基于“思维可视化”的信息科技教学研究——以《地址及引用》一课为例

黎海 江苏省太仓市良辅中学

思维可视化是指运用一系列图示技术把本不可视的思维（思考方法和思考路径）呈现出来，使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆，因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能，计算思维同样可以通过思维可视化来培养。下面，笔者以《地址及引用》一课为例，谈谈如何通过“思维可视化”的设计来引导学生思考，培养学生的计算思维。

● 基于“思维可视化”的教学设计

1.确定教学目标

思维可视化是用来组织和表达知识的一种工具，通常是将所有知识点或某些概念，利用连线联系在一起，使人在视觉上能够清楚地看到概念之间的关系。因此，在教学过程中，教师要充分挖掘教材中能够培养计算思维的知识点，并引导学生运用思维可视化工具展现自己理解的知识。例如，在《地址及引用》一课的教学设计中笔者确定了如下的教学目标：

①能够从生活体验入手去理解单元格的含义及作用，通过在WPS表格软件中的系列计算操作，体会选择合理软件工具的重要性。（信息意识）

②能够将所见的思考方式内化为自己的思维习惯与行为方式，合理运用相对地址和绝对地址来解决实际问题。（计算思维）

③能够根据需要选择合适的数字学习资源进行自主学习，在交流、试错、合作的学习过程中培养团队协作精神和创新意识。（数字化学习与创新）

④能够遵守网络秩序，合理筛选并使用互联网上的数据资源，在传递数据的同时树立正确的网络文化价值观。（信息社会责任）

2.创设教学情境

信息科技课程要求教师用符合数字时代的思维方法，引导学生思考，并处理数字时代的事件。因此，笔者在《地址及引用》的教学设计中引入了贴近学生生活实际的“居民分时电费”计算来逐步展开教学，以“已知数学法→新知软件法→相对引用法→绝对引用法→表内引用法→表间引用法”为主线引导学生完成知识脉络的构建与计算思维的培养（如图1）。

● 基于“思维可视化”的教学实施

信息科技是一门以知识性、操作性、实践性和探究性为特征的课程，它是在信息获取、处理和应用的过程中，培养学生的数字素养，发展学生的计算思维。要实现这个目标，教师需合理安排操作步骤，并在学生理解能力、知识基础及操作经验的基础上，有序引导和推进教学进程。

1.由数学化走向信息化

在教学中，教师不可能将学生所需的所有知识技能都传授，因此，培养学生的知识迁移能力尤为重要。学生只有通过迁移不断获取新知，能够由已知通向未知，才能适应不断变化的信息社会。

例1：怎样快速计算居民的电费？

师：同学们，利用已有的数学知识，是否能计算“刘春华”家的电费呢（如图2）？

生1：在编辑栏中输入公式：=0.5*52+0.3*20。

师：很好，单元格（D8）中显示了正确结果32。那能不能在公式中用单元格地址来替代其数据呢？

生2：在编辑栏中输入公式：=0.5*B8+0.3*C8。

师：完成得也很好，我们看到单元格（D8）中显示的结果同样是32。那么，引用单元格地址有什么用呢？大家观察我接下来的操作。（演示“填充柄”功能）

……

在例1中，完成居民电费的第一次计算是用已有的数学知识来完成的，第二次计算是通过引用单元格地址完成的。在这个过程中，学生在原有生活经验的基础上进行了思维提升，从数学迁移到信息处理，完成了数字素养与技能的一次完整体验。

2.由相对引用走向绝对引用

在课堂教学中，对难以理解的信息关系，教师可以用概念图的方式进行表达。思维可视化可以让学生将自己面对的问题，通过可视化工具展现出来，同时针对面对问题的细节，详细地给出解决方法。

例2：当数据经常需要调整时，应如何引用单元格地址？

师：同学们，既然B8（52）和C8（20）这两个单元格地址可以引用，那电价对应的C4（0.5）和C5（0.3）这两个单元格的地址是不是也可以引用，请大家试试看！

生1：老师，使用填充柄后，出现了数据错误问题。

师：为什么刚才引用单元格地址正常，现在就出现问题了呢？请大家观察D8至D21单元格中的公式，找找原因。

生2：引用电价的C4和C5这两个单元格地址出现了问题。

师：观察得很仔细！也就是说这两个单元格地址的引用要想办法固定。大家到教材中去找找解决方法。

……

学生得出结论：可以给这两个地址前面加把锁（$）（如上页图3），以实现相对地址与绝对地址之间的转换；如果要固定引用某个单元格中的数据，应使用绝对地址引用；当对单元格中的数据修改后，引用该单元格地址的结果会同步更新。

在例2中，由相对地址的引用过渡到绝对地址的引用，思维切换的幅度有点大，但借助思维图示能够让两者的区别显而易见，学生能够充分理解相对地址与绝对地址的引用区别。在这个过程中，重难点的讲解得到了有效突破，学生在不断的思维迭代中，发展了信息科技核心素养。

3.由局部引用走向整体引用

信息的结构不是单一的线性结构，而是多维度的网状结构，纷繁复杂的结构体系很多时候用语言难以表述，这时教师可以用思维可视化的方式将其图像化，帮助学生理解。

例3：在“WPS表格”数据处理时，为什么要引用单元格地址？

师：地址的引用除了可以在工作表内使用外，还可以跨工作表引用。这里有一张“居民用电情况统计表”，尝试一下能不能统计出来！再看看有什么发现？

生1：在引用另一张工作表地址时，会在前面出现被引用工作表的名称。

师：观察得很仔细！确实如此，在跨工作表引用地址时，需在前面加上被引用工作表的名称（如图4）。这堂课我们学习了地址的引用，同学们想一想在数据处理时，为什么要引用单元格地址呢？

……

学生讨论梳理得出结论：可以大大提高数据处理的效率；在数据调整后，计算结果会同步自动更新。

在例3中，由工作表内的地址引用扩展到工作表间的地址引用。怎么引用，是对思维方式的演练；为什么引用，是对思维方式的总结。学生通过从局部引用过渡到整体引用，拓展了思维的广度和深度，进一步内化了自己的思维习惯与行为方式，思维能力和计算思维得到提升。

● 结束语

信息科技不应仅仅是简单的技术操作，更不应只是教师教什么学生学会什么的模仿性学习，教师要在信息科技核心素养的引领下，让“思维”在“知识”上活起来，应用可视化思维方式，把难以理解的思维过程和方法以图像形式呈现出来，使思维更加严谨和结构化，让学生有更多的思维探索体验，在培养学生爱思考的习惯的同时，将操作任务内化为基于思想的问题解决能力。