信息技术的威力所在的理解（5.26）

信息技术威力所在的理解 林建祥 世界咖啡 之 教育信息化系列 第一期主讲人 林建祥时间 2013年5月26日 周日 15 00 17 00形式 在线讲座网址 http 59 44 126 213 8800 ecard php u 16 具体登录方式请看登录指南 温馨提醒 请大家准备好麦克风 东方 儒家教育思想语录摘要 学而不思则罔 思而不学则殆 学而时思之 不亦悦乎 博学之 审问之 慎思之 明辨之 笃行之三人行 必有我师焉 有教无类 格物 致知 诚意 正心 修身 齐家 治国 平天下 新世纪需要关注人类认知能力的历史 社会发展脉络 个体认知到群体 社会 历史 认知的发展 个体的从感性 形象 右脑 思维如何发展到理性 逻辑 左脑 直到计算思维到外化实践 行动 操作 再到群体 关注社会宏观历史发展的脉络 这是教育应该关注 研究 总结的课题 是两千年的数学的发展导致计算机的诞生 是两千年的数学发展为代表的基于基本要素分解而又自动生成的持续坚持与发展 导致出现了计算机的人造机械装置 更详细的抽象理性思维发展过程如下 回顾长期详细的发展过程 西方从埃及的段量土地的几何实践 发展到希腊欧几里得推理的几何 抽象 理性的 自动生成的 再通过代数的发展 到笛卡尔 数形结合 的解析几何 到命题逻辑 谓词逻辑 接近语言表达与引进运算 集合论 数与算的基本成分 元素 图灵的计算模型 对于算的概念作了巨大的扩展 一直到出现冯 诺伊曼的计算机体系结构 成份 要素分析观点 成份分析愈细 愈基本 综合起来就覆盖面愈广 生成力愈强 欧式几何 解析几何 集合论 计算模型 计算机编程与传统数学关系 计算机出现后 人工语言有了巨大发展发展历程 汇编 程序图书馆 高级语言综合式语言 编程显示出巨大的应用能力 改变了数学面貌 传统数学与编程两者结合 有了文字的 人工语言 程序 动态运行多种表达形式 相互结合成为训练人们逻辑思维与解决问题的有力工具 信息技术的特点威力 信息极易 性价比低 超越时 空共享 把对象存储的空间与计算加工的时间不断进行恰当的变换 权衡 与优化 是高效学习并提高人们群体的认知能力的秘密所在 又大大提高人们的创新能力 群体信息社会的面貌 数学信息技术 而不仅限于传播 媒体技术 与人脑的优化结合 在机前人类群体与云系统 无数的计算机群 系统 的广泛的人机结合 个体从建构主义谈起 为什么是建构 ConstructivismVs Constructionism结构主义对建构主义的区别 Papert特别强调区别 媒体都属于结构主义 而不是建构 多一个维度 对象 数据 静态 对操作 算 动态 算法 系列操作 引起以下一些新而重要的理念做中学重视认知学徒的从实践中学特别探试操作反复探试包括建构与反思 特别对探试操作的分析 解决问题 需要知识 专家积累了丰富知识 有知识 就有最强的方法 能解决问题 探试是弱一般方法 当缺少知识时 在观察试误中可以获得知识 重要意义 探试遍历各种可能 再进行测试 反思是否满足要求 是否合适 如不合适 就纠正 通过探试 可建构知识 有可能发展为知识大厦 摘要 以上是非常一般的综述 下面是更详细地分析其基础 根据 生理层面心理层面人类个体思维 计算机 信息层面思维外化 可视化希望大家质疑 是否说得合理 理论基础 镜像神经元理论的启发 推论神经生理学层次 二十世纪最后时间 意大利神经学家发现人脑的镜像神经元的构造 人们在看东西时 所看即所思 所思即所悟 不是简单看见 单纯在视网膜接受信息映射 而由于神经网络的功能 一定会思考 出现各种自然的联想 不同年龄的人 思考 反思 推论的范围不同 有宽有窄 同时出现左右脑的交互 还有所悟 悟 已经涉及直观的理解 这是区别于动物的文明人的特征 推论1 这是进到有智慧人类的转折点 这种能力是长期祖宗进化获得而遗传下来的 这种能力不断积累 成为人类智慧发展的生理基础 所以镜像神经元这种高级构造也叫智慧神经元 或教育神经元 就是说人类有接受教育的可能 出现了镜像神经元 人类历史就出现加速的发展 推论2 从这里得到个人学习的最佳发展区的概念 进而到群体学习的最佳发展区 由于群体的智慧作为支架 而比个人的最佳发展区为大 镜像神经元 加上祖宗学得遗传下来的大脑潜能 其知识通过建构会有一定扩展 但是否正确 达到目的 期望 需要内在反思 更需要外部不断地测试 纠正 建构 反思 修正这是个人学习的重要策略 理论基础 思考理解的重要性 高效的学习策略认知心理学角度 寻找高效的认知策略 塞蒙教授在 人类的认知 一书 用整一节的篇幅 以解河内塔问题为例 阐明解同一个问题 可以有不同的策略 都一样能解出 却有不同效率与评价 这里提出了寻找高效的认知策略的课题 一种极端 经验主义 取两种极端的策略类型 一种极端的策略是 对解决过的问题 详细记住其情景 步骤 以后遇到同样的问题 就可照此办理 无须多少思考 但这种策略需要大量的记忆 如果情况有出入 就会束手无策 这可算是经验主义的低效办法 另一种极端的策略 另一种极端的策略是 当处理完问题后 总努力进行分析思考 进行条理化 认清基本要素 特征 找到几条规则 这样记忆量较少 再遇到问题 需要一定的思考 这里是用思维即信息处理的时间换取记忆空间的大量节省 特别重要的是 对许多过去没遇到的问题 也不用害怕 有信心解决 大大增加了灵活应变的能力 当然大多数人的情况 是处于两种极端的中间 这里给出寻找高效的认知策略的途径启示 即从单纯记忆到需要理解与应用的跨越 得益于两千年的数学发展的积累 从而可以得到布隆姆的更多认知水平的分类 涉及建构主义 计算理论表明 算法与数据量两者需要权衡 算法简单 则数据量大 而如要节省存储 需以算法复杂化为代价 思维相当于对知识的处理与计算 经过条理化与规则化处理 知识数据量可减少 解决问题时则需要一定的思考 即计算推理 但大大增加了应变能力 前后两相比较 显然后者增加了知识处理 思维 的要优越 其核心特色是 要素分析 模式综合 正向建构 逆向求解所描述的条理化 即LOGO逻辑分析 综合的思想 再深一层目标引导分而治之手段寻找综合来解这里体现LOGO 计算机 方法论在一般认知上的重要作用 给出高效认知策略的路子 千年认知策略逻辑总结 数学与计算机编程的价值 两种策略相比较 显然后者要优越 而且显然学习数学的与受过教育较多的偏向于后者 这说明后者是经过思维的训练 显示思维训练的重要性 也说明数学的学习可能对思维能力进行训练的价值 抽象概括 分析 又具体建构 综合 在不断思考中对知识愈来愈条理化 解决问题能力愈来愈强 这是深层的信息素养 通过编程 可以进行最基本LOGO素养的训练 我认为首先这是数学课程应该承担的价值 同样地 可以说明信息技术课程的核心价值所在 理论基础 信息技术层次李艺教授的课标解读有一段话 基础教育阶段以大众文化取向为主 大众文化取向有这样的特征 他使得信息技术教育有这样的可能 只要把一个陌生的学生领进门 告诉他注意事项与基本游戏规则 消除他在停留在门外的神秘感 剩下的事情就可以让他去作了 就是体现自我探试 也就是说有自我学习 自我发展的可能 林注 更具体点 甚至出现这样的情况 当学习者出现掌握某种工具软件之后 由于所有软件的操作风格和流行界面 工具通用图标的一致性 可以很容易触类旁通到其他类似工具软件 这种特征是当今基于图形用户界面 微软或称视窗界面 和菜单操作的操作系统和所有用户界面所共有的 这里实际反映信息技术所蕴含的普遍方法论的特质 很需深入研究 进一步加以阐明 林注 例子 微软视窗平台界面 信息技术课程分析 编程发展到Scratch编程平台与环境 基本概念对象操作 操作序列 算法 操作序列 对象 对象过程式语言顺序 条件 循环 打包函数型语言类比于数学函数函数名 自变量 因变量自变量可从一元到多元程序相当于操作序列又相当于多重函数的复合面向对象语言多对象 各对象间可以传递信息 菜单子菜单项选择操作一串操作序列 微软视窗交互操作平台可一步一步操作工作平台也可以是学习 做中学 平台即根据操作结果来决定下一步操作操作不断作用于对象 对对象进行变换得到新的对象 在交互中来观察是否符合自己意愿 就是探试的过程 发展为面向对象语言时 对象间可以互相传递消息 李艺文章提到微软视窗平台具有支持自我探试自我发展的能力 也是很有力的支架 窗口放对象操作 对象 新的对象可以有多个对象 需要描述其属性 角色资料区造型 绘图导入拍照工具编辑复制修改脚本造型声音 工具按钮操作按钮发展为Scratch的平台窗口变为舞台整体背景可以多个 对象 角色舞台角色1角色2 角色n对象变为舞台与角色区 描述其造型 工具编辑角色两三个到有限个造型连起来成为动画角色 脚本区 积木拼搭 语句组成语法 脚本积木按模式拼图没有语法问题支架角色造型区方向 长度 时间纵横坐标动画声音录制导入 创新 拼搭积木多对象集合与操作集合都可以是积木拼搭 积木拼搭 有完全组合与部分有意义的模板 创新 增加积木类型还是重组积木 多层次建构 算法 的体系 再到多对象交互作用的体系 以下看具体操作平台 大大方便于操作 Scratch界面图 各种支架 减少难度 这界面已经包含有相当多的支架 大大减少程序设计难度 语句积木 减少语句的书写负担 积木拼搭 可以连起来 去除语法错误的调式 流程图指导更复杂的程序结构 静态语句与动态运行的交互机制大大便于探试 故事把形象的内容连接起来 可以是图片 现在也可以是视频 但大多还没有涉及复杂的编程 这种支架对于数学的学习有无启发 具体课程例子王继华老师的Scratch编程入门逻辑分析 以下逐步从模仿来学会自己编程在一定支架下 减少了复杂度 文化创意作品先利用大纲设计故事游戏的内容 舞台背景 角色造型声音交互背景角色脚本流程图 相应的语句用流程符号组成一句一句显示积木拼搭要素是 脚本大案列 来回游泳两三个造型 用工具编辑 连起来成动画 多次循环加碰边回转背景海底背景角色火柴人故事来回游泳先用现成导入也算一种支架案例扩展 允许旋转多加几个角色 案列篇 由积木块组成各种拼图脚本给大家模仿 引进应用各种的支架 熟悉编程 而减少难度流程图也是一种支架 两种花淡蓝色背景角色花蕾花瓣叶子旋转着变颜色定旋转中心形状 大小 数目回顾扩展风车水车风扇太阳光芒相册一批相片相框可以顺序展示的相册背景角色脚本流程图下一个停止按钮展示 与数学有关的案例 猜数字老师开始设定数字问回答条件语句对了大于小于等于这里似乎可以引用原LOGO海龟画几何图的经验 减少对象的复杂度 而把顺序循环打包等过程式编程理解了 流程图也容易掌握 乐谱有导学案的实例另外传上 这里也可以加进百变花朵等较为复杂的任务 学会分析复杂到简单 分而治之 的方法为创作准备篇学会去掉一些支架 就可以有放手创作的能力 翠芝接着讲 原来支架王翠芝三个支架的内容与效果 与Scratch 超级画板接轨 Scratch编程由于对象是多媒体表达的角色通过语文等交互故事素材比较适合于抽象能力还没有发展的儿童 通过Scratch编程可以逐步发展抽象逻辑能力 接着通过一批与数学接近的素材 如海龟几何画图 试错的探试等 训练逻辑思维走向用逻辑LOGO编程学数学 符美瑜老师 超级画板学数学 王鹏远老师 总结必要条件 1 每个学生一台计算机 电子书包 及相应的学习平台 安卓版 现在不难 2 需要在书本之外 重新整理素材 开发人工语言描述的程序好的人工语言已有平台上可以方便运行 需要组织编写 3 在学习过程中与学习过程后适当讲学习方法论 师资培训 历史宏观的视野 第五次科技革命是以计算机的出现开始的通过个人计算机