初中信息技術(shù)理論課“深度學習”的實施策略初探
——以《認識計算機——硬件》一課為例

☆秦曉蘭

（江蘇省錫山高級中學實驗學校，江蘇無錫214174）

初中信息技術(shù)理論課“深度學習”的實施策略初探
——以《認識計算機——硬件》一課為例

☆秦曉蘭

（江蘇省錫山高級中學實驗學校，江蘇無錫214174）

初中信息技術(shù)理論課的學習內(nèi)容具有專業(yè)、抽象、概括等特點，因此，理論課往往容易演變?yōu)榻處焼渭冎v授、學生被動識記的“淺層學習”形態(tài)。如何化理論為操作，化抽象為具體，讓學生在信息技術(shù)的理論課上也能夠經(jīng)歷“深度學習”，從而透析概念的本質(zhì)、著意概念的遷移運用，就更加需要信息技術(shù)教師在理論課“知識的核心處”作“深入淺出”以優(yōu)化教學。本文以蘇科版（2016年修訂）《初中7年級信息技術(shù)》第2章第1節(jié)《認識計算機——硬件》一課的案例研究為例，簡述其“淺層學習”的教學形態(tài)、“深度學習”的教學形態(tài)、以及簡要分析初中信息技術(shù)理論課“深度學習”的實施策略。

深度學習；淺層學習；信息技術(shù)；理論課；實施策略

初中信息技術(shù)理論課的學習內(nèi)容主要有：基礎理論知識、原理類理論知識和情感態(tài)度價值觀類理論知識等，其教學主要涉及“基礎知識的識記與辨別”、“基本原理的了解與應用”和“情感態(tài)度價值觀的初步滲透與體驗”等。由于基礎知識和基本原理具有專業(yè)、抽象、概括等特點，因此，理論課往往容易演變?yōu)榻處焼渭冎v授、學生被動識記的“淺層學習”樣態(tài)。初中階段學生的思維方式正由形象思維初步向抽象思維轉(zhuǎn)化，相比較于傾聽抽象的理論，學生更愿意親自動手具象的操作。那么，如何化理論為操作，化抽象為具體，讓學生在信息技術(shù)的理論課上也能夠經(jīng)歷“深度學習”，從而透析概念的本質(zhì)、著意概念的遷移運用，就更加需要信息技術(shù)教師在理論課“知識的核心處”作“深入淺出”以優(yōu)化教學。以下筆者以《認識計算機——硬件》一課的案例研究為例，簡述其“淺層學習”的教學形態(tài)，“深度學習”的教學形態(tài)，以及簡要分析初中信息技術(shù)理論課“深度學習”的實施策略。

一、“淺層學習”的教學形態(tài)

（一）提出計算機硬件的概念

教師首先出示一張臺式計算機的圖片，引導學生觀察并說說計算機外觀上的組成——有鼠標、鍵盤、顯示器、打印機、主機等，引出計算機硬件的概念——即組成計算機的看得見、摸得著的物理設備統(tǒng)稱為硬件。

（二）學習計算機各個硬件的名稱和主要功能

教師拆開主機箱，引導全班學生一起看一看主機箱內(nèi)各硬件的外觀、說一說主機箱內(nèi)各硬件的名稱，以獲得感性認識。然后，教師組織學生做“角色扮演”的游戲：先組織學生自學下發(fā)的文檔——《硬件們的自我介紹.doc》（如圖1），然后指定7名學生分別上臺扮演“CPU”、“硬盤”、“內(nèi)存”、“主板”、“顯示器”、“鼠標”、“鍵盤”的角色，通過角色之間的“對話”描述各硬件的功能，其余學生傾聽并補充。

圖1 硬件們的自我介紹

（三）學習計算機硬件的分類

教師出示硬件的五大邏輯分類——控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。將計算機處理信息的過程與“人處理信息的過程”類比，同時指出“輸入設備”——鼠標、鍵盤、手寫板等是可以將外部信息輸入到計算機內(nèi)部的設備，就好比人是通過手摸、耳朵聽、眼睛看來獲取信息；“輸出設備”——顯示器、打印機、音箱等是可以將計算機內(nèi)部信息輸出的設備，就好比人是通過嘴說、手寫、臉和肢體來表情達意；存儲器——內(nèi)存、硬盤、光盤、U盤等就是存放信息的設備，就好比人通過大腦記憶、寫在紙上等方式存儲信息；運算器和控制器統(tǒng)稱CPU，CPU就是計算機的“大腦”。

（四）鞏固練習，完成對硬件分類的作業(yè)

教師提供若干硬件的圖片和4個文件夾——“運算器+控制器”、“存儲器”、“輸入設備”、“輸出設備”（如圖2），要求學生將相應的圖片移動到相應的文件夾中，以此來鞏固、評價學生對于硬件分類的習得水平。

圖2 各種硬件

二、“深度學習”的教學形態(tài)

（一）提出計算機硬件的概念

教師播放一段計算機裝機視頻，就視頻內(nèi)容引導學生說一說：用到哪些設備？要組裝一臺完整的計算機，還需要哪些設備？這樣，讓學生一開始就對組成計算機最神秘的那部分硬件獲得感官上的認識，同時指出：計算機并不神秘，只不過是由一些看得見摸得著的物理設備組成的，這些實實在在的、看得見摸得著的物理設備統(tǒng)稱為硬件。

（二）學習組成計算機的主要硬件的名稱及功能

教師首先引導學生“提取舊知識”——自然界中的信息在計算機內(nèi)部是以二進制的形式存在的，“比特（bit）”就是二進制中的一個“位”（一個0，或者一個1）；然后“引入新知識”——將計算機工作時“比特在計算機內(nèi)部的流動”比作“比特的旅行”，按照“比特旅行”的先后順序，依次學習輸入設備、內(nèi)存、CPU、硬盤和輸出設備等硬件的名稱、功能及主要性能指標，具體如圖3所示。

1.比特的“出生”——輸入設備

自然界中的信息有很多表現(xiàn)形式——如圖片、文本、聲音、視頻等。但是這些信息不能直接傳入計算機，必須經(jīng)過輸入設備——如鼠標、鍵盤、手寫板等編碼成二進制（如圖4），才能被計算機處理，比特就這樣“出生”了。

圖4 比特的“出生”

2.比特旅行的第一站——內(nèi)存

教師指導學生在主機箱中找一找內(nèi)存的位置，通過圖片和實物觀察內(nèi)存的“長相”，獲得感性認識。隨后，教師指導學生登錄自制的“教學網(wǎng)站”（如圖5），瀏覽并自學“比特旅行第一站——內(nèi)存”的相關(guān)內(nèi)容，完成自學檢測。最后，教師根據(jù)自學檢測的反饋結(jié)果，梳理與內(nèi)存相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)。

圖5 比特旅行第1站內(nèi)存

3.比特旅行第二站——CPUCPU

比特信息在內(nèi)存中只是被臨時存儲，如果要參與運算，就要進入另外一個設備——CPU。在獲得CPU的外觀以及CPU在主板的位置等知識以后，教師引導學生從“CPU的內(nèi)部電路構(gòu)造”以及“CPU的生產(chǎn)工藝”出發(fā)，登錄教學網(wǎng)站，進入“比特旅行第二站——CPU”去自主探究，并完成自學檢測，根據(jù)自學檢測的反饋結(jié)果，梳理與CPU相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)。

4.比特旅行第三站——外存

CPU中運算的結(jié)果又返回內(nèi)存中臨時存放起來了，此時，當我們執(zhí)行軟件中的“保存”命令，比特信息又將進入到外存——如硬盤、U盤、光盤中。其中，最重要的外存就是硬盤。教師指導學生登錄網(wǎng)站自學“比特旅行第三站——外存”并完成自學檢測，獨立完成查看自己所使用計算機的硬盤容量。

5.比特的“轉(zhuǎn)化”——輸出設備

二進制信息比特在外存中只是被永久存儲起來，如果這些信息需要被我們看到或者聽到，則必須通過“輸出設備”解碼成文本、圖像、聲音、視頻等信息（如圖6）。

圖6 比特的“轉(zhuǎn)化”

（三）課堂小結(jié)，梳理計算機的工作原理

學生回顧：比特的旅行依次經(jīng)歷了哪些地方？教師根據(jù)學生的回答梳理出結(jié)構(gòu)圖（如圖7），而這張結(jié)構(gòu)圖也就是計算機之父——馮·諾依曼提出的計算機存儲程序的工作原理。世界上任何一臺計算機都是在這五大邏輯部件的協(xié)調(diào)之下執(zhí)行著一條又一條的人為編制的程序。

圖7 比特旅行結(jié)構(gòu)圖

（四）課堂任務，完成對硬件分類的作業(yè)

教師組織學生登錄教學網(wǎng)頁“課堂作業(yè)”欄目，完成硬件分類的作業(yè)，并點擊“提交”獲得反饋，完成自我評價。

三、初中信息技術(shù)理論課“深度學習”的實施策略分析

深度學習是一種基于高階思維發(fā)展的理解性學習，具有“注重批判理解，強調(diào)內(nèi)容整合，促進知識建構(gòu)，著意遷移運用”等特征。本節(jié)學習內(nèi)容《認識計算機——硬件》一課屬于初中信息技術(shù)基礎理論知識部分，要求學生了解計算機的基本組成以及工作原理，消除計算機對學生的神秘感，為后續(xù)學習和應用計算機打下良好的基礎。在淺層學習的教學形態(tài)下，學生大概知道了一些硬件的外形、名稱和功能，但是從課堂作業(yè)的反饋情況看，學生主要暴露出以下兩個問題：一是將“外部存儲器”與“輸入設備”的概念混淆；二是對“計算機的工作原理”模糊不清；但是在改進的深度學習的教學形態(tài)下，學生不但能夠明確區(qū)分“外部存儲器”和“輸入設備”，同時對于計算機工作時各硬件之間的協(xié)調(diào)工作原理也獲得更為深切的認識。筆者認為在初中信息技術(shù)理論課實施“深度學習”，教師可運用以下策略。

（一）確立高階思維發(fā)展的教學目標

著名教育家和心理學家布盧姆等人將認知領(lǐng)域的教學目標分為：“記憶、理解、應用、分析、評價、創(chuàng)造”六類，其中，前兩類屬于低階思維發(fā)展的教學目標，后四類屬于高階思維發(fā)展的教學目標。

在“淺層學習”的教學形態(tài)下，教師組織學生拆開主機箱看一看各個硬件的外觀，說一說各個硬件的名稱，是一種“識記”層面的教學目標；而組織學生自學文檔之后的角色扮演游戲，不過是要求學生在識記之后“復述”，學生能夠復述這個概念，并不代表學生真正理解了這個概念，因此，其教學目標同樣是停留在“識記”的淺層思維層面；至于學習“硬件分類”時教師采用“與人處理信息過程”相類比，表面上是加深、促進了學生的理解與遷移，實質(zhì)上仍只不過是在理解的基礎上的“識記”，對于硬件分類的本質(zhì)，教師并沒有組織學生去深度挖掘。比如：“輸入設備”教師只是淺表地說明是將信息輸入到計算機內(nèi)部的設備，因為外部存儲器中存放的信息也可以被“輸入”到計算機內(nèi)部，那么，學生必然會出現(xiàn)概念上的混淆，錯誤地認為U盤等外部存儲器也屬于輸入設備。

在改進的“深度學習”的教學形態(tài)下，信息被微觀化為二進制比特，學生明確——輸入設備是將自然界中文本、圖片等信息“編碼”為二進制的設備，輸出設備是將二進制信息“解碼”為文本、圖片等的設備，自然也就從本質(zhì)上區(qū)分了“外存儲器”與“輸入設備”的區(qū)別。另外，在教學組織形式上，同樣有學生自主學習的環(huán)節(jié)，但這里教師的目標定位并不是在學生自學材料以后的“復述識記”，而是要求學生在自主探究、理解的基礎上去“問題解決”，去完成“自我檢測”的題目，并借助動態(tài)網(wǎng)站實現(xiàn)“自我評價”。顯然，“問題解決”需要學生將概念“理解”，并“分析”、“應用”到新的情境中去，學生經(jīng)歷了問題解決、對概念遷移運用的過程，又加深了對概念的理解。

可見，目標決定了教學的內(nèi)容和組織形式。如果教師的目標定位僅僅是了解、識記這個概念，那么，教師設計的教學環(huán)節(jié)必然是通過反復操練來讓學生記住這個概念，即使偶爾有形式上的變化，比如：上述案例中的“角色扮演”，也只不過是改變了學生“識記”這個概念的愉悅程度，而并沒有組織學生從本質(zhì)上去透徹探究、領(lǐng)悟這個概念，那么，學生在最終進行概念分類的時候必然會出現(xiàn)混淆。

（二）整合意義聯(lián)接的學習內(nèi)容

淺層學習關(guān)注的是零散的、當下學習的知識，而深度學習關(guān)注的是學習內(nèi)容的有機整合。

在淺層學習的教學形態(tài)下，不論是對照主機箱圖來“辨別識記”各硬件的名稱，還是角色扮演來“復述識記”各硬件的功能，各個硬件之間都是相對獨立存在的，大量零散、孤立的概念同時呈現(xiàn)，只會增加學生識記概念的困難，造成概念之間的混淆和加速學生的遺忘，這也就是造成學生課堂練習時正確率低下的原因之一。

而在深度學習的教學形態(tài)下，教師通過比特在各硬件之間的流向順序，將計算機內(nèi)部各個主要硬件有機串聯(lián)，使各個相對獨立的硬件之間有了千絲萬縷的聯(lián)系，最后用一張“比特旅行圖”加深了學生的記憶，并最終在學生的頭腦中形成清晰的脈絡。比特“旅行”的順序，也正是計算機處理信息的一般順序，即計算機之父——馮·諾依曼在1945年提出的計算機的工作原理。不論是世界上第一臺電子計算機，還是現(xiàn)在常見的臺式機、筆記本、平板電腦、智能手機等等，其內(nèi)部邏輯所遵循的都是這個原理。

可見，深度學習不是無限拓展學習內(nèi)容的難度，不是無限拓寬習得知識的容量，而是基于知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和整體特性，通過適當?shù)姆绞綄W習的內(nèi)容有機整合，從而引導學生從零散的、孤立的概念學習走向信息技術(shù)學科本質(zhì)。

（三）創(chuàng)設促進深度學習的真實情境

新課程理念認為，學生知識的建構(gòu)不是教師單向的傳授，而是在特定的教學情境下，通過教師的引導以及學生的探究活動自我構(gòu)建的。

在“淺層學習”的教學形態(tài)下，“角色扮演”的教學情境雖然新穎有趣，但這是一個架空的教學情境，學生閱讀文字材料以后，去復述“我是內(nèi)存，我的主要職責是對計算機工作時產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)進行存儲……”，這樣的復述實際上是沒有任何代入感的，純文本的描述學生無法深刻體驗諸如“臨時存儲數(shù)據(jù)”是怎么一回事，這樣的情境無法激發(fā)學生主動學習、深入探究的情緒與欲望，學生的學習只能是停留在被動閱讀、識記語詞符號的淺層學習層面。

而“比特旅行記”這一教學情境的創(chuàng)設，將宏觀的信息拆解為微觀的比特位，同時也為學生埋下了“問題解決”的伏筆——比特從哪來？要到哪兒去？旅行時經(jīng)歷了哪些地方？分別發(fā)生了什么樣的變化？為什么會有變化？這樣瞬間將“知識的獲取”還原成“問題的解決”，激發(fā)了學生的探究欲望，在“自制教學網(wǎng)站”載體的支撐下，學生自主訪問網(wǎng)站，依次進入“比特旅行第一站、第二站、第三站……”，主動探尋問題的答案。在網(wǎng)站超鏈接的幫助下，仿佛學生自己也成為了其中一個小小的“比特位”在計算機內(nèi)部各個硬件之間旅行著，網(wǎng)站上豐富的知識內(nèi)容，為學生深入探究、深刻體驗提供了前提和基礎。

本課知識的“核心之處”就是理清計算機工作時各硬件之間的協(xié)調(diào)工作原理，而比特旅行的過程就是計算機處理信息的工作過程，“比特旅行記”情境的創(chuàng)設是教師在本節(jié)知識的核心處“深度挖掘”以后，為符合初中生年齡特點而作出的合理優(yōu)化?？梢姡龠M學生深度學習的教學情境的創(chuàng)設，不是嘩眾、有趣，而是要指向“被解決的問題”的核心之處，是要為學生深入思維、深刻理解、深切體驗“教學核心問題”而鋪墊的。

（四）選擇持續(xù)關(guān)注的評價方式

評價是學生學習、教師教學的指揮棒。在淺層學習的教學形態(tài)下，課堂評價滯后，盡管教師巡視可以及時地評價一小部分學生的作業(yè)情況，但是絕大多數(shù)學生作業(yè)中存在的問題，都需要教師在課下批改作業(yè)的時候才能夠被發(fā)現(xiàn)，并在下節(jié)課中加以糾正解決。評價方式的延遲、滯后在一定程度上妨礙了學生在課堂上持續(xù)深入的學習探究，即學生可能在本堂課中誤以為自己的操作正確，而在主觀上放棄深入的學習探究活動——在做完作業(yè)提交以后，很多學生選擇玩打字游戲打發(fā)課堂剩余的時間，而極少有學生會就學習的疑惑處繼續(xù)深入研究。而在改進的“深度學習”的教學形態(tài)下，動態(tài)網(wǎng)站中含有交互式反饋的內(nèi)容，學生通過交互式的網(wǎng)頁提交問題解決的結(jié)果，可以立即看到“Good！你真棒！”或者“Sorry！再想想！”的評價反饋。交互式的教學網(wǎng)頁，使持續(xù)關(guān)注的評價成為了可能，解決了計算機課堂學生多、教師少，學生的操作教師來不及當堂評價的缺陷。

文惠君詢問庖丁解牛的技藝，庖丁說：“臣之所好者道也；進乎技矣?！迸c此類似，當將信息微觀化為“二進制位”，當將存儲器看成是“二進制位的排列倉庫”，當將輸入輸出設備看成是“二進制位與圖片、文本等信息相互轉(zhuǎn)化的橋梁”——這就是指向信息技術(shù)學科本質(zhì)的由“技”而“道”的過程。初中信息技術(shù)的理論課不能僅僅停留在概念的識記、理解這樣的“技”的層面，而是要抓住“道”，通過確立高階思維發(fā)展的教學目標、整合意義聯(lián)接的學習內(nèi)容、創(chuàng)設促進深度學習的真實情境、選擇持續(xù)關(guān)注的評價方式等“道法”去透析概念的本質(zhì)，幫助學生更好的理解、遷移、應用、評價這個概念。同理，如果我們在講解《計算機病毒》一課時把病毒看成是二進制代碼串，那么，我就知道病毒并不可怕，因為我們可以通過“格式化”操作將這些二進制位“清零”，或者全都“清成1”，執(zhí)行這樣的初始化操作后，“病毒”也就只是普通的二進制數(shù)據(jù)了。再如：我們在講解《圖片的獲取》一課中通過數(shù)碼相機獲取圖片信息時，如果能夠?qū)ⅰ皵?shù)據(jù)線”或“讀卡器”中的數(shù)字信息微觀化成O和1的比特串，那么，我們也可以將抽象的理論可視化。

[1]安富海.促進深度學習的課堂教學策略研究[J].課程·教材·教法, 2014,(11)：57-62.

[2]張浩,吳秀娟,王靜.深度學習的目標與評價體系建構(gòu)[J].中國電化教育,2014,(07)：51-55.

[編輯：閆長松]

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