促进学生计算思维发展的教学追问

蔡国

摘要：本文以“做出判断的分支”教学为例，探讨追问式教学在高中信息技术课堂上的运用，通过创设真实的问题情境，引导学生思考、讨论、归纳等教学策略，发展学生计算思维。

关键词：计算思维;追问式教学;做出判断的分支

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）22-0026-03

课堂提问是师生在课堂上沟通和交流的有效途径，而追问则是在预设问题上根据学生的回答而展开的再次提问。目前，高中信息技术课堂教学还普遍存在“一言堂”的现象，教学追问存在较大的不足，学生思维潜能受到抑制，而师生针对性的追问，能激发学生学习的内驱力，促进他们进行深度思考，有利于学生建构知识体系，提升计算思维。

● 教学追问与计算思维的关系

1.教学追问的内涵

追问在《现代汉语大词典》中的定义是“追根究底地问;追查”。笔者综合文献后认为，教学追问是在学生回答教师初次提问的基础上，教师多次提出与初次提问紧密联系的问题，形成“问题串”，是一种帮助学生建构知识和发展思维的教学方法。

2.計算思维的内涵

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）指出，计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。

3.教学追问与计算思维的关系

布鲁姆的教育目标分类将认知过程分成记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次。笔者依据布鲁姆的教育目标分类，将教学追问涉及的计算思维分为低层次计算思维和高层次计算思维。

（1）培养低层次计算思维水平的追问

了解、认识、选择等属于低层次的认知，主要是引导学生完成对事实性知识的再认识等简单的任务，属于低计算思维水平的问题。为帮助学生认识问题，还可以针对任务，通过播放视频、案例介绍等，让学生运用已有知识或生活经验“了解”“认识”和“识别”问题的主要特征，绘制完成任务的流程图，激发学生的学习兴趣。

（2）发展高层次计算思维水平的追问

获取、组织、分析、设计、迁移等属于高计算思维水平的认知，需要学生对问题进行更全面、深入地思考与分析后做出回答。教师要引导学生运用基本算法设计解决问题的方案，获取、组织、分析各种数据，把利用信息技术解决问题的过程迁移到学习和生活的其他相关问题中。

● 教学追问在信息技术教学中的应用

笔者以教科版高中信息技术教材必修1中的“做出判断的分支”一节为例，分析以发展学生计算思维为着眼点的追问式教学过程。

1.第一个教学片段：创新情境，初步发展计算思维

师：（播放视频1）生活中，人们常喜欢在家、学校、单位等场所摆放绿植、花卉。但随着生活节奏的加快，人们很多时候无法按时给植物浇水，植物会因缺水而枯萎死亡。你家里的绿植有没有出现枯萎或者死亡的情况？

生1：出现过，新家的绿植2个月左右就枯死了。

师：那你家里的绿植是怎样浇水的？

生1：没有规律，不定时浇水。

师：不定时的浇水方式存在一定的弊端，其他同学有更好的解决方法吗？

生2：可以每周浇一次水。

师：浇水的量怎么控制？

生2：依靠人工经验。

师：很多人平常比较忙，可能会遗忘，有没有更科学的浇水方式？

生3：可以购买浇水器代替人工浇水，这样就不会忘记浇水了。

师：这个想法很好，你知道浇水器工作原理是怎样的吗？

生4：利用定时控制器，定时定量浇水。

师：那么浇水器是如何实现定时定量浇水的呢？能否通过流程图展示？

生5：通过程序设定浇灌间隔、浇水时长，实现绿植定时、定量浇水（展示流程图）。

师：请大家想一想，如何通过Python程序模拟实现自动浇水？

生6：可以使用输入输出input、print函数，模拟实现输入环境温度、输入土壤湿度、输出浇灌间隔和输出浇水时长的程序。

在教学片段一中，教学目的在于让学生了解自动浇水的原理和算法，教师引导学生结合生活实际进行讨论并得出结论，从而完成教学目标。教师从真实生活情境出发，选择绿植浇水项目，引导学生观看视频，发现技术的应用效应，启发学生分析、思考自动浇水的解决方法，培养学生的信息意识和计算思维。通过追问浇水器的原理和工作流程，引导学生分析、绘制定时浇灌及浇水时长的流程图，理解顺序语句的基本思想。通过再次追问模拟自动浇水的编程，让学生选择、分析并描述输入输出函数和赋值语句在自动浇水中的使用，初步培养计算思维，激发学生开展项目探究的兴趣。

2.第二个教学片段：运用算法优化设计方案，提高计算思维

师：（播放视频2）生活中，许多植物的生长存在土质疏松和环境潮湿的问题，常出现烂根现象。这可能是什么原因造成的？

生1：可能是环境潮湿或者植物浇水过量。

师：怎么判断植物是否要浇水？

生2：可以测量植物的土壤湿度。

师：很好，在明确了浇水的条件后，请大家谈谈浇水器的功能设计方案。

生3：可以首先通过传感器测量土壤的湿度，然后根据绿植特点，明确绿植浇水的土壤湿度阈值。

师：视频1中的浇水器是自动定时浇水功能，有没有更智能化的方案呢？

生4：可以通过程序控制浇水的频率和浇水量。

师：非常好！程序可以帮助我们实现智能化，浇水需要根据不同的条件判断来执行处理，可以使用if分支语句实现。请大家参考课本的分支结构格式，说说具体的智能控制程序算法。

生5：根据土壤湿度判断水泵是否要打开，再通过浇水的时间控制浇水量。

在教学片段二中，教学内容涉及自然语言及編写程序实现设计方案，这对初学编程的学生来说有一定的困难。教师首先通过提问绿植出现烂根的原因，让学生思考绿植浇水的条件，然后进一步追问智能浇水器的功能，学生分组讨论设计浇水器的功能方案，抽象出分支语句的条件。教师再通过追问具体的智能控制程序算法，让学生了解和认识分支语句的使用，寻找解决问题的思路和方法。本环节教师根据学生的回答，层层递进地追问，启发了学生的思维，也活跃了课堂的氛围，进一步提升了学生的逻辑抽象思维和计算思维。

3.第三个教学片段：总结提炼，提升计算思维品质

师：我们通过自动浇水和智能浇水两个阶段任务，分析了智能自动浇水的基本原理。请大家总结对比两个任务涉及的基本算法。

生1：自动浇水主要使用的是顺序结构，而智能浇水是通过分支结构的使用做出判断。

师：顺序结构和分支结构的主要区别是什么？

生2：顺序结构依次执行每一条代码，分支结构是根据条件进行判断。

师：（梳理提升）顺序结构中程序从头到尾依次执行，不跳过任何代码。分支结构也称选择结构，有选择性地执行代码，可以跳过没用的代码，只执行有用的代码。

师：（拓展追问）在讨论中，有同学反映如果只根据当前的土壤湿度进行定量浇水还不够智能，还能再优化浇水器吗？

生3：可以根据温度与湿度的不断变化，使用循环语句不断重复获取温度与湿度，达到更智能地实现自动浇水效果。

师：非常好！我们可以依据温湿度的综合条件，通过分支结构综合判断和处理。

教学片段三中，教师通过提问智能自动浇水的基本原理，引导学生梳理、认识顺序结构和分支结构的使用，培养学生独立思考的能力和归纳总结的能力。通过任务对比，让学生组织、分析、描述、区分“自动”与“智能”的差异，形成运用分支语句解决问题的计算思维。通过追问，逐步引导学生步入思维认知的“深水区”，激发学生深入学习数据与计算的热情，引导学生学会知识的迁移，理解知识应用原理及意义，自觉尝试使用计算机学科领域的思想方法解决实际问题。

● 教学追问的总结思考

1.强化理论学习和实践，提高教师专业发展

教师要加强对高中信息技术新课标的分析和理解，重视有关提问、追问等知识的学习与技能训练，用理论指导实践，提高专业发展水平。

2.创设真实教学情境，精心预设课堂问题

课堂中的追问，教师要根据学生的认知发展规律，设计真实的教学情境，精心预设有启发性、针对性和层次性的问题，循序渐进地引导学生思考、讨论，在师生对话中升华学生对知识的认知，提高学生学习的兴趣，提升教学有效性。

3.把握追问时机，发展学生计算思维

教师要把握好追问的时机，运用提示、补充、纠正等形式的追问，搭建思维跳板，暴露学生真实的思维过程，以便引导学生积极反思。引导学生运用计算机学科的思维和方法分析问题，设计算法，培养学生的问题意识，发展学生的计算思维。

4.做好综合评价，激发学生学习内驱力

在追问之后，教师要给予学生一定的思考和组织回答时间，在学生回答不出或者不完善的时候，可以给予适当引导，方便学生梳理、总结，形成较高层次的计算思维。教师对待学生的回答，要及时回应，肯定优点，指出不足，做好综合评价，以激发学生学习的内驱力，引导学生全面、深入地学习。

随着高中信息技术新教材的深入使用，发展学生计算思维成为信息技术教师迫切关心的问题。而教学追问为我们提供了一条很好的实施路径，它集中体现了教师的教学机制与教学素养，体现了教师主导、学生主体思维升华的过程，延展了学生计算思维的广度、深度与强度，有助于学生从不同角度审视知识，体验程序设计的基本流程，掌握程序编写与运用的方法，真正体会学科的独特魅力。