例談高中信息技術(shù)課程深度學(xué)習(xí)與計(jì)算思維培養(yǎng) 論文

例談高中信息技術(shù)課程深度學(xué)習(xí)與計(jì)算思維培養(yǎng)摘要：信息技術(shù)作為高中階段諸多課程當(dāng)中的一門基礎(chǔ)性學(xué)科，在教學(xué)過程中著重培育學(xué)生計(jì)算思維能力對其掌握更多信息技術(shù)乃至其他學(xué)科知識(shí)，構(gòu)成較強(qiáng)的信息技術(shù)綜合應(yīng)用能力有著很大的幫助。在課堂教學(xué)過程中，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)是有效且快速培養(yǎng)其計(jì)算思維等學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。因此，文章將主要從闡述深度學(xué)習(xí)的含義、如何開展深度學(xué)習(xí)，以及通過實(shí)例體驗(yàn)深度學(xué)習(xí)與學(xué)生計(jì)算思維能力的構(gòu)建等三個(gè)部分進(jìn)行探究分析。關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù)；深度學(xué)習(xí)；計(jì)算思維一、深度學(xué)習(xí)的含義和特征1．深度學(xué)習(xí)是指向?qū)W生的學(xué)習(xí)基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)使課堂教學(xué)過程充分發(fā)生，同時(shí)也使學(xué)習(xí)過程更具有深度。深度學(xué)習(xí)提出以大單元型教學(xué)縱貫始末，以項(xiàng)目型學(xué)習(xí)串起主要知識(shí)內(nèi)容，從而在宏觀層次的教學(xué)過程和微觀層次的課程間，構(gòu)建起學(xué)科知識(shí)層次相互連接、有機(jī)結(jié)合的教學(xué)思想。深度學(xué)習(xí)不但要關(guān)注達(dá)到基本的專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)和能力素質(zhì)，同時(shí)對學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和形成機(jī)理也進(jìn)行了闡明。深度學(xué)習(xí)是踐行當(dāng)前立德樹人根本任務(wù)，提高和發(fā)展學(xué)生綜合素養(yǎng)的重要途徑。2.深度學(xué)習(xí)五大特征(1)聯(lián)想與建構(gòu)深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)要以建構(gòu)的、遷移的方式去學(xué)習(xí)，是其重要特征。教師要對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總體規(guī)劃、總體設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生全方位掌控知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。(2)活動(dòng)與體驗(yàn)這是深度學(xué)習(xí)的核心特點(diǎn)，闡述的是深度學(xué)習(xí)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制問題?！盎顒?dòng)”是指以學(xué)生為核心的主動(dòng)活動(dòng)；“體驗(yàn)”是指學(xué)生在學(xué)習(xí)中生發(fā)的內(nèi)在體驗(yàn)。教師要能夠在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)出能夠讓學(xué)生全身心沉浸式的學(xué)習(xí)活動(dòng)。(3)本質(zhì)與變式這是如何處理學(xué)習(xí)內(nèi)容(學(xué)習(xí)主體)才能夠把控知識(shí)的本質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)遷移的問題。教師要善于把握教學(xué)內(nèi)容并適當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，給學(xué)生提供具有意義的學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生深入掌握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系與本質(zhì)。(4)遷移與應(yīng)用在深度教學(xué)活動(dòng)過程中，強(qiáng)調(diào)模擬社會(huì)實(shí)踐，它解決的是如何將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生綜合實(shí)踐能力的問題?！斑w移”是表征學(xué)習(xí)的發(fā)生，“應(yīng)用”則是遷移的重要特征之一，同時(shí)也是檢測學(xué)習(xí)結(jié)果的最好途徑。(5)價(jià)值與評價(jià)回答的是教學(xué)的意義與最終目的的問題，即教學(xué)是培養(yǎng)人的社會(huì)活動(dòng)，要以人的成長為目標(biāo)?！皟r(jià)值與評價(jià)”隱含在教學(xué)過程的各個(gè)過程、各個(gè)環(huán)節(jié)的所有活動(dòng)中。二、課堂如何有效開展深度學(xué)習(xí)首先，要制定素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在高中階段的信息技術(shù)學(xué)習(xí)中，為了確?？茖W(xué)實(shí)施教育教學(xué)過程，促使學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)，作為教師，首先必須要正確認(rèn)知信息技術(shù)的內(nèi)涵和學(xué)科核心素養(yǎng)，要以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，制定有效的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對學(xué)生進(jìn)行有意識(shí)有目的的引導(dǎo)，充分發(fā)揮創(chuàng)造精神、創(chuàng)新理念，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，從而促使課程與實(shí)際生活關(guān)聯(lián)起來，幫助學(xué)生更深度地學(xué)習(xí)。其次，要通過單元整體設(shè)計(jì)，將核心知識(shí)結(jié)構(gòu)化。在高中信息技術(shù)課程教學(xué)過程中，要首先全面整體把握新教材所呈現(xiàn)的新課程標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)知識(shí)的形成規(guī)律、內(nèi)在的聯(lián)系，將信息技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和重新組合，以小項(xiàng)目形式構(gòu)建新的教學(xué)單元和教學(xué)模塊，通過對新的教學(xué)單元的學(xué)習(xí)，掌握必備的知識(shí)，從而形成必備的能力，有效完成整體單元教學(xué)目標(biāo)。最后，要注重構(gòu)建真實(shí)情境，讓學(xué)生在全身心參與學(xué)習(xí)活動(dòng)中提高計(jì)算思維能力。為此，教師在信息教學(xué)的過程中需要選取真實(shí)且有意義的生活案例，可以基于學(xué)生原有學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，也可以基于知識(shí)的主題學(xué)習(xí)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情境，以生活情境為問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)科大概念轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的基本問題，在實(shí)例情境中培養(yǎng)學(xué)生能動(dòng)的思維能力，取替枯燥的理論知識(shí)講解，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，幫助學(xué)生在信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)中找到學(xué)習(xí)的樂趣。同時(shí)，在進(jìn)行案例教學(xué)的過程中要具有一定的代入感,只有將案例的整體過程在教學(xué)過程中充分地展示出來,才能最大程度上吸引學(xué)生的注意力。信息技術(shù)課程是一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生只有通過自己的親身經(jīng)歷才能夠獲得深度學(xué)習(xí)的體驗(yàn)感。三、以深度學(xué)習(xí)導(dǎo)向的課堂教學(xué)典型案例分析通過以上分析，作為教師，在教學(xué)過程中要想真正培育出學(xué)生計(jì)算思維等相關(guān)核心素養(yǎng)，就必須設(shè)計(jì)出能以深度學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的課堂教育教學(xué)活動(dòng)。下面通過教科版必修一第四單元教學(xué)中枚舉算法的學(xué)習(xí)為例來進(jìn)行探索和分析具體實(shí)施過程。票據(jù)上注明了一個(gè)4位數(shù)字組成的編號(hào)，但有部分編號(hào)被污染，無法進(jìn)行核對。其中分別有張王李等三人對編號(hào)回憶如下，張說：“票據(jù)編號(hào)的前兩位數(shù)字相同，且已知不是零”；王說：“票據(jù)編號(hào)的最后兩位數(shù)字是相同的，但與前兩位不同”；李說：“票據(jù)編號(hào)恰巧是一個(gè)整數(shù)的平方”。如果以上回憶都為真，請根據(jù)以上回答，找到線索推斷出編號(hào)。1．分析界定問題，對復(fù)雜問題進(jìn)行分解已知條件或輸入：票據(jù)組成的編號(hào)是4位數(shù)；前兩位數(shù)字相同，且不是零；后兩位數(shù)字相同，但與前兩位不同；票據(jù)編號(hào)是一個(gè)整數(shù)的二次方。求解目標(biāo)（輸出）：票據(jù)中的數(shù)字。已知和未知的關(guān)系：要求出的4位數(shù)字組成的編號(hào)必須同時(shí)滿足以上所有的已知條件。2.提取問題特征，進(jìn)行抽象處理，并能用合理的方式表達(dá)根據(jù)第1、2、3個(gè)條件，這個(gè)四位數(shù)可以表示為：AABB，其中A不等于0，A不等于B；根據(jù)條件4，AABB又恰巧一個(gè)整數(shù)的二次方。3.根據(jù)抽象的特征，運(yùn)用合理的算法描述問題解決方案通過問題分析可知，只要列舉出AABB這4位數(shù)字中A和B的所有可能組合，同時(shí)確保A不等于B且A不等于0，再驗(yàn)證整數(shù)的二次方問題，就可以得出問題的解。因此，該問題用枚舉算法求解完成是非常合適的。即枚舉1000－9999之間的所有數(shù)AABB，滿足A≠0，A≠B，且AABB開平方是一個(gè)整數(shù)。4.運(yùn)用一種程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行數(shù)據(jù)組織分析處理，實(shí)現(xiàn)問題解決方案importmathforAinrange(1,10):forBinrange(0,10):ifA!=B:k=A*1000+A*100+B*10+Bc=int(math.sqrt(k))ifc*c==k:print(“票據(jù)編號(hào)是：”,k)5.總結(jié)、反思優(yōu)化解決方案并遷移到其他問題解決的過程中小王同學(xué)申請了一個(gè)電子郵箱，設(shè)置的密碼是一個(gè)5位數(shù)。但因?yàn)殚L時(shí)間沒有使用這個(gè)郵箱了，因此小王把這個(gè)密碼給忘了。不過小王同學(xué)知道自己的生日是每年的8月1日，而他媽媽的生日則是9月1日，因此他經(jīng)常把同時(shí)是81和91的倍數(shù)作為密碼使用。同時(shí)小王同學(xué)還記得這個(gè)密碼的中間一位數(shù)字（百位數(shù)）恰好是1。你能設(shè)計(jì)一個(gè)程序幫他找回這個(gè)密碼嗎？（1）分析問題、界定問題，對復(fù)雜問題進(jìn)行分解已知：密碼是由5位數(shù)組成；這個(gè)5位數(shù)字同時(shí)是81和91的倍數(shù)；并且中間一位是1。求解目標(biāo)：找到這個(gè)5位數(shù)的密碼。已知與未知的關(guān)系：要求解的5位數(shù)字密碼必須同時(shí)滿足所有的已知條件。（2）提取問題特征，進(jìn)行抽象處理，并能用合理的方式表達(dá)根據(jù)條件3，假設(shè)這個(gè)5位密碼是ab1cd，這個(gè)5位數(shù)是：x=a*10000+b*1000+1*100+c*10+d，并且x能被81整除，也能被91整除。（3）根據(jù)抽象的特征，設(shè)計(jì)合理的算法形成問題解決方案分別將a從1－9、b從0－9、c從0－9、d從0-9枚舉;計(jì)算x的值；如果x能被81和91整除（x%81==0&&x%91==0）就將x的值打印出來。（4）運(yùn)用一種程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行數(shù)據(jù)組織分析處理，實(shí)現(xiàn)問題解決方案n=0forainrange(1,10):forbinrange(0,10):forcinrange(0,10):fordinrange(0,10):x=a*10000+b*1000+1*100+c*10+difx%81==0andx%91===0:print(x)（5）反思優(yōu)化解決方案并遷移到解決其他問題的過程中這種解決方案用到了枚舉算法，但是用了4重循環(huán)，我們能否用三重、二重、甚至一重循環(huán)解決這個(gè)問題呢？要知道循環(huán)層數(shù)越小程序代碼看起來越簡潔，這是程序優(yōu)化的重要方面，也是計(jì)算思維的重要要素之一。算法二，根據(jù)分析可知這個(gè)五位數(shù)字的最大范圍是從10000到99999，因此我們可以在這個(gè)范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行窮舉，并分解出每一個(gè)數(shù)字的百位數(shù)，檢驗(yàn)它是否為1，再分析判斷此五位數(shù)字是否同時(shí)能被81和91整除即可求出。程序如下：foriinrange(10000,100000):bai=i//100%10ifi%81==0andi%91==0andbai==1:print(i)這種解決方法有效地降低了循環(huán)的層數(shù)，用一重循環(huán)就能解決，但是循環(huán)次數(shù)相比于第一種方法并沒有減少，那還有沒有方法減少循環(huán)次數(shù)呢？算法三，通過分析我們知道，這五位數(shù)字只有同時(shí)是81和91的倍數(shù)，在此范圍內(nèi)有解，不難得出7371是81和91的最小公倍數(shù)，因此我們可以在5位數(shù)組成的數(shù)字中枚舉7371的倍數(shù)，然后提取出它的百位數(shù)字判斷是否為1即可得到答案。程序如下：foriinrange(7371,100000,7371):bai=i//10ifbai==1:print(i)四、實(shí)踐深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生核心素養(yǎng)，教師要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)轉(zhuǎn)變提高學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，教師在教學(xué)過程中應(yīng)從注重碎片化學(xué)科知識(shí)技能的習(xí)得，轉(zhuǎn)變到注重學(xué)生對復(fù)雜、不確定性現(xiàn)實(shí)問題的解決能力；從注重對他人知識(shí)的理解或應(yīng)用，轉(zhuǎn)變到注重學(xué)生綜合運(yùn)用和主動(dòng)創(chuàng)生知識(shí)的能力培養(yǎng)；從關(guān)注學(xué)生學(xué)什么，轉(zhuǎn)變到關(guān)注學(xué)生如何學(xué)習(xí)和學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)；從關(guān)注學(xué)生個(gè)體的自我學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變到關(guān)注學(xué)生能否進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作和有效的溝通與交流。將教科書的教學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槁鋵?shí)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，以核心素養(yǎng)為綱，以學(xué)業(yè)