邱瑀楠 鐘曉燕 瞿堃

摘要 深度學(xué)習(xí)是落實(shí)信息技術(shù)核心素養(yǎng)的必由之路，文章以“用計(jì)算機(jī)解決問題”一課為例，探索了破解信息技術(shù)課程教學(xué)困境的路徑，即：課標(biāo)為憑，把控全局，精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)內(nèi)容；推理歸納，應(yīng)用遷移，建構(gòu)知識(shí)體系；創(chuàng)設(shè)情境，貼近生活，提升學(xué)習(xí)興趣；項(xiàng)目探究，深度互動(dòng)，顯化計(jì)算思維；拓展延伸，打破定式，發(fā)展創(chuàng)新能力。從而有效實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)教學(xué)從技能灌輸?shù)臏\表學(xué)習(xí)到指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí)；核心素養(yǎng)；信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.15.040

1問題的提出

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)是知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀的綜合體現(xiàn)，包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面。在“新課程新教材”的不斷推進(jìn)下，深度學(xué)習(xí)理論成為廣大教育學(xué)者研究的焦點(diǎn)，被視作落實(shí)信息技術(shù)核心素養(yǎng)的必由之路。深度學(xué)習(xí)與被動(dòng)僅停留在識(shí)記層面的淺層學(xué)習(xí)相對(duì)，是學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)在理解的基礎(chǔ)上，批判性地學(xué)習(xí)新知識(shí)新思想，將其與已有知識(shí)結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)并能根據(jù)需要遷移應(yīng)用到其他場(chǎng)景中的另一種學(xué)習(xí)形態(tài)和方式。

作為一線信息技術(shù)教師，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)、以深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，開展教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的提質(zhì)增效。說易做難，縱觀當(dāng)下的信息技術(shù)課程教學(xué)，普遍以教師為主導(dǎo)、知識(shí)中心的技能灌輸為主要教學(xué)形式。教師由于在思想上不信任學(xué)生，導(dǎo)致在行動(dòng)上無法真正“放手”。在此困境下，筆者以“用計(jì)算機(jī)解決問題”這一高中市級(jí)公開課為例，探索破解信息技術(shù)課程教學(xué)困境的路徑，以期為相關(guān)教育教學(xué)研究者提供參考和借鑒。

2從淺表學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變

2.1從“經(jīng)驗(yàn)之談”轉(zhuǎn)向“課標(biāo)引領(lǐng)”：學(xué)習(xí)內(nèi)容的定位轉(zhuǎn)變

信息技術(shù)學(xué)科的課本有別于高考科目，它沒有考綱約束且涉獵廣泛，這給教師提供了自由發(fā)揮的空間。因此，教師在針對(duì)同一學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)，往往因個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不同導(dǎo)致學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定千差萬(wàn)別，進(jìn)而使得學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度廣度也各不相同。深度學(xué)習(xí)視域下，在開展教學(xué)設(shè)計(jì)前首先要明確具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這不是由教師的經(jīng)驗(yàn)來決定的，而應(yīng)當(dāng)以《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》為憑，依據(jù)其學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)業(yè)要求中的具體描述準(zhǔn)確定位學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度與廣度。

在“用計(jì)算機(jī)解決問題”一課中，課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出學(xué)習(xí)者應(yīng)能依據(jù)問題解決的需要，設(shè)計(jì)和表示簡(jiǎn)單算法；掌握一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本知識(shí)，利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單算法，解決實(shí)際問題。分析要求、結(jié)合課本可以看出，作為“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”模塊的第一課，通過學(xué)習(xí)本節(jié)課學(xué)生要能理解用計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程，并依據(jù)該過程解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用遷移。進(jìn)一步剖析這句話，有兩個(gè)需要關(guān)注的點(diǎn)。第一，何為“理解”？不是簡(jiǎn)單地復(fù)述、背誦，而是能遵循、運(yùn)用該過程解決實(shí)際問題，將“理解”可視化。第二，需要設(shè)置何種“難度”的問題？應(yīng)當(dāng)是生活或?qū)W習(xí)中的簡(jiǎn)單問題，必要時(shí)可以對(duì)場(chǎng)景、功能等條件進(jìn)行限定，簡(jiǎn)化問題的復(fù)雜程度。

2.2從“死記硬背”轉(zhuǎn)向“推理歸納”：概念理解模式的轉(zhuǎn)變

高中信息技術(shù)學(xué)科的概念多為高度概括的定性描述。如果教師僅僅采用講解、誦讀的方式讓學(xué)生記憶，這樣未經(jīng)深入思考的被動(dòng)灌輸只能帶來表面化的認(rèn)識(shí)，很難讓學(xué)生真正內(nèi)化概念并將其應(yīng)用到實(shí)際問題的解決中。任何一個(gè)知識(shí)都不是孤立存在的，應(yīng)將其與已有知識(shí)結(jié)構(gòu)建立聯(lián)結(jié)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將未知的概念與已知的概念類比，分析異同點(diǎn)，進(jìn)而推理歸納未知概念。在課例中，用計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程對(duì)尚未接觸過編程的學(xué)生而言較為抽象，可以通過類比生活中解決問題的一般過程幫助學(xué)生理解。

【情境1】同學(xué)們平時(shí)有玩過密室逃脫嗎？密室逃脫最主要的一項(xiàng)任務(wù)就是破解密碼。請(qǐng)大家觀看《密室大逃脫》片段，結(jié)合自身經(jīng)歷分析總結(jié)破解密碼需要經(jīng)歷哪幾步？分別是什么？

【小組討論1】觀看、討論并總結(jié)破解密碼的基本步驟。

【小組發(fā)言】①明確什么類型的密碼——分析問題；②尋找線索——尋找解決問題的方法；③確定密碼并進(jìn)行嘗試——結(jié)果驗(yàn)證；④如果第三步結(jié)果有誤則需要重復(fù)執(zhí)行第二、三步尋找其他方法并進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證，直至找到正確密碼。

【教師】這就是生活中解決問題的一般過程，計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程和生活中解決問題的過程一樣嗎？有何異同呢？請(qǐng)同學(xué)們觀看機(jī)器人密室逃脫片段，回答上述問題。

【小組討論2】類比生活中解決問題的過程與計(jì)算機(jī)解決問題的過程有何異同，討論并總結(jié)計(jì)算機(jī)破解密碼的基本步驟。

【小組發(fā)言2】相同點(diǎn)：都需要分析問題，尋找方法并進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證；不同點(diǎn)：破解密碼的方法是通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行，且破解思路與人力破解思路不一樣，計(jì)算機(jī)可以“暴力破解”。

【小組討論3】人力破解是大腦命令，手來執(zhí)行；計(jì)算機(jī)破解我們?cè)摻o它怎樣的命令才能讓計(jì)算機(jī)聽懂呢？直接發(fā)出“開鎖”指令可行嗎？請(qǐng)大家思考并盡可能細(xì)化“開鎖”指令。

【小組發(fā)言3】只說“開鎖”無法成功破解密碼，需要更加明確的指令，我們?cè)O(shè)計(jì)的“開鎖”指令。

【小結(jié)2】大家設(shè)計(jì)的開鎖指令雖然還不太完善，但是已經(jīng)初具模型。細(xì)化開鎖指令這一步可以歸納為設(shè)計(jì)算法，算法設(shè)計(jì)完成后還需運(yùn)用編程語(yǔ)言將其寫成計(jì)算機(jī)能讀懂的指令，最終才能開鎖成功，這就是與生活中解決問題過程的區(qū)別。

2.3從“知識(shí)性”轉(zhuǎn)向“本源性”：學(xué)習(xí)探究的視角轉(zhuǎn)變

高中階段不要求學(xué)生的信息技術(shù)水平要達(dá)到“高精尖”，更注重對(duì)學(xué)生信息意識(shí)、計(jì)算思維等核心素養(yǎng)的培育，關(guān)注其能否學(xué)以致用。因此，學(xué)習(xí)探究的視野應(yīng)當(dāng)包括知識(shí)本身及其應(yīng)用場(chǎng)景。教學(xué)過程中，教師可先選取貼近學(xué)生生活本源的場(chǎng)景，讓學(xué)生“看得到、用得上”。

本課例中，選取紅綠燈作為探究項(xiàng)目，一方面緊貼生活實(shí)際能激發(fā)學(xué)生的探究熱情；另一方面，紅綠燈看似簡(jiǎn)單，但在算法設(shè)計(jì)時(shí)，亮燈持續(xù)時(shí)間這一關(guān)鍵要素很容易被學(xué)生忽略，學(xué)生在依據(jù)算法編程調(diào)試后會(huì)發(fā)現(xiàn)問題。在這個(gè)反復(fù)修改算法、編程調(diào)試的過程中，學(xué)生能深切體會(huì)計(jì)算機(jī)解決問題的過程并對(duì)“明確的指令”加深理解。

【情境2】計(jì)算機(jī)暴力開鎖，通過強(qiáng)大運(yùn)算能力替代了人力破解。除此之外，在大家上學(xué)的路上有很多機(jī)械重復(fù)性的工作由計(jì)算機(jī)控制，它們節(jié)省了人力資源、提高了效率，請(qǐng)同學(xué)們找一找？

【學(xué)生】自動(dòng)開關(guān)門、電梯、紅綠燈、校園鈴聲……

【教師】我們今天就從紅綠燈入手，來剖析一下計(jì)算機(jī)是如何控制紅綠燈的。

2.4從“結(jié)果導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“過程設(shè)計(jì)”：項(xiàng)目活動(dòng)的關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)變

在應(yīng)試教育下，學(xué)生對(duì)成績(jī)的關(guān)注遠(yuǎn)大于學(xué)習(xí)過程。這與深度學(xué)習(xí)的思想相悖，學(xué)習(xí)結(jié)果依賴于過程中的每一步，將思維過程可視化有助于學(xué)習(xí)者倒查自身存在的問題，提升元認(rèn)知水平。

【問題1】播放紅綠燈的演變歷史，思考紅綠燈的工作原理是什么？

【學(xué)生】固定計(jì)時(shí)信號(hào)燈。

【任務(wù)1】設(shè)計(jì)綠燈變紅燈的方案并編程調(diào)試配備教具燈框、紅燈、綠燈，編程提供各種編好的功能模塊。

【學(xué)生1】我們組最開始的方案是綠燈亮—紅燈亮，但是在編程調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)綠燈只閃了一下就變成紅燈了；檢查方案后發(fā)現(xiàn)，我們沒有給綠燈設(shè)置持續(xù)時(shí)間，后來我們?cè)跓袅梁竺婕由狭顺掷m(xù)顯示模塊，就成功了。

【學(xué)生2】我們組和上一組一樣，而且我們發(fā)現(xiàn)修改light.color里的參數(shù)可以更改紅綠燈的顏色，light.circle可以改變紅綠燈的大小。

在該環(huán)節(jié)，學(xué)生的表現(xiàn)給了筆者不小的驚喜。以往學(xué)生總是疲于思考、任務(wù)完成率很低，但從這節(jié)課可以看出學(xué)生其實(shí)具備一定的自主探究和實(shí)踐能力，只要提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)“腳手架”，他們完全可以通過項(xiàng)目探究的方式學(xué)會(huì)并運(yùn)用知識(shí)解決問題。

2.5從“一筆帶過”轉(zhuǎn)向“遷移創(chuàng)新”：拓展延伸的方式轉(zhuǎn)變

在基礎(chǔ)夯實(shí)的基礎(chǔ)上拓展延伸是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的重要手段，但這一部分在教學(xué)中常常以師生口頭問答的形式被一筆帶過，這就失去了深度學(xué)習(xí)的價(jià)值。在課例中，筆者讓學(xué)生在簡(jiǎn)易版紅綠燈的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，在綠燈變紅燈中間加入“黃燈閃爍”?？此坪?jiǎn)單，但僅利用已知編程模塊如何實(shí)現(xiàn)黃燈“閃爍”呢？這就需要學(xué)生開動(dòng)腦筋，打破思維定式，進(jìn)而發(fā)展遷移創(chuàng)新的能力。

【任務(wù)2】請(qǐng)為簡(jiǎn)易版紅綠燈改造升級(jí)，加入“黃燈閃爍”功能。力所能及的小組在此基礎(chǔ)上為紅綠燈添加更多的功能設(shè)置。

【學(xué)生】我們組實(shí)現(xiàn)了“黃燈閃爍”。一開始想要用清屏模塊讓黃燈消失再出現(xiàn)，結(jié)果失敗了。然后我們觀察紅綠燈背景板，發(fā)現(xiàn)背景板是白色的，那么黃燈消失就可以用白燈出現(xiàn)來代替，這樣黃色―白色―黃色―白色，就可以實(shí)現(xiàn)閃爍的效果了。

本節(jié)課以深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，在學(xué)習(xí)內(nèi)容方面從“經(jīng)驗(yàn)之談”轉(zhuǎn)向“課標(biāo)引領(lǐng)”實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位；在概念學(xué)習(xí)方面從“死記硬背”轉(zhuǎn)向“推理歸納”便于理解內(nèi)化；在學(xué)習(xí)探究方面從“知識(shí)性”轉(zhuǎn)向“本源性”鍛煉知識(shí)應(yīng)用能力；在項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)方面從“結(jié)果導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“過程設(shè)計(jì)”發(fā)展計(jì)算思維；在拓展延伸方面從“一筆帶過”轉(zhuǎn)向“遷移創(chuàng)新”培養(yǎng)創(chuàng)新能力。這為我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)課程教學(xué)中實(shí)現(xiàn)從淺表學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變提供了具體抓手和切入點(diǎn)，打破信息技術(shù)課程技能灌輸?shù)蔫滂?，課堂活而有序、活而有效。教師從講授主體轉(zhuǎn)為“導(dǎo)演”，引導(dǎo)學(xué)生不斷積極探索、深入思考。

3基于深度學(xué)習(xí)理論的信息技術(shù)教學(xué)反思

3.1合理設(shè)置任務(wù)，關(guān)注思維過程的體現(xiàn)

核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的深度學(xué)習(xí)，重點(diǎn)關(guān)注思維的培養(yǎng)，結(jié)合教學(xué)評(píng)一致性的原則，教師設(shè)置的學(xué)習(xí)任務(wù)要關(guān)注思維過程的體現(xiàn)。可以采用流程圖、思維導(dǎo)圖等工具將學(xué)生所想具象在紙面上，幫助學(xué)生梳理頭腦中紛繁復(fù)雜的思維過程，排除其他干擾因素，促進(jìn)思考與反思。

3.2基于現(xiàn)實(shí)的有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)探究

深度學(xué)習(xí)并非對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容深度廣度的探尋，而是學(xué)習(xí)主體在真實(shí)情境下積極完成具有挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)的過程。只有在學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展對(duì)比性、遷移性的探究，才能產(chǎn)生思維碰撞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的聯(lián)結(jié)、內(nèi)化、重組。

4結(jié)語(yǔ)

筆者以“用計(jì)算機(jī)解決問題”一課為例，探索打破信息技術(shù)教育教學(xué)“技能灌輸”困局的方法路徑，即：借助課標(biāo)把控學(xué)習(xí)內(nèi)容；采用類比―推理―歸納的方式促進(jìn)概念理解與應(yīng)用遷移；選取貼近生活的真實(shí)情境二次創(chuàng)改激發(fā)學(xué)習(xí)熱情；通過深度互動(dòng)的項(xiàng)目探究顯化計(jì)算思維；鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新、動(dòng)手實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的提升。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)學(xué)科從機(jī)械的知識(shí)灌輸?shù)臏\層學(xué)習(xí)到以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標(biāo)的深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。這是深度學(xué)習(xí)理論在信息技術(shù)課程中應(yīng)用的真實(shí)案例與實(shí)踐探索，期望這一實(shí)踐探索能為同類研究提供參考與借鑒。

基金項(xiàng)目：西南大學(xué)繼續(xù)教育研究項(xiàng)目“基于人工智能的在線學(xué)習(xí)交互策略研究”。

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