例談高中信息技術課程深度學習與計算思維培養(yǎng) 論文

例談高中信息技術課程深度學習與計算思維培養(yǎng)摘要：信息技術作為高中階段諸多課程當中的一門基礎性學科，在教學過程中著重培育學生計算思維能力對其掌握更多信息技術乃至其他學科知識，構成較強的信息技術綜合應用能力有著很大的幫助。在課堂教學過程中，有意識地引導學生深度學習是有效且快速培養(yǎng)其計算思維等學科核心素養(yǎng)的重要途徑。因此，文章將主要從闡述深度學習的含義、如何開展深度學習，以及通過實例體驗深度學習與學生計算思維能力的構建等三個部分進行探究分析。關鍵詞：高中信息技術；深度學習；計算思維一、深度學習的含義和特征1．深度學習是指向學生的學習基于深度學習的教學使課堂教學過程充分發(fā)生，同時也使學習過程更具有深度。深度學習提出以大單元型教學縱貫始末，以項目型學習串起主要知識內容，從而在宏觀層次的教學過程和微觀層次的課程間，構建起學科知識層次相互連接、有機結合的教學思想。深度學習不但要關注達到基本的專業(yè)基礎素質和能力素質，同時對學習的內涵和形成機理也進行了闡明。深度學習是踐行當前立德樹人根本任務，提高和發(fā)展學生綜合素養(yǎng)的重要途徑。2.深度學習五大特征(1)聯(lián)想與建構深度學習強調要以建構的、遷移的方式去學習，是其重要特征。教師要對學習內容進行總體規(guī)劃、總體設計，從而使學生全方位掌控知識的內在聯(lián)系。(2)活動與體驗這是深度學習的核心特點，闡述的是深度學習的運轉機制問題?！盎顒印笔侵敢詫W生為核心的主動活動；“體驗”是指學生在學習中生發(fā)的內在體驗。教師要能夠在教學過程中設計出能夠讓學生全身心沉浸式的學習活動。(3)本質與變式這是如何處理學習內容(學習主體)才能夠把控知識的本質，從而實現(xiàn)遷移的問題。教師要善于把握教學內容并適當進行轉化，給學生提供具有意義的學習材料，幫助學生深入掌握知識間的內在聯(lián)系與本質。(4)遷移與應用在深度教學活動過程中，強調模擬社會實踐，它解決的是如何將所學知識轉變?yōu)閷W生綜合實踐能力的問題?！斑w移”是表征學習的發(fā)生，“應用”則是遷移的重要特征之一，同時也是檢測學習結果的最好途徑。(5)價值與評價回答的是教學的意義與最終目的的問題，即教學是培養(yǎng)人的社會活動，要以人的成長為目標?！皟r值與評價”隱含在教學過程的各個過程、各個環(huán)節(jié)的所有活動中。二、課堂如何有效開展深度學習首先，要制定素養(yǎng)導向的學習目標。在高中階段的信息技術學習中，為了確?？茖W實施教育教學過程，促使學生開展深度學習，作為教師，首先必須要正確認知信息技術的內涵和學科核心素養(yǎng)，要以學科核心素養(yǎng)為導向，制定有效的學習目標，對學生進行有意識有目的的引導，充分發(fā)揮創(chuàng)造精神、創(chuàng)新理念，培養(yǎng)學生的實踐能力，從而促使課程與實際生活關聯(lián)起來，幫助學生更深度地學習。其次，要通過單元整體設計，將核心知識結構化。在高中信息技術課程教學過程中，要首先全面整體把握新教材所呈現(xiàn)的新課程標準，根據(jù)知識的形成規(guī)律、內在的聯(lián)系，將信息技術的教學內容進行優(yōu)化和重新組合，以小項目形式構建新的教學單元和教學模塊，通過對新的教學單元的學習，掌握必備的知識，從而形成必備的能力，有效完成整體單元教學目標。最后，要注重構建真實情境，讓學生在全身心參與學習活動中提高計算思維能力。為此，教師在信息教學的過程中需要選取真實且有意義的生活案例，可以基于學生原有學習經驗創(chuàng)設情境，也可以基于知識的主題學習內容創(chuàng)設情境，以生活情境為問題導向，引導學生把學科大概念轉化為學習的基本問題，在實例情境中培養(yǎng)學生能動的思維能力，取替枯燥的理論知識講解，充分調動學生的積極性，幫助學生在信息技術課程的學習中找到學習的樂趣。同時，在進行案例教學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過程中充分地展示出來,才能最大程度上吸引學生的注意力。信息技術課程是一門綜合性、實踐性很強的學科，學生只有通過自己的親身經歷才能夠獲得深度學習的體驗感。三、以深度學習導向的課堂教學典型案例分析通過以上分析，作為教師，在教學過程中要想真正培育出學生計算思維等相關核心素養(yǎng)，就必須設計出能以深度學習為導向的課堂教育教學活動。下面通過教科版必修一第四單元教學中枚舉算法的學習為例來進行探索和分析具體實施過程。票據(jù)上注明了一個4位數(shù)字組成的編號，但有部分編號被污染，無法進行核對。其中分別有張王李等三人對編號回憶如下，張說：“票據(jù)編號的前兩位數(shù)字相同，且已知不是零”；王說：“票據(jù)編號的最后兩位數(shù)字是相同的，但與前兩位不同”；李說：“票據(jù)編號恰巧是一個整數(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。1．分析界定問題，對復雜問題進行分解已知條件或輸入：票據(jù)組成的編號是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)編號是一個整數(shù)的二次方。求解目標（輸出）：票據(jù)中的數(shù)字。已知和未知的關系：要求出的4位數(shù)字組成的編號必須同時滿足以上所有的已知條件。2.提取問題特征，進行抽象處理，并能用合理的方式表達根據(jù)第1、2、3個條件，這個四位數(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又恰巧一個整數(shù)的二次方。3.根據(jù)抽象的特征，運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，同時確保A不等于B且A不等于0，再驗證整數(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開平方是一個整數(shù)。4.運用一種程序設計語言進行數(shù)據(jù)組織分析處理，實現(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)編號是：”,k)5.總結、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申請了一個電子郵箱，設置的密碼是一個5位數(shù)。但因為長時間沒有使用這個郵箱了，因此小王把這個密碼給忘了。不過小王同學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，因此他經常把同時是81和91的倍數(shù)作為密碼使用。同時小王同學還記得這個密碼的中間一位數(shù)字（百位數(shù)）恰好是1。你能設計一個程序幫他找回這個密碼嗎？（1）分析問題、界定問題，對復雜問題進行分解已知：密碼是由5位數(shù)組成；這個5位數(shù)字同時是81和91的倍數(shù)；并且中間一位是1。求解目標：找到這個5位數(shù)的密碼。已知與未知的關系：要求解的5位數(shù)字密碼必須同時滿足所有的已知條件。（2）提取問題特征，進行抽象處理，并能用合理的方式表達根據(jù)條件3，假設這個5位密碼是ab1cd，這個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，設計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）運用一種程序設計語言進行數(shù)據(jù)組織分析處理，實現(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，也是計算思維的重要要素之一。算法二，根據(jù)分析可知這個五位數(shù)字的最大范圍是從10000到99999，因此我們可以在這個范圍內反復進行窮舉，并分解出每一個數(shù)字的百位數(shù)，檢驗它是否為1，再分析判斷此五位數(shù)字是否同時能被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)字只有同時是81和91的倍數(shù)，在此范圍內有解，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、實踐深度學習，提升學生核心素養(yǎng)，教師要實現(xiàn)幾個轉變提高學生信息技術核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學生計算思維能力，教師在教學過程中應從注重碎片化學科知識技能的習得，轉變到注重學生對復雜、不確定性現(xiàn)實問題的解決能力；從注重對他人知識的理解或應用，轉變到注重學生綜合運用和主動創(chuàng)生知識的能力培養(yǎng)；從關注學生學什么，轉變到關注學生如何學習和學會學習；從關注學生個體的自我學習，轉變到關注學生能否進行團隊合作和有效的溝通與交流。將教科書的教學設計轉變?yōu)槁鋵嵑诵乃仞B(yǎng)的教學設計，以核心素養(yǎng)為綱，以學業(yè)