發現教學法對資訊科技教學的啟迪論文
【摘要】二十一世紀是創新的世紀，資訊科技產業是一個充滿了創新思想和先進理念的前沿產業，資訊科技學科也應是朝氣蓬勃的學科。創新能力的培養卻不可以透過灌輸來實現。建構主義者美國教育家傑羅姆布魯納從青少年的認知規律出發，提出了發現教學法，在美國式的經驗主義和實用主義教育觀和蘇聯東歐強調學科系統教育觀中找到了一個結合點。而資訊科技教育也經歷了強調專業系統知識的程式設計教學和工具論引導下的應用教學，兩者各有其背景和目標，它們的結合與上述理論的融合有很大相似性。思維培養和應用能力這兩個目標是一枚硬幣的兩個面，如果離開了對方，都會陷入各自的侷限性中，因此必須同步發展。建構主義為理論基礎的發現教學法，給這個需要手腦並用的學科帶來了啟示。
【關鍵詞】建構主義;發現教學法;認知結構;直覺思維
一、在資訊科技教學中採用發現教學法的背景和意義
隨著資訊科技的推廣應用及IT產業的成熟，資訊科技學科的發展也日漸成熟。義務教育階段資訊科技課程以培養學生資訊素養為目標，既不是專業的技術教學，也不是簡單的應用培訓。《江蘇省義務教育資訊科技課程指導綱要》明確地指出了資訊科技學科的四個基本性質，基礎性、技術性、綜合性和發展性。知識的建構過程是以學生為主體的，因此在教學過程中，讓學生有充分發現和探究的機會，不僅有助於知識目標的實現，也有助於過程與方法、情感態度與價值觀和行為與創新目標的實現。一個主動學習的人，必然是一個善於學習的人，一個樂於學習的人，一個喜歡發現的人。以建構主義理論為基礎、由美國教育家傑羅姆布魯納倡導的發現教學法，強調學生在知識和技能學習過程中的主動性，注重學習興趣和動機。在教師設定符合學生認知能力和心理特徵的情境以及各種幫助他們探究支架的基礎上，更有助於學生形成牢固的知識結構，培養他們主動探究的精神和研究創新的能力。合理使用發現教學法，最大化和有效化學生的發現行為，才能更好地實現課程的教學目標。初中的學生，處在抽象思維形成的初期。根據皮亞傑的認知結構理論，12歲是具體運算階段到形式運算階段的轉折年齡。當然，這種轉折並非突然轉變，而是有著明顯的個體差異和漸變性。在中國計劃生育以及城市化的背景下，學生的個體差異加大。資訊科技的普及，雖然給使用者帶來極大的方便，但也讓學生奉行“拿來主義”，減少思考的機會，從而延緩形式運算階段的到來。同時，資訊科技作為一門考查科目，也必然面臨著重視程度的問題。因此，激發學生的興趣、發揮學生的主動性，則是提升資訊科技課堂有效性的必由之路。在教學中，如何體現學生的主體地位，保持學生的學習動力和積極性，很大程度上要看教師是否把發現的主動權交給學生。按照布魯納的觀點，“任何學科都能夠用在智育上是誠實的方式，有效地教給任何發展階段的任何兒童”，“兒童應該像物理學家一樣思考物理，像歷史學家一樣思考歷史”，學生和專家在同一學科的思考“僅在程度而不在性質。”①因為人類之所以能記住大量的知識，必然以理解了的概念為基礎，並在此基礎上形成關聯。在資訊科技學科的教學中，學生應該發現什麼？完成任務的具體路徑，還是解決某類問題的一般方法？幫助學生完成思維層次的逐漸提升而不侷限於簡單的技巧學習，是無法用灌輸來實現的，引導學生髮現問題，發現路徑，引發深層興趣就成了教學成敗的關鍵。
二、發現教學法在資訊科技教學中的實施
1.合理情境引導發現
要引起學生的思考，首先要做到的是引發他們的發現動機。根據最近發展區原理，一個較好的選擇是他們感興趣的情境，一個不差的選擇應該是學生生活中接觸過的例子，或者學習中學習過並已經牢固掌握的問題。不管如何選擇，最終應導向教學目標。例如：在世博會期間，一堂教授製作PowerPoint超連結的課程中，教師以世博會各展館的圖片素材為情境。教師花很長時間讓學生看完花花綠綠的世博會照片後，然後直接提出做連結的教學任務。而此時學生的注意力可能還在圖片上而繼續瀏覽。該情境雖然能激發學生對素材的好奇心，但這不能導向本課的教學目標———自定義幻燈片播放順序的實現技術———連結。一個較為合適的引入方式是，教師在“遊覽”完一個館後，提出要“遊覽”另一個館，問：如何快速定位到那張幻燈片，教師演示“無往不利”的連結，這樣學生對情境內容的興趣，會轉移到連結技術的興趣上來。
2.概念支架促進建構
相對於科學概念，很多技術概念是基於問題建構的，因此它們已經包含了解決問題的思維。現代技術的複雜，分工的細化，已經使得任何一個人無法遍歷從底層到應用所有的實現過程。因此，理解他人的思維，並基於其實現自己的想法是每個製作和創造產品的人必備的素養。對學習者來說，這些概念是開展任務的起點。要完成基本概念的建構，教師需要採用符合學生認知規律的教學手段。在初中資訊科技課上常用的教學方法有：⑴直觀建構。初中學生的認知正從具體運算朝形式運算轉變，而且發展水平參差不齊。再形象的情境，也無法提單學生自身建構知識的過程。如何用合適他們的方法幫助學生理解概念，是教學中必須面對的問題。案例一：圖層的理解。在圖片處理和動畫製作教學內容都涉及到，教師如果盲目的演示操作，而不幫助學生理解概念，則會導致作品完成過程的盲目性，學生既無法長久記住操作步驟，也無法遷移技能，因為他們不理解這些操作的思維本質。有教師透過實物貼圖進行直觀演示，一層層地將一副完整的畫面貼出來，教學效果經課堂檢驗非常良好。對動畫中圖層的理解，還可以透過放映皮影戲來實現。直觀教學有助於學生理解抽象的概念。N個角色需要N個圖層、背景另需要一層這樣的結論是很容易在這種演示後由學生自己得出的。案例二：迴圈變數的作用。計數迴圈程式教學中，迴圈變數的理解一直是一個教學難點。教師想出瞭如下的方法：請一位同學上來跳繩，另一位同學數數。教師可以提出的引導問題有：學生起跳的次數和數數的關係；學生數數的方式（正數、倒數，……）；然後進行如下關聯，迴圈變數———數數的同學，迴圈體———跳繩行為。資訊本身是抽象的，但是很多概念是基於現實模型建構的，找到概念在現實中的直觀原型並展示之，更有助於學生理解這些抽象的概念。⑵類比建構。並不是所有的`知識都可直觀還原到現實中，但是我們卻可以使用學生生活中類似的概念去引導學生建構起抽象的概念。在理論教學中，由於可操作性不強，即便採用實物教學，也不能形成知識的建構。例如：在計算機組成的教學過程中，即便教師採用實物教學法，將計算機主機拆開讓學生觀看，學生也無法理解馮諾依曼體系五大部件和計算機的工作原理。考慮到初中學生對人進行資訊處理的流程已經有了經驗層面的瞭解，因此，我們可以用人腦來類比電腦。例如：教師分析人解決問題的過程，將整個過程的功能實現部分———尤其是人腦的三大功能和計算機的相關功能單元相類比（見下圖）。根據常識，學生會相對比較容易記住經典馮諾依曼理論中的五大部件和理解計算機工作原理。他們也會體會到人類的很多發明並不是從天而降，只要善於思考，我們總能從生活中的點點滴滴來獲得靈感，進行創造。
3.給學生足夠的嘗試和思考空間———實踐和直覺
要完成一個作品甚至是產品，總是伴隨著實踐和思維的過程。解決問題的過程，就是嘗試和思考的過程。不同的學生認知起點是不同的，有的重嘗試，有的重思考，教師既無法統一也無法替代。在提供學習支架等必要輔助的基礎下，給學生足夠的探究空間是教學過程中必然的選擇。這也是為什麼資訊科技課學生的實踐時間一定要得到保障的原因。當學生真正饒有興趣地展開探究時，既怕教師的突然打斷，也怕教師的提前“劇透”。果子應該放在學生剛好能摘到的地方，但是一定要讓他們自己去摘，這不僅是過程與方法目標所需，更是“自己動手，豐衣足食”的情感態度價值觀目標所需。值得重視的是，並不是所有的推理過程都能被顯性的表達，也並不是所有的思維關聯即發現都需要原因，在實踐領域內靈感頓悟同樣存在。如布魯納的《教學過程》一書中所描述，“我們仍能把表達思想不清楚的天才和表達思想清楚的白痴區分開來———表現為前者的學生，極有可能透過其解決問題的過程顯示出對學科的深刻領會，但很有可能不太能‘說出它是怎樣的’”②。白痴一詞未必合理，不過表達能力和學生的理解和實踐能力並非呈明顯的正相關，尤其是對於一些有默示知識或深度知識，實踐領域更重理解、重遷移。如，PPT中連結區可用透明形狀來實現任意形狀點選區這一技巧，操作無難點但思維有躍遷，因此發現過程才更顯重要的。該任務的教學過程中，學生因看到成品而堅信至少有一個解決方案，很多學生僅用半節課時間就發現了它。如果這種每次都要“費力去摘蘋果”的發現行為都能被鼓勵併成為課堂常態，那麼將來遇到任何問題，學生都傾向於把“手伸向上方”去嘗試一下，而不是“無助地把手伸向別人”。如果相信人具有多樣的潛能，那麼老師理應有足夠的信心相信學生能有自己獨特的靈感的樂趣去解決各類問題，“條條大路通羅馬”就是資訊科技課中問題多樣化解決方案的真實寫照。喬布斯說：“創新將各種事情聯絡在一起”。思維用於證明，實驗用於驗證，而發現更多的源自於聯絡。直覺思維能力也許來自於他們的勇於嘗試和思考的習慣和意識，也來自於他們平時的經驗迭代，教育者需要的是啟發和耐心。
三．發現教學法帶來的思考
當過分注重學科本身的知識結構但脫離學生認知規律的時候，實用主義的教學思路就會抬頭。而當過分注重實用主義而忽略學科本身的知識結構時，加強學科系統性的思路就會抬頭。矯枉往往過正，而追求新理念的同時，傳統課堂的精華經常會被漠視和曲解。建構主義理論重建也重構，因此，發現教學法追求的目標更多應該是智力和精神層面上的，教學內容更多情況下是載體。如何用適合學生認知結構的方式，幫助學生完成知識建構和能力提升，既不陷入放棄形而上的經驗主義和實用主義，也不陷入脫離形而下的唯理主義，無疑是教學思維的一次辯證再統一。當探究的思路剛剛被引進到課堂的時候，我們曾經看到教師的主導作用一度消失，但新鮮感仍讓這樣的課備受好評。而今天的微課、慕課為基礎的機械翻轉課堂模式仍然在一定程度上陷入了此類誤區。稍有反思能力的人應該可以想到，若如此，教師這個職業何以在人類社會發展的長河中得以積澱並存在下來？對於情境、最近發展區、興趣之類的詞彙，如果我們能更多地去思考和發掘理論原意時候，它們並不如我們最初想象中那般，離傳統課堂的模式有多麼遙遠。正如程式設計教學被工具論教學觀所取代後，我們仍然發覺很多優秀的資訊科技課堂中教師對知識結構的追求和對思維能力的注重。最近發展區，是認知能力層面的還是在認知內容層面的？不可忽略的是，學生最大的相同點莫過於他們每天接受的內容相同的教育。我們很難發現一種內容的素材能涵蓋所有學生的經驗，社會多元化強化了這種差異，學生認知經驗的交集其實比較有限，特點相仿但內容各異。選擇教學情境時，我們會遇到眾口難調的麻煩，但結構的相同是老師必須把握的。學習動機是純粹興趣嗎？興趣本身又包含了什麼？對於資訊科技課的興趣，應該不僅僅是看到素材或軟體介面時候的新鮮感。當學生能用它們解決一些問題時，他會覺得這門課有用，他們會有基本的學習動機。但學生能用計算機完成一些自己以前從未想到過的應用時———甚至有些應用它的設計者都不會想到，他應該已經樂在其中了。讓他們像IT專業技術人士一樣思考，感受到同樣的實踐、思考和創新的樂趣，這才是這門課的終極目標。任何高度發展的興趣，都屬於基於深度學習的核心素養。發現的能力，不僅僅源自於他們的手和腦，更源自於他們的內心。任何一門學科都是有趣的，只要他們願意去發現，專職老師的作用就是儘可能引導更多的學生髮現屬於這門學科的樂趣，為他們將來在需要發現的時候，多幾種“連線”的方式與選擇，並讓他們的內心多一道色彩。