李海東

（廣東省廣州市番禺區(qū)大龍中學(xué)，廣東廣州 511450）

一、問(wèn)題提出

2022年版義務(wù)教育《信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》闡述了信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)，其中計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問(wèn)題解決過(guò)程中涉及的抽象、分解、建模、算法涉及等思維活動(dòng)。具備計(jì)算思維的學(xué)生，能對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象、分解、建模，并通過(guò)涉及算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗(yàn)證解決問(wèn)題的過(guò)程，反思、優(yōu)化解決問(wèn)題方案，并將其遷移運(yùn)用于解決其他問(wèn)題[1]。中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)能有效培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，但實(shí)踐教學(xué)中往往容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：學(xué)生學(xué)習(xí)了程序設(shè)計(jì)后，遷移應(yīng)用能力差，遺忘率高。根據(jù)深度學(xué)習(xí)的理論，深度學(xué)習(xí)是在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心的參與，體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的學(xué)習(xí)過(guò)程。如何讓學(xué)生積極參與程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，全身心投入，獲得有意義的學(xué)習(xí)的同時(shí)提高計(jì)算思維能力？作者在深度學(xué)習(xí)的理論指導(dǎo)下，開(kāi)展相關(guān)研究。

二、深度學(xué)習(xí)理論下的中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)

（一）深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵與特征

郭華[2]認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是在教學(xué)中，學(xué)生積極參與、全身心投入、獲得健康發(fā)展的、有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生在素養(yǎng)導(dǎo)向?qū)W習(xí)目標(biāo)的引領(lǐng)下、聚焦引領(lǐng)性學(xué)習(xí)主題、展開(kāi)有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)與活動(dòng)，掌握學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)與基本方法、體會(huì)學(xué)科基本思想、建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)、理解并評(píng)判學(xué)習(xí)內(nèi)容與過(guò)程；能夠綜合運(yùn)用知識(shí)和方法創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級(jí)的社會(huì)性情感和正確的價(jià)值觀，成為既有扎實(shí)學(xué)識(shí)基礎(chǔ)、又有獨(dú)立思考能力，善于合作、有社會(huì)責(zé)任感、具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、能夠創(chuàng)造美好未來(lái)的社會(huì)實(shí)踐的主人。在此基礎(chǔ)上，郭華總結(jié)提煉了深度學(xué)習(xí)的五個(gè)特征：活動(dòng)與體驗(yàn)、聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、本質(zhì)與變式、遷移與創(chuàng)造、價(jià)值與評(píng)判。

（二）指向深度學(xué)習(xí)的中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)特征

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、理解人類行為等一系列思維活動(dòng)[3]。其本質(zhì)就是自動(dòng)化和抽象，它是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，涵蓋了反應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)廣泛性的一系列思維活動(dòng)[4]。將抽象和自動(dòng)化與程序設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)開(kāi)展教學(xué)是培養(yǎng)計(jì)算思維的很好途徑。指向深度學(xué)習(xí)的中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)是高效的學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的課堂，學(xué)習(xí)的結(jié)果不僅包括信息技術(shù)知識(shí)技能、操作的過(guò)程與方法，還包括學(xué)生積極運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題的習(xí)慣和態(tài)度養(yǎng)成。結(jié)合深度學(xué)習(xí)的五個(gè)特征，筆者提出中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)具有以下特征：

1.創(chuàng)設(shè)生活化學(xué)習(xí)情景，建立程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)

“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”特征處理的是外在知識(shí)與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)之間的轉(zhuǎn)化問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)當(dāng)下的學(xué)習(xí)內(nèi)容與已有的經(jīng)驗(yàn)建立起結(jié)構(gòu)性的關(guān)聯(lián)，從而使知識(shí)轉(zhuǎn)化為與學(xué)生個(gè)體有關(guān)聯(lián)的、能夠操作和思考的內(nèi)容（對(duì)象）。（郭華，2021）中學(xué)學(xué)生思維從具體形象思維逐步向以抽象邏輯思維發(fā)展，但他們的抽象邏輯思維仍然在很大程度上受感性經(jīng)驗(yàn)的影響。因此，教師應(yīng)該設(shè)置恰當(dāng)?shù)纳罨榫?，其一可以激發(fā)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的熱情，其二可以引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提取問(wèn)題的基本特征，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象、分解、建模、制定方案，培養(yǎng)他們利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的交互性思維能力。

2.強(qiáng)化流程圖設(shè)計(jì)和算法比較，突顯問(wèn)題解決過(guò)程的抽象化和方法多樣性

“本質(zhì)與變式”特征強(qiáng)調(diào)教學(xué)要著眼學(xué)科的基本思想和基本方法。（郭華，2021）抽象是計(jì)算思維的本質(zhì)之一，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)把實(shí)際問(wèn)題抽象化處理。流程圖是實(shí)現(xiàn)問(wèn)題抽查處理的關(guān)鍵，有利于學(xué)生自我構(gòu)建知識(shí)，提升能力。由于中學(xué)學(xué)生認(rèn)知水平比較低，還處于發(fā)展階段，教師需要在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中“給學(xué)生扶一把”，加強(qiáng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)方法的指導(dǎo)，特別是利用流程圖來(lái)提高對(duì)程序的認(rèn)識(shí)。在此階段，教師將時(shí)間交給了學(xué)生，學(xué)生可以以自己的學(xué)習(xí)方式，結(jié)合教師提供的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主探究，設(shè)計(jì)程序運(yùn)行的流程圖。在自主學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以邊做邊學(xué)，可以先學(xué)后做，也可以先做后學(xué)，遇到學(xué)習(xí)疑難可以查閱課堂相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容知識(shí)，也可以觀看教師在學(xué)習(xí)平臺(tái)上提供的學(xué)習(xí)微視頻。這些微視頻都是教師依據(jù)先進(jìn)教育理念，精心設(shè)計(jì)的，能直觀形象地幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)方法步驟原理等知識(shí)。教師可以讓學(xué)生養(yǎng)成查閱課本、觀看微課、請(qǐng)教同學(xué)等這些學(xué)習(xí)方法，從而良好的求知習(xí)慣。

在描述算法的時(shí)候，教師允許不同學(xué)生有不同的解題思路，并充分開(kāi)展討論，比較不同算法的優(yōu)越性。教師指導(dǎo)學(xué)生時(shí)候注意，強(qiáng)調(diào)算法不是單一的，解決問(wèn)題的辦法有很多，需要采取最合適的方法。并對(duì)數(shù)學(xué)方法和信息技術(shù)解決問(wèn)題的方法進(jìn)行比較，充分領(lǐng)會(huì)信息技術(shù)解決問(wèn)題的靈活性。

3.以項(xiàng)目貫穿教學(xué)，在問(wèn)題解決中培養(yǎng)計(jì)算思維

單一的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)往往知識(shí)內(nèi)容比較多，也比較枯燥，學(xué)生學(xué)了程序設(shè)計(jì)不能應(yīng)用，因此總是處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。而計(jì)算思維的培養(yǎng)，要求學(xué)生要主動(dòng)探究問(wèn)題解決方案，分析問(wèn)題，形成解決方案。“活動(dòng)與體驗(yàn)”是指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)的根本特征。這一特征強(qiáng)調(diào)學(xué)生作為主體的主動(dòng)活動(dòng)，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。（郭華，2021）為了讓學(xué)生作為主體全部身心投入程序設(shè)計(jì)活動(dòng)中，教師可以通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)：首先是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是源于真實(shí)問(wèn)題的，學(xué)生更有興趣利用所學(xué)的知識(shí)去解決問(wèn)題；其次，通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生主動(dòng)去分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，養(yǎng)成合作學(xué)習(xí)的習(xí)慣；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)屬于開(kāi)放型任務(wù)，任務(wù)自由度高，學(xué)生發(fā)揮空間較大，對(duì)學(xué)生的能力提升有很大幫助。

教師充當(dāng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，保證項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)有序進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)大家都不能解決的問(wèn)題時(shí)，教師及時(shí)點(diǎn)撥提示；當(dāng)學(xué)生表現(xiàn)良好時(shí)，教師及時(shí)表?yè)P(yáng)激勵(lì)，以保證學(xué)生有充足和持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，驅(qū)動(dòng)學(xué)生繼續(xù)向前學(xué)習(xí)，保證學(xué)習(xí)活動(dòng)順利進(jìn)行。每一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示，并介紹自己學(xué)習(xí)過(guò)程；讓學(xué)生提出自主學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的疑難問(wèn)題，并讓大家對(duì)這些問(wèn)題就行討論，發(fā)表自己的意見(jiàn)。教師將課堂還給學(xué)生，只是作為課堂活動(dòng)的監(jiān)督者和學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，在學(xué)生探索前進(jìn)遇到困難時(shí)，教師需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提供有效的指導(dǎo)和幫助，對(duì)他們進(jìn)行啟發(fā)和誘導(dǎo)，致使其朝著正確的方向探尋合適的辦法解決問(wèn)題。

4.優(yōu)化評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一體化

深度學(xué)習(xí)指出評(píng)價(jià)目標(biāo)與要求的設(shè)計(jì)應(yīng)該先于教學(xué)實(shí)施，與教學(xué)設(shè)計(jì)一體化進(jìn)行。程序設(shè)計(jì)教學(xué)要求學(xué)習(xí)任務(wù)應(yīng)該與評(píng)價(jià)任務(wù)整合，過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)并重。目前，已經(jīng)有多個(gè)地區(qū)開(kāi)展了中學(xué)信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平考試。從評(píng)價(jià)的角度看，除了結(jié)果評(píng)價(jià)，教師還要重視過(guò)程性評(píng)價(jià)。建立良好的課堂評(píng)價(jià)和作業(yè)評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)、學(xué)習(xí)過(guò)程及學(xué)習(xí)成果及時(shí)評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生不斷上進(jìn)的動(dòng)力，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的信心。運(yùn)用自評(píng)、互評(píng)、他評(píng)的多維評(píng)價(jià)，技能增強(qiáng)評(píng)價(jià)效果，又能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的能力，提高元認(rèn)知的能力。

評(píng)價(jià)情境要貼近學(xué)生學(xué)習(xí)和生活，反應(yīng)真實(shí)問(wèn)題。評(píng)價(jià)主體體現(xiàn)多元性，鼓勵(lì)教師、學(xué)生和家長(zhǎng)一起參與，學(xué)生參與評(píng)價(jià)結(jié)果的判斷和解釋過(guò)程。評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)全面性，注重學(xué)生思維過(guò)程、情感態(tài)度等發(fā)展?fàn)顩r。如每一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示，并介紹自己學(xué)習(xí)過(guò)程；其他同學(xué)可以對(duì)其成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、質(zhì)疑，提出修改意見(jiàn)等。教師充當(dāng)項(xiàng)目交流展示活動(dòng)的組織者，保證討論交流有序進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)大家都不能解決的問(wèn)題時(shí)，教師及時(shí)點(diǎn)撥提示；當(dāng)學(xué)生表現(xiàn)良好時(shí)，教師及時(shí)表?yè)P(yáng)激勵(lì)，以保證學(xué)生有充足和持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣，驅(qū)動(dòng)學(xué)生繼續(xù)向前學(xué)習(xí)。

（三）指向深度學(xué)習(xí)的中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)

因此，指向深度學(xué)習(xí)的中學(xué)信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)，是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的程序設(shè)計(jì)主題，全身心的參與，體驗(yàn)成功，培養(yǎng)計(jì)算思維能力的程序?qū)W習(xí)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生掌握計(jì)算科學(xué)的核心知識(shí)，培養(yǎng)計(jì)算思維能力，形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，正確的價(jià)值觀，成為未來(lái)社會(huì)所需要的人才。

三、基于計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)的中學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)策略

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的中學(xué)生程序設(shè)計(jì)教學(xué)策略流程圖

Python分支語(yǔ)句教學(xué)流程

在深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，中學(xué)的程序設(shè)計(jì)課堂要關(guān)注學(xué)生有沒(méi)有在教師引領(lǐng)下，“圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題”，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展?；谝陨蠈?duì)中學(xué)信息技術(shù)課堂的認(rèn)知，在程序設(shè)計(jì)教學(xué)策略的設(shè)計(jì)中應(yīng)該更重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，重視過(guò)程性評(píng)價(jià)，重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)?；谟?jì)算機(jī)思維培養(yǎng)的中學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)策略流程如左圖所示。

教學(xué)流程分為六部分，每一步都是圍繞深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)，開(kāi)展學(xué)習(xí)。第一步，創(chuàng)設(shè)情境，需求分析。創(chuàng)設(shè)生活化問(wèn)題情境，提出問(wèn)題，分析利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的方案。第二步，抽象描述，算法設(shè)計(jì)。把生活化問(wèn)題抽象出來(lái)，分析問(wèn)題解決的思路和步驟，并描述算法。第三步，交流算法，設(shè)計(jì)流程。教師引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展討論，交流算法。在深入理解算法后，畫出程序的流程圖。前三步都充分考慮到設(shè)置生活化學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生利用程序解決實(shí)際生活中問(wèn)題；考慮到學(xué)生思維的進(jìn)階性，充分開(kāi)展分析和討論交流。第四步，解決問(wèn)題，編程實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下編寫程序，調(diào)試運(yùn)行并解決問(wèn)題，教師巡查解答學(xué)生存在的問(wèn)題。第五步，成果展示，交流評(píng)價(jià)。教師展示學(xué)生的程序，學(xué)生開(kāi)展討論和評(píng)價(jià)。通過(guò)互相評(píng)價(jià)，進(jìn)一步完善程序。第六步，課堂小結(jié)，拓展延伸。教師小結(jié)這節(jié)課的內(nèi)容，并布置課堂練習(xí)給學(xué)生進(jìn)行拓展訓(xùn)練。后面三步根據(jù)深度學(xué)習(xí)需要，考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)個(gè)性特點(diǎn)以及學(xué)生參與課堂的主動(dòng)性要求，給與學(xué)生更多的自主編程實(shí)現(xiàn)的時(shí)間和開(kāi)展互助評(píng)價(jià)時(shí)間。按照教學(xué)流程，基于深度學(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)課堂，學(xué)生在教師指導(dǎo)下全身心的參與程序教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)自主學(xué)習(xí)合作學(xué)習(xí)，有效培養(yǎng)計(jì)算思維能力，獲得全面發(fā)展的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。一部分對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)有偏好的學(xué)生將脫穎而出，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。

四、案例分析

下文以中學(xué)程序設(shè)計(jì)中分支語(yǔ)句教學(xué)為例，對(duì)應(yīng)用該策略培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行具體的分析，具體的教學(xué)流程如上表所示。通過(guò)以上例子可以看到，教師在深度學(xué)習(xí)的理論指導(dǎo)下，通過(guò)選擇貼近學(xué)生生活中的程序問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生探究的興趣。在教學(xué)過(guò)程中教師引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算科學(xué)的概念來(lái)解決問(wèn)題，開(kāi)展思路分析，算法分析，制作問(wèn)題解決的流程圖。通過(guò)課堂過(guò)程性記錄和評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生積極參與思考過(guò)程?！皣@著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題”，學(xué)生全身心積極參與、體驗(yàn)成功、計(jì)算思維獲得發(fā)展。

五、結(jié)語(yǔ)

時(shí)代飛速發(fā)展，信息技術(shù)日新月異，學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)也越來(lái)越重要。程序設(shè)計(jì)教學(xué)也不能停留教師教學(xué)生學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的課堂層面，應(yīng)更重視培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，注重引導(dǎo)學(xué)生理解生活中的程序知識(shí)和原理，發(fā)展學(xué)生應(yīng)用程序設(shè)計(jì)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。特別是深度學(xué)習(xí)理論下，如何設(shè)計(jì)貼近學(xué)生的主題，引導(dǎo)學(xué)生全身心投入到程序設(shè)計(jì)課堂，實(shí)現(xiàn)高效課堂和學(xué)生個(gè)性發(fā)展。在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中堅(jiān)持計(jì)算思維培養(yǎng)，提高學(xué)生在信息社會(huì)中生存、發(fā)展與創(chuàng)新的能力，為社會(huì)培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才。