思維可見課堂可期

思維可見，課堂可期●課例背景計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維提出了面向問題解決的系列觀點(diǎn)和方法。信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)主要基于面向問題解決，將計(jì)算思維的觀點(diǎn)與方法融入信息技術(shù)教學(xué)，有助于學(xué)生更加深刻地理解計(jì)算的本質(zhì)和計(jì)算機(jī)問題求解的核心思想?！禬ord目錄設(shè)置》是筆者自行設(shè)計(jì)的一節(jié)課。從教學(xué)內(nèi)容來看，主要完成作文集的目錄創(chuàng)編，實(shí)現(xiàn)文檔標(biāo)題、頁(yè)碼等與正文內(nèi)容對(duì)應(yīng)鏈接，明晰作文集結(jié)構(gòu)，方便用戶選擇閱讀;從課程思想來看，目錄設(shè)置體現(xiàn)了文檔的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，規(guī)劃信息有序呈現(xiàn);從計(jì)算思維來看，學(xué)生首先從“用戶需求”角度了解軟件功能設(shè)置，其次從“軟件設(shè)計(jì)”角度理解軟件設(shè)計(jì)的要義，再次通過計(jì)算思維來架構(gòu)“用戶”與“設(shè)計(jì)者”的關(guān)聯(lián)，以此理解計(jì)算思維中的抽象與自動(dòng)化等核心要素意義?！窠虒W(xué)目標(biāo)通過作文集雜志，了解目錄的作用;通過大綱視圖，學(xué)會(huì)制作目錄;通過使用電子目錄，體會(huì)自動(dòng)化的價(jià)值與意義?！窠虒W(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：制作目錄;體驗(yàn)?zāi)夸涀詣?dòng)化效果。教學(xué)難點(diǎn)：理解大綱級(jí)別，根據(jù)情況，設(shè)置大綱視圖級(jí)別?！窕谟?jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)1.實(shí)物導(dǎo)入，喚醒思維師：（出示幾本雜志）雜志一般包含哪些部分？（學(xué)生回答）如下圖兩篇作文，請(qǐng)你畫一畫與目錄內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（學(xué)生連線）通過之前的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)設(shè)計(jì)好了封面、封底、正文。今天我們來學(xué)習(xí)制作目錄。設(shè)計(jì)意圖：教師根據(jù)實(shí)際操作，先設(shè)計(jì)封面、封底、正文，最后一環(huán)制作目錄。明確設(shè)計(jì)與瀏覽雜志不一樣，瀏覽過程一般為封面、目錄、正文、封底。根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般先確定正文，最后生成目錄。透過經(jīng)驗(yàn)，其中暗含了“閱讀者”與“設(shè)計(jì)者”兩種不同的思維。2.體會(huì)目錄，建構(gòu)思維師：剛才我們對(duì)應(yīng)連接了目錄標(biāo)題與正文。現(xiàn)在大家再次觀察目錄，說一說目錄有什么作用？生1：通過目錄，可以了解作文集整體內(nèi)容。生2：目錄標(biāo)題，與正文一一對(duì)應(yīng)，方便讀者查閱。生3：目錄頁(yè)碼，與正文中的頁(yè)碼一一對(duì)應(yīng)，方便讀者翻閱。師：操作時(shí)可否建構(gòu)這種聯(lián)系，你會(huì)怎么設(shè)計(jì)這種聯(lián)系？生：在正文之前增加目錄，并且把作文標(biāo)題依次復(fù)制過來。師：這種辦法當(dāng)然也可以實(shí)現(xiàn)，不過操作起來會(huì)不會(huì)覺得麻煩了？（學(xué)生思考）其實(shí)，還有更好的方法，通過設(shè)置可以自動(dòng)提取，自動(dòng)化生成目錄。教師舉例：班隊(duì)課舉行各班運(yùn)動(dòng)會(huì)彩排，班級(jí)運(yùn)動(dòng)員將去操場(chǎng)，政教處如何識(shí)別運(yùn)動(dòng)員。方法：約定將紅領(lǐng)巾綁在手臂上的為運(yùn)動(dòng)員，這樣政教處老師一看就知道了。這種方法，暫且稱為Mark——標(biāo)記。教師引導(dǎo)以例子為遷移，明確標(biāo)記需要做兩件事：其一，先在正文中選內(nèi)容做標(biāo)記;其二，將標(biāo)記好的內(nèi)容顯現(xiàn)出來。之后，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴讓學(xué)生說說如何實(shí)現(xiàn)想法，而不是關(guān)注軟件是否有該功能。學(xué)生一般不會(huì)過多關(guān)注Word視圖，所以討論基本沒有結(jié)果。此時(shí)，教師可提示大綱視圖可以幫助進(jìn)行特殊的Mark。設(shè)計(jì)意圖：教師并沒有直接提供大綱視圖，而是引入一個(gè)實(shí)際例子，以例子的遷移讓學(xué)生先構(gòu)思標(biāo)記想法，而不是關(guān)注軟件是否有該功能，表面上看這樣設(shè)計(jì)為無(wú)效思考，實(shí)際上是培養(yǎng)學(xué)生軟件設(shè)計(jì)思維。后來教師讓學(xué)生觀察預(yù)測(cè)哪種視圖可以進(jìn)行特殊的Mark？學(xué)生基于觀察的猜測(cè)，也是直覺思維的培養(yǎng)。3.分析嘗試，鏈接思維師：看到“綱”，聯(lián)想哪個(gè)學(xué)科？生：科學(xué)（界、門、綱、目、科、屬、種）。師：這7個(gè)字表明了什么？生：自然界的逐級(jí)分類。師：對(duì)照大綱視圖1～10級(jí)，你想到了什么？生：級(jí)有可能也代表逐級(jí)分類。師：為什么自然界與文檔都要設(shè)置逐級(jí)分類？生：顯示它們的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。師：一篇文章的內(nèi)在結(jié)構(gòu)怎么體現(xiàn)？有逐級(jí)分類嗎？教師讓學(xué)生嘗試設(shè)置標(biāo)題級(jí)別——不固定于1級(jí)，請(qǐng)學(xué)生嘗試用不同級(jí)別來設(shè)置。設(shè)計(jì)意圖：所有的思維都具有相通性。計(jì)算思維同樣強(qiáng)調(diào)思維鏈接的重要性，強(qiáng)調(diào)通過臨近發(fā)展區(qū)促進(jìn)思維的發(fā)展。本環(huán)節(jié)充分利用“綱”字，讓學(xué)生聯(lián)系已有的科學(xué)知識(shí)，并且通過科學(xué)概念將“逐級(jí)分類”進(jìn)行大綱級(jí)別遷移。4.生成目錄，體驗(yàn)自動(dòng)化師：級(jí)別設(shè)置相當(dāng)于對(duì)各標(biāo)題進(jìn)行標(biāo)記，因此下一步還需要把這些標(biāo)記內(nèi)容提取出來，生成目錄。怎么提取呢？老師給大家一點(diǎn)提示，在引用選項(xiàng)卡里。接下來大家找找看。學(xué)生嘗試，已經(jīng)找到了“目錄”字樣并進(jìn)行嘗試。生：一下子生成了目錄（學(xué)生頗為意外）。師：目錄有哪些信息？生：標(biāo)題、頁(yè)碼。師：確定你的目錄好用嗎？目錄已經(jīng)自動(dòng)設(shè)置了超級(jí)鏈接，檢驗(yàn)鏈接是否正確？師：接下來，再說說你們?cè)O(shè)置了什么級(jí)別？生1：我設(shè)置了1級(jí)。生2：我設(shè)置了3級(jí)。師：還有不同級(jí)別嗎？生3：5級(jí)。生4：6級(jí)。師：大綱要求逐級(jí)分類。為什么都可以呢？生：文章中只有標(biāo)題需要設(shè)置級(jí)別，因此只要這個(gè)級(jí)別設(shè)置相同，結(jié)果都可以。師：如果正文標(biāo)題修改了，目錄要重新進(jìn)行設(shè)置嗎？生：目錄可以更新，不需要重做。設(shè)計(jì)意圖：自動(dòng)化是計(jì)算思維的核心理念。拋開計(jì)算思維，學(xué)生其實(shí)完全可以制作目錄，如可以復(fù)制正文標(biāo)題，輸入頁(yè)碼完成。對(duì)學(xué)生來說，這些都是容易實(shí)現(xiàn)的。但從自動(dòng)化角度去思考，計(jì)算機(jī)可以幫助人們完成簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)，機(jī)器執(zhí)行效率更高。所以從這個(gè)角度來看待目錄制作，給學(xué)生一種思維上更廣的啟迪。體驗(yàn)?zāi)夸涙溄?，學(xué)生同時(shí)也在享受計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的成果。這些新鮮的體驗(yàn)，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生自動(dòng)化思想的生成。學(xué)生談這節(jié)課的收獲與感想。教師提出：Tothinkmore，tothinkfirst.設(shè)計(jì)意圖：目錄制作并不復(fù)雜，只要簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟即可完成。但本課更多地注重學(xué)生的思考，加大學(xué)生思考時(shí)間，拓展學(xué)生思考維度?！窠虒W(xué)反思1.計(jì)算思維需要融合人工思維與機(jī)器執(zhí)行的特性計(jì)算思維是人的思維，是通過人讓機(jī)器來執(zhí)行，替代人工勞動(dòng)。所以，計(jì)算思維屬于夾雜著機(jī)器特征的人的思維。如果人在思維過程中，完全不考慮機(jī)器的特性，那么這樣的思維并不是完全的計(jì)算思維。本課中，閱覽者的思維屬于人工思維——從目錄到正文。閱覽者一般先從目錄開始，尋找自己想查閱的正文，然后通過目錄頁(yè)碼顯示，再翻到指定頁(yè)碼，閱讀該篇文章。如果按照這種人工慣性的思維去設(shè)置目錄是行不通的。設(shè)置目錄時(shí)需要逆向思維——從正文到目錄，這種思維方式對(duì)于學(xué)生來說是顛覆性的。正文中已經(jīng)包含了標(biāo)題及頁(yè)碼信息，而標(biāo)題與頁(yè)碼恰恰是目錄的重要組成部分，因?yàn)闄C(jī)器善于計(jì)算，可以從正文中提取這些信息組成目錄，這本身就帶有抽象的特征。因此要真正理解計(jì)算思維，需要讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)人工與機(jī)器的思維轉(zhuǎn)變，我們從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)的思考，往往是帶有更多人工特征的思考，而讓機(jī)器去付諸實(shí)現(xiàn)時(shí)，一定要考慮機(jī)器工作的特性，如需要有序性、具體性。軟件的設(shè)計(jì)恰恰是人工與機(jī)器的思維融合，既是人工分析、設(shè)計(jì)、研發(fā)的，又是機(jī)器易于實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行的。2.自動(dòng)化是計(jì)算思維的本質(zhì)計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象（Abstract）和自動(dòng)化（Automation），它反映了計(jì)算的根本問題，即什么能被有效地自動(dòng)進(jìn)行。筆者選擇目錄設(shè)置作為計(jì)算思維探討的課例，目的就是讓學(xué)生感受計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的魅力。目錄制作對(duì)學(xué)生來說不算難，按照學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，復(fù)制標(biāo)題、輸入頁(yè)碼即可完成。為什么不能讓學(xué)生這么操作？其原因有二，一是效率問題，二是沒有發(fā)掘機(jī)器的功能。當(dāng)利用計(jì)算機(jī)做事時(shí)，如果做起來覺得煩瑣又低效，那么一定要思考：是否讓計(jì)算機(jī)完全地幫你干活了？換言之，計(jì)算思維需要我們充分相信計(jì)算機(jī)能幫我們高效地干活。因此，當(dāng)學(xué)生提出可能還有其他便捷的方法時(shí)，這種自動(dòng)化的思想也在慢慢醞釀。通過師生相互探討，充分發(fā)揮學(xué)科思維鏈接，了解“大綱”作用，最后一下子完成目錄生成，課堂上很多學(xué)生不由自主地發(fā)出了“哇”的驚呼聲。這種自動(dòng)化體驗(yàn)給學(xué)生帶來了強(qiáng)大的認(rèn)知升級(jí)——計(jì)算機(jī)自動(dòng)化處理真厲害！信息技術(shù)課程教學(xué)改革的趨勢(shì)是從要“寬度”走向要“深度”，即從以往注重知識(shí)技能的容量向關(guān)注學(xué)生高階思維培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。張老師的這節(jié)課就很好地實(shí)現(xiàn)了從“寬度”到“深度”的轉(zhuǎn)變。該節(jié)課并不是一節(jié)編程課，卻讓學(xué)生體會(huì)到了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的價(jià)值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算思維的認(rèn)知升級(jí)。因此，計(jì)算思維不是只有通過編程教育才能夠培養(yǎng)，還可以滲透到日常的教學(xué)內(nèi)容中。但是，要實(shí)現(xiàn)計(jì)