基于思维可视化提升学生计算思维能力实践探析

汪名娟

(铜陵市铜都小学 安徽铜陵 244000)

小学阶段信息技术课程在核心素养的培养上,主要强调在课堂中渗透计算思维。在信息技术课堂上要真正提高学生的计算思维,就要把提升学生解决问题的能力摆在首位。因为计算思维只有经历“思考、发现问题→设计、解决问题→累积、创新问题”这几个步骤才能形成。因此,课堂上必须关注学生在问题解决过程中的所思所想,加强对他们思维的诊断、指导和修正,引导其形成解决问题的思维框架,逐步提升计算思维能力。但是,由于思维具有隐蔽性,在教学过程中,需要运用一定方法使其外显出来。

一、对计算思维、思维可视化的解读

(一)计算思维

发展学科核心素养是新时代课程教学的主旋律。信息意识、计算思维、数字化学习、信息责任这四个方面构成了信息技术学科核心素养。其中,计算思维是学生信息技术核心素养的重要基础,影响着其他三方面素养的发展。应该说,计算思维在信息技术学科教学中的地位和意义日益突出。在培养层次上,小学阶段主要强调在课堂中渗透计算思维,但笔者发现在一线课堂教学实践中很难把握计算思维的落点。对于小学生而言,“设计、解决问题→累积、创新问题”这两个步骤普遍有一定的难度,导致学生计算思维能力提升不明显。

(二)思维可视化

思维可视化可以让学生在解决问题过程中充分展示自己的思维过程和想法,使教师能进行及时的指导和干预,使学生形成系统的思维框架,发展计算思维能力。从教育层面来审视思维可视化,就是对课程知识中隐含的学生难以理解的理性思维进行直观化、形象化的处理,让学生一眼就能看出来、听得懂、想得到。思维可视化不能为了“外显”而“外显”,而是要聚焦学生思维品质的有效提升。本文中所说的思维可视化,主要是通过教学活动或信息技术让学生把思维过程展示出来,通过“可视”的过程,形成更清晰的内部思维,达到提升计算思维能力的目的。

二、基于思维可视化提升学生计算思维能力的实践策略

(一)游戏化改编教材,引导学生展示思维

思维可视化,首先要在教材上下功夫,对教材的某些知识、某些模块进行游戏化改编。游戏是学生非常感兴趣的内容,能够激发学生的学习动力,使他们体验从“小玩家”到“设计者”的转变,主动进行探究性学习,并使其思维可视化。

1.开设游戏主题专题模块

教学时,将一些教学单元设计成有趣的教学情境,对一些教学知识点进行游戏化设计,把“信息课”改成“游戏课”,让每个学生都有充分参与学习的机会。例如,教学“小小鼹鼠钻地道”一课时,笔者用走迷宫的游戏引入,学生初玩后,发现了“角色碰到障碍物会停止前进”的游戏规则。笔者顺势提问:“你们认为这个游戏的制作步骤是怎样的?”有学生答道:“制作这个游戏先要设计一个背景,然后选定并制作几个角色,再对角色运行编写脚本。”这样通过游戏体验,学生初步理顺设计思路,明确设计任务,在兴趣的驱使下有目的地学习。借助学生感兴趣的游戏引入教学,创设有趣的教学情境,对教学内容进行模块分解,能够快速切入学习的主题,有效降低了学习难度,让学生克服对学习的畏难情绪,逐步掌握学习内容。

2.引领学生转变课堂角色

在游戏化学习活动课堂实践中,教师和学生的角色势必发生转变,形成了共同参与学习、互动交流的师生关系。同时,教师通过布置自主制作游戏的任务来引导学生由“小玩家”转变为“设计者”,巧妙创设问题情境,激发学生学习内驱力,引导他们深入理解所学知识。学生利用游戏进一步提高了学习的热情,在课堂上积极交流讨论,与他人进行思维碰撞,最终提升了计算思维能力。

3.组织学生进行趣味竞赛

课堂上组织趣味竞赛是调动学生学习激情的好方法。在学生掌握一定基础知识后,教师可以根据学习主题,安排学生之间或小组之间开展趣味竞赛,让学生“你追我赶”地创造作品,激发他们的计算思维。

(二)行走式实践学习,激发学生碰撞思维

对学生思维的训练绝不是一种固定的、程式化的套路式引领,而是要通过一系列外部显现的程序,让学生思维的过程逐渐变得清晰化、可视化。因此,教师应组织学生开展课堂上的行走式实践学习。

1.开展“探讨性”行走式实践学习

学生探讨问题是课堂上常见的一种学习方式,包括同桌探讨、小组探讨等。“探讨性”行走式实践学习是以上形式的一种延伸。相对之前的探讨方式,它的场地更大、人员更广、时间更久。“探讨性”行走式实践学习一般以某一主题任务为切入点,学生就自己对这一主题任务的理解、想法、解决步骤、困难等与其他同学一起探讨。探讨时,学生不仅可以与旁边的同学进行探讨,也可以离开座位,去其他小组进行跨小组讨论。时间上,可持续10～15分钟,保证学生探讨的深入与完整。而教师在这个过程中的作用是十分重要的:首先要保证整个行走式实践学习井然有序,保证学生的探讨效率;其次要关注“落单”学生,鼓励他们大胆表达自己的主张。以“小小蜗牛跑得快”教学为例,在“吃豆子”这一拓展游戏环节,笔者先让学生思考怎么设计双人游戏。学生自由离开位置,互相探讨双人游戏中“另一个人怎么操作?怎么设置比赛场景?怎么算赢?难度怎么调节?”等问题。在学生行走式大讨论过程中,教师及时了解各小组的思维动态,再让学生进行游戏的设计。通过对比发现,讨论后学生在游戏设计时更有自己的想法,学生脑海中的整个框架更清晰,设计速度也更快。

2.开展“反思性”行走式实践学习

所谓“反思性”行走式实践学习,是在学习一个主题之后进行的思维交流。学生可以把自己在学习过程中的具体想法,甚至是一些错误的理解和做法或者对主题作品的改进构思等,以文字、图形、数字的形式再现,同时向同学、老师、家长完整地介绍自己的学习过程和收获,这种思维实践方式具有综合性、可见性,既有利于发展学生的反思能力,又能为学生展示、分享学习成果提供平台。例如,在教学“电脑小报我制作”单元最后一课时,在学生完成基本制作的情况下,开展“反思性”行走式实践学习,让学生说一说自己的选题、制作过程,包括观察其他学生后的一些想法、他人的优点和自己作品的缺点,然后针对性地对自己的作品进行改动。应该说,在“反思性”行走式实践学习过程中,一方面学生进行了深层次的反思,另一方面这种具有“描述性反馈”意味的学习成果分享,使不同水平层次的学生冲破限定空间,高层次学生对低层次的学生进行指导。

(三)合理化思维导图,形成学生思维框架

思维导图可以使学生思维过程具体化、可视化,对提高学生发散思维能力有着重要作用。在教学实践过程中借助思维导图可以对零散的知识进行合理、有序的梳理,形成知识网络,帮助学生记忆,让学生形成思维框架。但小学阶段学生的思维能力较弱,因此不必要求学生绘制出相对专业的思维导图。

1.以思维导图构建思维框架

信息技术周课时较少,学习间隔时间长,部分学生往往会忘记上一课的知识点。为此教师可引领学生自己动手绘制思维导图,对所学知识点进行整理,构建知识框架,加强学生对知识点的理解和记忆。例如,在教学Scratch单元时,笔者带领学生通过分析,绘制简单的流程图,把整个程序的设计步骤整理出来,边整理边分析,使整个思路更加清晰,后续设计效果更好。

2.以思维导图促进组内思维交流

在课堂学习活动中,教师可以将学生分成若干小组,让组内成员齐心协力,共同绘制思维导图。具体操作过程中,要重点关注以下两点:一是各小组成员在制作之前先要自己独立思考,根据自己的想法画出思维导图。二是各小组组长要组织组内成员对每位成员的思维导图展开讨论,同时对组内每位成员的思维导图进行必要的整合拓展,最终形成具有本小组特色的思维导图。这样以小组合作探究的形式绘制思维导图,既帮助学生巩固了所学知识,又培养了学生的合作精神和团队意识。

3.以思维导图开展课堂思维评价

一方面,教师要对各小组制作的思维导图进行客观公正的评价,从中了解到学生对相关模块知识的学习情况,相机指导学生对制作中的不妥之处进行修改、完善。针对学生制作中的问题,展示思维导图的经典范例,能够促进学生对模块知识掌握。另一方面,学生之间进行思维导图评价时,不仅可以指出其他小组的不足,而且可以在对比中发现自身在理解上的问题,开展自我评价,进而使自己的思维框架得以完善。此外,有的学生把自己在日常学习生活中想到的“点子”归类补充到导图上,这也是对自己思维的扩散。在整个评价过程中教师引导学生主动参与,与同伴分享交流,取长补短,完善认知结构,提升创新能力和思维能力。

三、基于思维可视化提升学生计算思维能力的实践成效

(一)学生学科知识体系得以构建

游戏化改编教材、行走式实践学习、合理化思维导图等辅助手段的运用,都是为了在课堂上让学生充分展现自己的思维,产生思维碰撞。学生在整个活动过程中对所学习的知识掌握得更深刻,完整地构建起了学科知识体系。

(二)学生自主学习能力得以发展

思维可视化有利于学生自主灵活有效地运用所学知识,理清思路、了解操作步骤,更有目的地去操作。这样不仅训练了学生的计算思维,也发展了学生的自主学习能力。

(三)学生学科系统思维得以完善

信息技术课堂上某一模块知识之间的内在联系往往难以清晰地呈现出来,难以保证学生在认识和理解上的完整性和系统性,导致学完一段时间以后,学生对相关知识就生疏了。而思维可视化一方面加强了学生对所学知识的理解与记忆,另一方面较好地建立起了各个知识点之间的联系,形成了知识框架,促进了学生学科系统思维的完善。

总而言之,思维可视化符合学生认知特点,对于提高课堂教学质效、提升学生计算思维能力具有积极意义。具体实践中,通过游戏化改编教材、行走式实践学习、合理化思维导图等方式,较好地实现了从引导学生展示思维到激发学生碰撞思维,再形成学生思维框架的进阶,为训练学生计算思维、发展学生信息技术学科核心素养注入了“源头活水”。