面向计算思维培养的高中信息技术学习支架设计策略

摘要：本文提出，教师要为学生提供适宜的学习支架，构建“有援”的学习环境，以培养学生的计算思维。具体的设计策略包括：①确定“最近发展区”，设计合理支架；②根植学习目标，设计不同类型支架；③按照学习任务进度，动态调整支架。

关键词：高中；计算思维；信息技术；学习支架

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）24-0078-03

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》指出：“教师应淡化知识的单一讲解，鼓励学生通过自主探究解决项目中的问题，在解决问题的过程中整合知识学习，促进思维发展。”因此，教师应为学生提供适宜的学习支架，构建“有援”的学习环境，引导学生通过自主探究学习解决具体问题，并在解决问题的过程中培养计算思维。下面，笔者以上海科技教育出版社出版的高中信息技术《必修1 数据与计算》中的第三单元“算法和程序设计”为例，详细地阐释指向计算思维培养的高中信息技术学习支架设计策略。

确定“最近发展区”，设计合理支架

教师应以学生已有的算法和程序设计水平为基础，在学生认知发展的“最近发展区”内搭建合理支架，促进学生对算法、分解、抽象建模等概念的深度理解，引导学生对问题解决的过程进行有效的思考，从而促进学生计算思维的有效发展。“最近发展区”的确定主要依据学生的“现有发展水平”和“可能发展水平”。学生的“现有发展水平”是指学生在现有水平的基础上凭借过往积累的学习经验和知识储备，在没有外部力量的支持下，独自可以达到的水平。教师可以通过随堂测试、小组探究和课后作业等多种形式对学生知识掌握程度进行检验，以实现对学生现有发展水平的评估。“可能发展水平”是指依靠学生的发展潜力和现有的教育资源，在教学后学生可能达到的发展水平。

例如，在“算法和程序设计”单元教学中，在确定了学生的“最近发展区”后，笔者针对“算法和程序设计”单元的内容特点，选择了微视频支架、问题链支架、图表支架、半流程图支架等教学支架，如下页图所示。学生借助教师提供的图表支架进行算法描述，梳理算法策略，并绘制流程图。接着，教师结合流程图讲解基础知识，让学生理解在用流程图描述算法时要注意的基本格式，如流程图中的椭圆形是开始与结束、菱形是条件判断、平行四边形是输入输出等。

根植学习目标，设计不同类型支架

1.设计情境支架，激发学习兴趣

情境支架就是要创设真实的、贯穿整个学习活动的问题情境，情境要以算法原理为隐线，引导学生在问题解决中体验算法解决问题的过程，为学生实现清晰准确的算法描述积累经验。情境支架可以将情境问题以可视化的方式呈现，以达到易理解、快速获取问题信息的目的。情境支架的表现形式有视频、图片等。

例如，《初识枚举法》一课以解决韩信点兵的问题情境贯穿始终。在该问题中，士兵们不同的排队方式是解题的关键，大部分学生以前从未接触过这个，因此，教师通过图片配合文字的方式，给学生提供情境支架，让学生快速而清晰地获取了士兵排队方式的信息，从而明确了问题：韩信至少带了多少名士兵？

2.设计任务支架，降低认知负荷

任务支架的设计主要是为了降低小组合作任务设计的结构化和关联性缺失给学生带来的额外认知负荷。教师在小组合作任务开展前，为学生提供任务支架，帮助学生建立知识逻辑框架，使学生带着目标开始课程的学习，对知识间的逻辑关联做到“心中有数”。明确的学习目标能激发学生的学习动机和热情，让学生产生明确的学习预期，引起学生的选择性知觉，将注意力聚集到支撑学习目标的学习任务上。任务支架的呈现形式通常有任务导图和任务分解单。任务导图，即采用思维导图的形式将学习按照顺序和层级呈现。任务分解单，即采用金字塔自上而下分解的形式，从本节课整体目标出发，逐层进行分解，直至分解为可直接执行的子任务串，最终以树状图的形式呈现。任务支架将学习任务结构化组织和呈现，使学生获取信息的过程更快速，减轻了学生的外部认知负荷。

3.设计可视化支架，促成思维抽象

可视化支架可以帮助学生进行算法分析和算法设计，如画程是一个基于流程图的可视化程序设计工具，该工具中提供了丰富的流程图素材和符号，使得学生可以直观地了解程序设计中的逻辑结构，它还允许学生选择不同的编程语言（如Python、C、C++、Java），并在设计流程图后自动生成相应的程序代码，降低了编程难度，节省了学生编写代码的时间。同时，它还支持多人协作，使得学生可以在小组内分享自己的设计和成果，提高团队协作能力。当然，数字化工具的应用并不能完全替代传统的编程教学方式，而是作为辅助手段，与传统教学相互结合，共同提高程序设计教学的质量和效果。

4.设计评价型支架，搭建反思平台

在学生用算法解决问题的过程中，教师可以通过及时点评引导学生积极参与算法探索。学生在完成算法描述后，仍然需要对整个探究算法活动进行评价和反思，以了解自己对算法的掌握情况。评价型支架的表现形式有评价表、自测练习等。例如，当学生用枚举算法描述了解决韩信点兵问题的步骤后，教师出示如下页表所示的评价表，作为学生自主评价和小组评价的工具。

按照学习任务进度，动态调整支架

在教学过程中，教师要根据学生的不同学习阶段和不同个体情况，提供有针对性且适宜的学习支架。教师在搭建学习支架时，应遵循及时性、动态性、个性化、指导性、多样性、渐退性等原则。学习支架可以帮助学生跨越最近发展区，但学习支架并不是永久存在的。在教学过程中，教师应实时关注学生的状态，随着学生能力的提升，教师应逐步减少学习支架的提供，直至撤销学习支架。支架式教学具有三个关键特征：依随性、逐渐撤除和责任转移。依随性指教师的指导必须根据学生当前的表现水平进行调整；逐渐撤除指随着学生能力的提升，教师逐渐减少支持；责任转移指学生在任务执行中逐渐承担更多责任，即将克服困难的责任渐渐从教师转移给学生。

因此，教师要掌握调整教学支架的具体策略。首先，教师要能够及时评估学生的理解水平，并根据实际情况动态调整支持力度，提供适当的支持。其次，教学支架要强调学生的自主性，应根据学生的学习进展和反应情况，逐步减少支持，引导学生逐渐承担起学习的责任，以此培养他们的独立思考和自主学习能力。

结束语

高中信息技术学科涉及大量的数据处理和计算问题，需要学生具备较强的计算思维能力。而在学习支架的支持下，学生可以自主探究、发现和解决问题，并在探究中锻炼和提升自己的计算思维能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]闫寒冰.信息化教学的学习支架研究[J].中国电化教育，2003（11）：18-21.

[3]何克抗.教学支架的含义、类型、设计及其在教学中的应用——美国《教育传播与技术研究手册（第四版）》让我们深受启发的亮点之一[J].中国电化教育，2017（04）：1-9.