我的机器人够不着。

师：你们是怎么解决这个问题的？（学生讨论后，教师给出参考建议）

生1：转弯走，在一条路走不通的时候，我们可以换条路。

生2：可以把它分成两段来完成，分段接力解决高度问题。

师：把复杂的问题简单化，这也是一种方法。

变式二：优化变式

师：假设机器人的速度恒定，可以走多远呢？

生：说出检测到的数值。

师：如果机器人取货时沿这条路线走，需要几秒移动到最上端。

学生回答如何能移动到位。

教师归纳：每个格子的路径是可测的，机器人以匀速前进，走一个格子需要的时间是确定的。

教师提供第二轮学习资料：如果加速运动，机器人需要几秒钟能到达货架？

生：探究学习素材，并进行讨论。

变式三：感知变式

教师提供第三轮学习资料：学生根据提示找到最优路径，再到场地上去测试。

集体演示：观察多种移动的程序，注意观察移动的效果，绘制统计表格。

得出结论：超市购物机器人走同样的距离，速度快了，时间用得更少了。

教学评析：本课的设计，突破了单一思路的限制，所有的指令和规划都围绕超市购物的有效路径展开。学生已经关注的重点从怎样用，变为为何要用，能够连接指令形成完整程序。因此，教师采用分步给出学习资料，促发学生多样式地思考自我的学习过程，并最终找到多种解决方式。在此思维过程中，学生的活动不只是自我的单一认知，而是依靠教师的资源供应进行深层的自我规划和设计，让整体思维呈现出积极主动的状态，保证了良好的教学效能。

3.动态类比：关注形成过程

动态类比思维可以让教师有目的、有意识地引导学生从“变”的现象中发现“不变”的本质，从“不变”的本质中探究“变”的规律，可以帮助学生融会贯通，形成动态的知识链接，归纳出类比性的认知。因此，动态类比可有效提升思维的深度。

（1）原设计

“H5中插入多媒体素材”是多媒体单元的经典课例，常见的教学设计一般选用“古诗配画”的主题，教师提前预备一定的图片素材，学生在第一节课中完成古诗的录入，本节课是为古诗配上相应的插画，让学生在现场进行练习。此设计可以达到插入图片的目的，但设计出的作品千篇一律，缺乏个性设计，不符合学科核心素养的要求。

（2）思考焦点

这样的教学流程立意在于教会学生使用H5中插入多媒体素材的相关工具，可以运用这样的工具进行信息化作品的创作，完成一定的任务。但是此教学过程对于学生来说处于低阶思维阶段，诗配画的情境虽有一定的环境支持，但相对于H5的综合要求有一定的素材限制。因此，此过程没有调动自身的思维进行深层的意义学习，不符合学科要求。

（3）改进型设计

在基于动态类比思维模型的学习中，聚焦关注思维的形成过程。通过学生的自我规划，明确自我的学习需求，如主题是否清晰？是否能够改变图形的样式？改变后能否达成既定的效果？多个任务完成后，同伴协助个人整理自己的学习流程，完成知识的梳理。建议设计如下：

课题名称：《清明节的故事》

认知重点：制作一幅清明节的形象宣传H5，突出节日的典故、各地的风土人情、不同时代的文化痕迹等。

动态选择：依据自身的喜好，组成不同的项目小组——历史溯源组、外出采风组、技能合成组、文字优化组、编辑制作组。

类比过程：

①溯源类比：清明节的来历——编辑照片（照片、导入电脑、规范尺寸）。

②文化類比：清明节的往事——选择适宜的背景。

③形式类比：清明节的传统祭奠方式——介入对应的识别工具。

④展示类比：展示各小组的“清明节的故事”H5作品。

⑤迭代类比：讨论修改团队的作品。

⑥互动类比：召开交流互动会，推荐自己的作品。

⑦反思类比：评选“最佳文化奖”“最深厚的历史”“最悠久的故事”等多种奖项。

⑧各小组根据反馈意见修改自己的作品。

教学评析：在本节课的设计中，教师不断弱化技术主线，突出反思过程，给学生充分的思考空间，不断进行自我作品的调整，因此学生能够有机会进行自我认知规整和内容梳理，建立起个性化的表达形式。在本课综合练习环节，教师跳出原有的框架，让学生进行综合整理房间的练习，看似离开了主题，却给学生更为丰富的主观设计的机会，及时对原有的知识技能进行巩固，深化了思维的深度，因此收到了良好的教学效果。

● 类比思维模型在信息技术教学中应用的关注点

类比思维模型在义务教育阶段教学中有着广泛的应用，在多学科中均有着丰富的教学实践。带有类比思维模型设计理念的教学，可以促进学生思维的可见度，拓展学生思维的广度和深度，延伸思维的范畴，供给学生更有针对性的学习资源和认知途径。在进行基于类比思维模型的设计中，要关注以下几点内容：

首先，类比项目的个性化选择。在基于类比思维模型的教学中，类比项目的确定不仅仅是教学过程的简单重复和堆砌，作为教学活动的主导者，类比项目应该是整个认知过程的统领者。在学习过程的前期要对类比项目进行分析，并进行定量考察，以便及时诊断出适宜的思维层次;在学习过程中，教师要及时对学生的思维层次进行监控和评估，以便于调整同类型的学习素材;在学习过程后，及时地反馈项目类比情况，追踪思维的稳定度和持久度，并据此调整下一课的教学内容。

其次，类比资料的有效供应。思维的不断深入需要学习资源的保证，类比资料应具有同质性的特点，并能根据生源的思维状况及时调整。类比资料应该是多层次的、可变通的，素材是依据思维的不同层次供应的。在理想的情况下，学习资料的供应可选择互动式APP、移动学习资源、内网iH5等不同的形式，能及时生成需要的信息化半成品任务单，为学生服务。

最后，类比结果的及时反馈。关注思维的生成是信息技术学科核心素养的要求之一，为达到这一目标，教师需要及时观察类比结果，通过对类比结果的及时反馈，检测类比效果。对合理有效的结果进行更新，对不适宜的类比资料及时调整，以确保教学效果。