比较赋能：指向高阶思维的高中信息技术教学实践

摘要：比较教学是培养高阶思维的有效路径之一，但在教学实践中存在有比较无目的、有比较无思考、有比较无关联等教学现象。针对这些现象，本文分析了比较教学在高阶思维培养方面的价值取向，提出了比较教学的“三步”设计流程，论述了比较教学的应用契机与策略，以期为一线教师开展高阶思维培养提供新的路向参考。

关键词：高阶思维；比较教学；信息技术

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2024）13-0042-04

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或较高层次的认知能力，主要由问题求解、决策、批判性思维、创造性思维等能力构成，是学生适应未来社会的必备素养之一。要发展学生高阶思维能力，教师应设法让学生投入到分析、比较、对比、归纳、概括、问题求解、调研、实验和创造等系列学习活动中去，而不仅仅限于要求学生回忆事实性信息的活动。[1]因此，比较教学是培养高阶思维的有效路径之一。但在教学实践中常会出现有比较无目的、有比较无思考、有比较无关联等教学困境。因此，如何设计有思维价值的比较，引领学生思维生长进阶，是比较教学在高阶思维培养方面的应然需求，也是值得一线教师研究的重要课题之一。

概念界定

1.高阶思维内涵与行为表征

高阶思维是在解决劣构问题或复杂任务的过程中发生的思维活动。劣构问题通常融合了诸多要素，学习者需要充分理清问题解决的所有要素，并且梳理出各个要素之间的关系，才能设计出有效的解决方案。因此，要解决劣构问题，学生必须具备抽象、归纳、提炼、比较、分析、决策、批判等高阶能力，这些能力是高阶思维的外在体现，也是学生具备高阶思维的行为表征。

2.比较教学内涵与价值意蕴

比较是指确定对象之间差异点和共同点的逻辑方法，是人类认识事物的一种基本思维方法，是人们根据一定的需要和标准，对彼此有某种联系的事物加以分析、对比，从而找出它们的内在联系、共同规律和特殊本质的方法。比较教学是指在教学过程中，为了实现某种教学目的，设计需要经历观察、比较、分析的学习活动，引导学生理清相似或相反的两个或多个要素之间的区别和联系，为问题解决提供帮助的教与学行为。

SOLO分类中的关联结构和抽象扩展结构也被视为高阶思维和深度学习的标志[2]，其中，关联结构水平是指学生已经掌握了所学知识，能够针对问题提取有效的信息，并具备一定的综合分析能力，可以多角度地思考问题。[3]因此，比较教学对高阶思维培养具有重要意义。

教学运用

在比较教学设计前，教师必须明确设计比较教学的目标是指向高阶思维培养的比较教学设计，目的是能促进学生思考，引导学生深度探究，从而实现思维进阶发展。因此，在比较设计前，教师要明晰比较的目的；在设计时，教师要确定比较的策略；在比较设计后，教师要明晰比较的效果。比较教学通常用于重难点、易错点的教学突破。下面，笔者以教科版高一信息技术《4.2.1数值计算》一课为例，论述比较教学的具体运用。

1.图像对比，追问引思，助力难点突破

在《数值计算》这节课中，数值计算概念的理解是教学的难点之一。本节课中的数值计算与数学上的数值计算具体内涵不同，为了让学生更好地理解数值计算的意义以及与数据可视化之间的关系，教师可以设计图像对比分析，让学生直观地理解其内涵，为后面数据可视化的学习奠定基础。在“数值计算”概念教学环节，笔者开展的教学片段如下。

师（展示图1）：请同学们仔细观察，手工和计算机绘制的图像有何区别？

生1：计算机绘制的图像比较平滑流畅。

生2：计算机绘制的图像选取的关键点比较多。

师：关键点与图像平滑度之间有何关系？

生1：关键点越多，图像越平滑。

生2：关键点越多，图像越准确。

师：请仔细观察并思考，计算机绘制的图像都能准确表达每个关键点的真实位置吗？

生1：不能，取近似值。

生2：有的能，如当X轴为0，π/2，π，3*π/2，2*π时对应的正弦值分别是0，1，0，1，0，可以取到准确位置，而当X值为π/6时，无法得到一个准确的数值，因此无法取得一个准确位置。

师：当X值为π/6时，人工与计算机相比，哪种方式取得的位置相对更接近真实位置？为什么？

生1：计算机，计算机运算速度快，计算准确。

生2：计算机，因为计算机可以保留位数更多，更靠近真实位置。

师：所以，我们可以利用计算机运算速度快、精度高的优势，最大限度地取值，使得绘制的图像最大程度地逼近图像的真实位置，这种计算方式称为数值计算。下面，我们具体来看一下什么叫数值计算。（引出数值计算的定义）

比较的目的是让学生找出手工与计算机绘图的区别，从而理解数值计算的内涵及其与图像可视化之间的关系，培养学生观察能力、归纳能力和分析能力等。比较采用的方式是：图像对比、追问引思。通过图像对比，化抽象为具象，通过循序渐进的追问，逐步引导学生观察、思考。通过问题1，引导学生观察，寻找不同，培养学生观察能力。通过问题2，引导学生分析现象（图像）背后的本质（关键点）因素及其关系，培养学生分析能力。通过问题3，激发学生认知冲突，进一步引导学生思考计算机描点绘图的原理，即数值计算在绘图中的本质运用。比较反思，通过对比分析，让数值计算的内涵变得直观易懂，理清了数值计算与数据可视化之间的本质关联，有效突破了教学难点。

2.操作对比，寻找不同，助推易错点浮现

《义务教育课程方案（2022 年版）》在探究性学习基础上提出了迭代概念，倡导做中学、用中学、创中学[4]，让学生在亲身实践中对比、发现、思考、领悟，发挥学生学习的主动性，让学生真正成为学习的主人。在探讨WPS绘制正弦函数图像时，取值是本环节的易错点，对于正弦函数的计算，涉及弧度值与角度值的转换，学生容易出错，于是，笔者开展了针对性教学，先引导学生回顾利用WPS插入折线图的方法，即“创建数据—选中数据—插入图表—设置图表参数”，接着引导学生思考：如果利用WPS绘制正弦函数图像，其步骤又是什么？能不能尝试利用WPS来绘制正弦函数图像呢？

通过这样一番启发和激励，大部分学生觉得自己肯定能完成。但是在绘制的过程中，问题百出。这时，笔者选择了问题比较典型的两位学生现场演示，让其他同学观察，寻找不同，引导学生思考。

师：请同学们仔细观察两位同学操作的不同之处以及图像的区别（如图2），从中你能发现图像与数据之间有何关联吗？

比较的目的是让学生发现使用WPS绘制正弦函数的易错点及其原因，培养学生观察能力和分析能力，采用的对比方式是操作对比。教师选择问题非常典型的两位学生操作展示，让其他学生观察，找出不同之处，引导学生分析导致图像不同的根源是数据的不同。接着，引导学生仔细观察两位同学数据的取值方式不同之处，进一步引导学生思考“生2为什么要这样取值”，唤醒学生原有的数学知识。在这个过程中培养学生学会从现象的不同，分析本质的区别，从而培养学生的观察和分析能力。

3.图文对比，整体分解，赋能重点突破

SOLO分类理论提出了学习结果的不同结构，其中，关联结构被视为高阶思维的标志。关联结构是在多点结构的基础上增加了联结概念，强调知识与知识之间建立联系，具体体现在能力、思维操作、一致性与收敛、应答结构四个方面。[5]

因此，在教学中，教师可以借助图文对比，引导学生理清问题解决的各个要素及其之间的关系，从而找到问题解决方案，促进思维进阶。《数值技术》一课教学的第三个环节是使用Python绘制正弦函数图像，笔者引导学生从问题解决的整体需求上进行分解，通过图文对比帮助学生理清各个要素之间的关系，建构知识体系，形成解决方案，设计了利用Python绘制正弦函数图像教学环节，如下页图3所示。

比较的目的是让模块的功能与具体运用同时呈现，让知识体系清晰完整，有利于学生更好地理解和建构，培养学生分解能力、分析能力和综合建构能力。本教学环节采用的方式是图文对比，即在利用Python绘制正弦函数图像时，教师先引导学生从整体上把绘制的过程分解成三个步骤，即数据创建（numpy模块）、图像绘制（matplotlib模块）和参数设置（matplotlib模块）。在这个过程中需要用到两大模块，即numpy模块和matplotlib模块，而每个模块中又分别要用到arange（）、sin（x）、plot（）、show（）、title（）、xlabel（）、ylabel（）等函数，学生必须把每个函数和模块的作用、函数与模块之间的关系、模块与步骤之间的关系理清，才能编写一个完整的正弦函数绘制程序。因此，在这里，教师借助图文对比，直观、有序地呈现各个要素及其之间的关系，这样不仅便于学生理解，也能较好地帮助学生建立完整的知识体系，有利于培养学生的高阶思维能力。

结语

在展开比较教学时必须有明确的目的指向，才能选择合适的比较策略，进而达到较好的比较效果，真正发挥比较教学的实践价值。在实际教学中，可以借助图示技术，化抽象为具象，助力重难点突破，通过追问，引导学生思维生长进阶，通过图文并用，助力学生理清知识内在关联，有效建构知识网络，形成优化的解决方案，在此过程中学生思维得到了进一步发展。

参考文献：

[1]Higher-order thinking[DB/OL].http：//www.ascd.org/educationnews/lexicon /12/3/2003.

[2]BIGGS J B，COLLIS K F.学习质量评价——SOLO分类理论：可观察的学习成果结构[M].高凌飚，张洪岩，译.北京：人民教育出版社，2010.

[3]夏漫辉，刘韬，李乐虎.SOLO分类理论下体育与健康核心素养评价的内涵、评价过程与实现路径研究[J].成都体育学院学报，2024，50（01）：2.

[4]中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[5]殷常鸿，张义兵，高伟，等.“皮亚杰—比格斯”深度学习评价模型构建[J].电化教育研究，2019（07）：13-20.

作者简介：祝金梅，江苏省连云港市灌云县教师发展中心教研员，副教授，学士。

本文系江苏省教育科学“十四五”规划立项课题“指向高阶思维培养的表现性任务设计与创生研究”（项目编号：D/2021/02/733）、江苏省教育科学“十三五”规划重点自筹课题“高中信息技术‘范式’教学中高阶思维培养研究”（项目编号：C-b/2018/02/30）研究成果。