胡曉環(huán)

摘要：本文對高中信息技術(shù)算法與程序設(shè)計教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了深入分析，并以填涂答題卡系統(tǒng)為例采用項目式學(xué)習(xí)進(jìn)行實證研究，提出了基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，即通過創(chuàng)設(shè)情境、項目驅(qū)動、合作探究、評價反饋、遷移拓展等教學(xué)策略激發(fā)學(xué)生實踐探究、協(xié)作學(xué)習(xí)、思維提升，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；高中信息技術(shù)；算法與程序設(shè)計；教學(xué)策略

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2024）12-0072-04

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和問題解決能力，為學(xué)生適應(yīng)信息化社會的學(xué)習(xí)、工作和生活奠定基礎(chǔ)。所以，一線信息技術(shù)教師開始探索如何實現(xiàn)體現(xiàn)核心素養(yǎng)指向的學(xué)習(xí)方式，“深度學(xué)習(xí)”也因此成為教學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。深度學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)是促進(jìn)高階思維能力的發(fā)展，其可以為算法與程序設(shè)計教學(xué)高階思維培養(yǎng)提供有效的學(xué)習(xí)方式，對信息技術(shù)課堂教學(xué)改進(jìn)有著重要的意義。

內(nèi)涵及關(guān)系

1.信息技術(shù)教學(xué)中深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征是深度思維，在信息技術(shù)教學(xué)中，深度學(xué)習(xí)注重學(xué)生主動參與，要求學(xué)生有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)和興趣，具備自我驅(qū)動的學(xué)習(xí)意識和能力，對信息技術(shù)保持積極的態(tài)度和探究精神。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)對知識的深入理解和應(yīng)用，并通過高階思維的認(rèn)知活動來完成高強(qiáng)度的學(xué)習(xí)，理解各種知識之間的深層次關(guān)系，運(yùn)用所學(xué)的知識處理實際問題。

2.算法與程序設(shè)計教學(xué)內(nèi)容特征

算法與程序設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的核心在于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，學(xué)生通過編程語言的學(xué)習(xí)，能夠理解計算機(jī)如何處理問題，并能夠運(yùn)用算法進(jìn)行問題求解，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容的特征體現(xiàn)如下：

①算法設(shè)計教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重基本概念的講解和算法設(shè)計的邏輯，如排序、查找等常見算法。通過對這些算法的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以理解并掌握如何設(shè)計高效的算法。

②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)算法，如數(shù)組、鏈表、棧、隊列、二叉樹等。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法在實際問題中有著廣泛的應(yīng)用。

③問題解決能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，即引導(dǎo)學(xué)生理解和分析問題，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行求解。

3.二者的關(guān)系

深度學(xué)習(xí)與算法程序設(shè)計教學(xué)二者的關(guān)系是相互促進(jìn)、相輔相成的。在信息技術(shù)教學(xué)中，深度學(xué)習(xí)為算法與程序設(shè)計提供了以批判性思維、問題解決等高階能力為目標(biāo)的有效學(xué)習(xí)方式。通過深度學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，幫助學(xué)生提升編程技巧和解決復(fù)雜問題的能力。而算法與程序設(shè)計為深度學(xué)習(xí)提供了實現(xiàn)基礎(chǔ)。因此，深度學(xué)習(xí)是建立在理解算法的基礎(chǔ)上，通過程序設(shè)計解決實際問題所進(jìn)行的可遷移學(xué)習(xí)，這樣的教學(xué)方式將有助于培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力和實踐能力的信息技術(shù)人才。

策略與實施

深度學(xué)習(xí)的教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)對知識的深入理解，要求教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，設(shè)計符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、有挑戰(zhàn)性的項目教學(xué)活動，將所學(xué)知識與實際問題相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和深度思考。通過創(chuàng)設(shè)情境、項目驅(qū)動、合作探究、評價反饋、遷移拓展等教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力和解決問題的能力。

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣，激活思維，驅(qū)動深度學(xué)習(xí)發(fā)生

為了激發(fā)學(xué)生對算法與程序設(shè)計的興趣，教師可以通過創(chuàng)設(shè)與程序設(shè)計相關(guān)的真實情境，讓學(xué)生在真實情境中學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識。

例如，教師可以讓學(xué)生親歷高二月考技術(shù)學(xué)科答題卡掃描，學(xué)生將答題卡放入掃描儀中，系統(tǒng)便能快速準(zhǔn)確地完成批改，并將掃描結(jié)果實時展示在大屏幕上，每位學(xué)生都能看到自己的答案和排名，這種競技感讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充滿了激情和動力，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣和熱情。本項目將算法與程序設(shè)計教學(xué)和實際生活中的答題卡系統(tǒng)相結(jié)合，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重激活學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生主動探究算法與程序設(shè)計的內(nèi)在規(guī)律和應(yīng)用方法，如設(shè)問：填涂答題卡系統(tǒng)如何準(zhǔn)確識別考生答案？如何確保答題卡系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性？讓學(xué)生在解決答題卡系統(tǒng)項目問題中學(xué)習(xí)和掌握算法與程序設(shè)計，驅(qū)動深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

2.聚焦項目，設(shè)問題鏈，合作探究，引領(lǐng)深度學(xué)習(xí)發(fā)生

在算法與程序設(shè)計中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中。教師可以設(shè)計一系列具有挑戰(zhàn)性和實際意義的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在實踐中探究算法與程序設(shè)計的原理和應(yīng)用。首先，聚焦項目是算法與程序設(shè)計的第一步。教師需要選擇與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的項目，讓學(xué)生在實際操作中掌握知識。例如，在答題卡填涂識別項目中編寫一個判斷圖片中某個信息點(diǎn)是否被填涂的程序項目，在編程語言時，讓學(xué)生更加深入地理解知識，并能夠在實踐中靈活運(yùn)用。其次，設(shè)問題鏈?zhǔn)撬惴ㄅc程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。例如，指導(dǎo)學(xué)生思考如何獲取和儲存信息點(diǎn)區(qū)域不同像素點(diǎn)的顏色信息，再引導(dǎo)他們判斷某個像素點(diǎn)是黑色還是白色等問題。所以，教師需要設(shè)計有邏輯性和層次性的一系列問題，以引領(lǐng)學(xué)生逐步進(jìn)行深度思考。最后，合作探究是算法與程序設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師需要組織學(xué)生進(jìn)行小組合作，共同探究問題解決方案。通過聚焦項目、設(shè)問題鏈、合作探究等方式，學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)和交流，拓寬思路，提高解決問題的能力。項目探究在引領(lǐng)深度學(xué)習(xí)發(fā)生方面發(fā)揮了重要作用，同樣，教師也需要密切關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)狀況和需求，適時調(diào)整教學(xué)策略方法，以便更有效地推動學(xué)生全面發(fā)展，具體的項目式學(xué)習(xí)模式如圖1所示。

3.遷移知識，評價反饋，增強(qiáng)思維，推動深度學(xué)習(xí)發(fā)生

算法與程序設(shè)計學(xué)習(xí)不僅僅是一個簡單的知識傳遞過程，更是一個遷移知識、評價反饋、思維增強(qiáng)和深度學(xué)習(xí)推動的綜合過程。通過引導(dǎo)學(xué)生理解和應(yīng)用算法與程序設(shè)計的原理，鼓勵他們將所掌握的知識運(yùn)用到實際問題中，以此推動知識的遷移（如圖2）。填涂答題卡系統(tǒng)的程序設(shè)計涉及循環(huán)結(jié)構(gòu)算法的應(yīng)用，算法在此場景中的主要應(yīng)用在于對答題卡上的每個答案進(jìn)行逐一掃描和判斷。算法優(yōu)化簡化了代碼的復(fù)雜性，使得程序更加簡潔易懂，提高了程序的效率。算法與程序設(shè)計在優(yōu)化后還具有良好的可擴(kuò)展性，可以方便添加更多的答案和判斷邏輯，使得系統(tǒng)更加靈活和強(qiáng)大。

評價反饋在此教學(xué)過程中起到了重要的作用，教師能夠依據(jù)學(xué)生的任務(wù)進(jìn)展情況、課堂行為及課后練習(xí)的反應(yīng)等數(shù)據(jù)，分析出他們在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，以提供相應(yīng)的指導(dǎo)，并及時做出相應(yīng)的教學(xué)調(diào)整。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究循環(huán)結(jié)構(gòu)與其他算法的綜合應(yīng)用，讓學(xué)生在解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用價值和創(chuàng)新點(diǎn)，讓每個學(xué)生都能在算法與程序設(shè)計中獲得發(fā)展。增強(qiáng)思維是算法與程序設(shè)計的另一個重要目標(biāo)。例如，在學(xué)習(xí)算法與程序設(shè)計時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究算法的變化規(guī)律，讓學(xué)生自主探究、獨(dú)立思考和解決問題，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)算法與程序設(shè)計的本質(zhì)和原理，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，推動深度學(xué)習(xí)和全面發(fā)展。

4.深度挖掘，拓展應(yīng)用，提升思維，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生

在算法與程序設(shè)計教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生深入理解算法的原理。首先，掌握算法的執(zhí)行流程，深度挖掘算法在解決問題中的作用。例如，在解決讀取準(zhǔn)考證號問題時，學(xué)生探索從第一個數(shù)開始，逐個讀取到最后一個數(shù)，從而得出結(jié)果。在這個過程中，學(xué)生不僅學(xué)會了如何使用算法與程序設(shè)計，而且理解了循環(huán)在處理大量重復(fù)操作中的優(yōu)勢。其次，拓展應(yīng)用是提升學(xué)生思維能力的有效途徑。教師可以通過設(shè)計各種實際問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用程序設(shè)計去解決。例如，讓學(xué)生編寫程序求信息點(diǎn)邊界問題等都需要用到算法。通過解決這些問題，學(xué)生不僅能夠更加熟練地運(yùn)用算法與程序設(shè)計，而且能夠提升邏輯思維能力和問題解決能力。最后，提升思維和促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生是算法與程序設(shè)計教學(xué)的最終目標(biāo)。教師應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新精神，引導(dǎo)學(xué)生主動探究、發(fā)現(xiàn)和解決問題，同時，還需要營造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在探索和實踐的過程中，真正理解和掌握信息技術(shù)知識，從而提升信息素養(yǎng)和實踐能力，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)（如圖3）。

成效及思考

1.培養(yǎng)學(xué)生的問題解決與創(chuàng)新思維能力

算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略鼓勵學(xué)生通過實際問題解決來學(xué)習(xí)知識和技能，注重學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和實踐操作。在教學(xué)中，教師通過設(shè)計有挑戰(zhàn)性的編程項目，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

2.增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作溝通能力

算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)作精神。算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略注重學(xué)生之間的合作與交流，鼓勵學(xué)生進(jìn)行小組合作，開展團(tuán)隊項目活動等。這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神、溝通技巧和協(xié)作能力。

3.增強(qiáng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和應(yīng)用能力

算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略以實際項目為基礎(chǔ)，將信息技術(shù)知識與實際應(yīng)用相結(jié)合。學(xué)生在項目實踐中不僅可以掌握基本的信息技術(shù)操作技能，還能了解信息技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用場景。算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，包括信息素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)、合作素養(yǎng)等。通過算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，學(xué)生能夠更深入地理解算法與程序設(shè)計的概念和應(yīng)用，從而更好地掌握相關(guān)知識和技能，這種理解與應(yīng)用能力的提升有助于學(xué)生將在信息技術(shù)學(xué)科中學(xué)習(xí)到的知識遷移到其他學(xué)科和實際生活中。

4.提高教師的教學(xué)水平和研究能力

在算法與程序設(shè)計深度學(xué)習(xí)教學(xué)策略的研究過程中，教師需要不斷探索和研究新的教學(xué)方法和手段，這樣有助于提高教師的教學(xué)水平和研究能力。通過不斷反思和改進(jìn)教學(xué)方法，教師能夠提升自己的教學(xué)水平和研究能力。

結(jié)語

本文對基于深度學(xué)習(xí)的高中信息技術(shù)算法與程序設(shè)計教學(xué)策略進(jìn)行了探討，提出了創(chuàng)設(shè)情境、項目驅(qū)動、合作探究、評價反饋和遷移拓展等教學(xué)策略，這些策略的實施有助于學(xué)生在算法與程序設(shè)計中實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生從項目設(shè)計的角度進(jìn)入學(xué)習(xí)，實現(xiàn)編程思維本質(zhì)的重構(gòu)，提高他們的編程能力和信息素養(yǎng)。在未來的教學(xué)中，教師還需要不斷探索和創(chuàng)新教學(xué)策略，以適應(yīng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)需求和發(fā)展需要。

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