基于深度學(xué)習(xí)理念的普通高中計(jì)算思維培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐

摘" "要：信息時(shí)代對(duì)青少年的信息知識(shí)儲(chǔ)備與信息應(yīng)用能力都提出更高的要求。通俗來講，計(jì)算思維是青少年適應(yīng)信息化社會(huì)的復(fù)合型心智工具。然而，如何有效培養(yǎng)計(jì)算思維是中小學(xué)教師群體面臨的教學(xué)困境。以深度學(xué)習(xí)為理論基礎(chǔ)，以“大單元”為設(shè)計(jì)思想，關(guān)注教學(xué)設(shè)計(jì)要素之間的互動(dòng)與協(xié)調(diào)，從學(xué)習(xí)目標(biāo)的選擇、學(xué)習(xí)單元的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)任務(wù)的構(gòu)思、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的嵌入四個(gè)方面展開論述，構(gòu)建出面向計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)模型。課堂實(shí)踐表明，學(xué)生表現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和課堂活躍度，應(yīng)用計(jì)算思維進(jìn)行問題解決的思路更加流暢。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；計(jì)算思維教育；深度學(xué)習(xí)；大單元教學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G434" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " "文章編號(hào)：1673-8454（2023）07-0113-08

一、引言

當(dāng)代青少年出生在信息化社會(huì)，成長(zhǎng)在大數(shù)據(jù)時(shí)代，時(shí)代對(duì)青少年的信息知識(shí)儲(chǔ)備與信息應(yīng)用能力都提出更高的要求。與此同時(shí)，知識(shí)獲取途徑愈發(fā)多樣化，高中信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容不再局限于應(yīng)用軟件的使用，而是以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來發(fā)展的能力為根本目標(biāo)。2017年版新課標(biāo)的出臺(tái)，將教學(xué)目標(biāo)與新時(shí)代學(xué)生發(fā)展需求相統(tǒng)一，計(jì)算思維作為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一正式走進(jìn)課堂，對(duì)學(xué)校和教師提出新的挑戰(zhàn)。因此，如何在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)成為教師關(guān)注的話題。

當(dāng)育人目標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)隨著需求的變化而產(chǎn)生變革。[1]傳統(tǒng)講授式教學(xué)中，知識(shí)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)與素養(yǎng)導(dǎo)向的育人目標(biāo)之間存在矛盾沖突，導(dǎo)致計(jì)算思維教學(xué)難以起到應(yīng)然效果。目前，教師對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)存在以下誤區(qū)：一是部分教師缺乏對(duì)為何開展計(jì)算思維教學(xué)的思考，不清楚核心素養(yǎng)與學(xué)生終身發(fā)展之間存在哪些聯(lián)系。二是對(duì)計(jì)算思維的定位模糊。大多教師將計(jì)算思維當(dāng)成開展教學(xué)的方法論，他們往往將教學(xué)劃分為分解問題、抽象問題、模式識(shí)別、提出解決方案等模塊分別設(shè)計(jì)。雖然整個(gè)教學(xué)流程看似是問題解決過程，但學(xué)生缺少獨(dú)立分析思考的空間，無法真正體會(huì)到從真實(shí)情境中分析問題、解決問題的過程。

我們應(yīng)該將計(jì)算思維的培養(yǎng)視角落到學(xué)習(xí)者身上。從認(rèn)知層面理解，計(jì)算思維是適應(yīng)信息化社會(huì)的心理工具，與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維處在同等地位，是幫助學(xué)生從容面對(duì)虛實(shí)界限模糊的信息社會(huì)、理解生活中信息現(xiàn)象的基本科學(xué)思維之一。[2][3]由此可見，高中信息技術(shù)課程中的計(jì)算思維培養(yǎng)，最重要的是發(fā)展學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的交互式思維。

本研究在了解和學(xué)習(xí)中探尋培養(yǎng)計(jì)算思維的原因，明確計(jì)算思維對(duì)學(xué)生在信息時(shí)代生存與發(fā)展的重要作用，建立教學(xué)信心，結(jié)合深度學(xué)習(xí)理論實(shí)施整體教學(xué)設(shè)計(jì)，不僅將深度學(xué)習(xí)視為理論，更是作為教學(xué)設(shè)計(jì)的思想方法，在真實(shí)課堂中發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。本研究關(guān)注教學(xué)設(shè)計(jì)要素之間的互動(dòng)與協(xié)調(diào)，探索出一套在高中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)思路，具有較強(qiáng)的推廣性。

二、文獻(xiàn)綜述

新課標(biāo)突出我國(guó)育人導(dǎo)向的改變——由知識(shí)本位到學(xué)生素質(zhì)發(fā)展本位的轉(zhuǎn)型，信息技術(shù)課程的定位已經(jīng)超越技能的習(xí)得，轉(zhuǎn)而探索技術(shù)中的問題解決方法，實(shí)現(xiàn)思維模式的發(fā)展，學(xué)科核心素養(yǎng)的凝練是新課標(biāo)相比之前課標(biāo)的重大突破。[4]所謂核心素養(yǎng)，是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，形成的促進(jìn)個(gè)人終身發(fā)展、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的重要品質(zhì)和關(guān)鍵能力。[5]計(jì)算思維作為核心素養(yǎng)之一具有很強(qiáng)的綜合性，多數(shù)研究成果表明，需要在問題解決過程中培養(yǎng)計(jì)算思維，依托項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，在邏輯推理、識(shí)別問題、提出解決方案、反思、優(yōu)化等過程中，協(xié)助學(xué)生建立相應(yīng)能力。[6]

課堂是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)最直接的渠道，然而，重視信息技術(shù)能力而輕視學(xué)科地位的問題在各學(xué)段持續(xù)存在。[2]當(dāng)前，有關(guān)核心素養(yǎng)的研究多集中在解讀或現(xiàn)狀調(diào)查方面，少有研究建立起體系化、邏輯化的教學(xué)理論框架。有研究建議開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，發(fā)展計(jì)算思維，但其培養(yǎng)效果很大程度上受當(dāng)?shù)貛熧Y力量影響，并未產(chǎn)生應(yīng)然效果，[7]在具體實(shí)施過程中表現(xiàn)為課堂質(zhì)量欠佳。一方面是教師群體教學(xué)組織能力參差不齊；另一方面，雖然有優(yōu)秀教師探索出良好的教學(xué)法，如鐘玲老師提出高中信息技術(shù)課堂中計(jì)算思維培養(yǎng)路徑[8]、許增盈老師提出SMGE教學(xué)模式[9]，但其適用范圍局限在某一特定教學(xué)內(nèi)容，不具備遷移性和穩(wěn)定性，對(duì)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的作用有限。

為了提升課堂中核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果，許多學(xué)者進(jìn)行大量研究，探索具有良好穩(wěn)定性的教學(xué)理論框架。其中，深度學(xué)習(xí)理論表現(xiàn)出良好的學(xué)科適用性。所謂深度學(xué)習(xí)，是指教師指導(dǎo)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心地投入有意義學(xué)習(xí)過程。[10]深度學(xué)習(xí)所強(qiáng)調(diào)的學(xué)習(xí)過程不是單純的記憶或解題，而是適當(dāng)降低知識(shí)本身在課堂中的地位，同時(shí)強(qiáng)調(diào)思維塑造的重要性，在問題解決中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用高階思維[11]，突出理解學(xué)科的核心知識(shí)、掌握學(xué)科本質(zhì)和方法的過程。因此，基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)理念與培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)具有內(nèi)在耦合性。

在基于深度學(xué)習(xí)理念的課程研究中，教師多采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，注重學(xué)生的自主探索與思考過程。已有研究證明，基于深度學(xué)習(xí)理念的信息技術(shù)非正式學(xué)習(xí)環(huán)境能夠顯著提升計(jì)算思維教學(xué)質(zhì)量。[12]而科學(xué)的教學(xué)指導(dǎo)框架，能夠?yàn)榻處熃M織教學(xué)活動(dòng)提供抓手，進(jìn)而在一定程度上解決由師資力量差異導(dǎo)致的課堂質(zhì)量問題。因此，本研究根據(jù)深度學(xué)習(xí)的理念，借鑒前人已有教學(xué)實(shí)踐研究，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)，探索具備良好穩(wěn)定性、體系化的高中信息技術(shù)學(xué)習(xí)活動(dòng)。

三、模型建構(gòu)

（一）計(jì)算思維與深度學(xué)習(xí)

布魯姆等將教學(xué)目標(biāo)分為識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)六大類，學(xué)生經(jīng)過深度學(xué)習(xí)所達(dá)到的認(rèn)知水平指向六大類教學(xué)目標(biāo)的后四層。[13]在知識(shí)與應(yīng)用層面，深度學(xué)習(xí)包含三個(gè)要點(diǎn)：第一，在已有經(jīng)驗(yàn)上了解、歸納、把握新知識(shí)，即理解與批判；第二，在新知識(shí)與舊知識(shí)、新知識(shí)與新知識(shí)之間建立聯(lián)結(jié)，即聯(lián)系與建構(gòu)；第三，能夠在真實(shí)情境中，應(yīng)用新舊知識(shí)作出解決問題的決策，即遷移與應(yīng)用。其中，第一和第二要點(diǎn)體現(xiàn)知識(shí)導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)，第三要點(diǎn)突出素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)此進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)的雙重效果。計(jì)算思維既是高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，又作為人的高階能力之一，難以在孤立知識(shí)點(diǎn)講解或理論層面的應(yīng)用中形成，需要在知識(shí)的運(yùn)用、思路的遷移中鍛煉形成。因此不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的過程正是塑造計(jì)算思維的良好機(jī)會(huì)，能夠在有意識(shí)的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)無意識(shí)的計(jì)算思維塑造。知識(shí)講授與能力培養(yǎng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)遵循學(xué)校教育中可行的計(jì)算思維的培養(yǎng)思路。

本研究基于深度學(xué)習(xí)理論和大單元教學(xué)設(shè)計(jì)思路，將教學(xué)設(shè)計(jì)劃分為關(guān)鍵步驟，在進(jìn)階型學(xué)習(xí)任務(wù)中融入計(jì)算思維的問題解決流程，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境問題的解決中塑造核心素養(yǎng)。

（二）構(gòu)建模型

建構(gòu)面向計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)模型，如圖1所示。

1.指向計(jì)算思維五要素的學(xué)習(xí)目標(biāo)

計(jì)算思維作為學(xué)科核心素養(yǎng)，需要在綜合運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的問題解決中培養(yǎng)。本研究按照自頂向下的思路將計(jì)算思維拆解，與多個(gè)相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)相融合，將培養(yǎng)過程分配到不同的學(xué)習(xí)單元中，在多個(gè)學(xué)習(xí)單元的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)。各個(gè)學(xué)習(xí)單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)相互支撐，建立知識(shí)點(diǎn)間緊密聯(lián)系。

依據(jù)以上思路，本研究根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[14]中對(duì)計(jì)算思維的概念界定，將計(jì)算思維的問題解決流程劃分為五個(gè)部分。將全書所涉及的知識(shí)點(diǎn)編碼，挖掘知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維“五要素”的關(guān)聯(lián)，充分將素養(yǎng)導(dǎo)向教學(xué)融入到講解知識(shí)點(diǎn)的過程中，形成知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維對(duì)應(yīng)關(guān)系。如表1、表2所示。

2.大單元學(xué)習(xí)主題

學(xué)習(xí)單元一般由多節(jié)課組成，兼顧知識(shí)點(diǎn)廣度與課程內(nèi)容深度，關(guān)注建立知識(shí)之間的連接，讓學(xué)生在潛移默化中形成應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)、運(yùn)用高階思維解決問題的能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計(jì)要從設(shè)計(jì)一個(gè)課時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)一個(gè)單元。

教師需要依據(jù)教材內(nèi)容，梳理知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系、應(yīng)用聯(lián)系，重新排列知識(shí)點(diǎn)，形成學(xué)習(xí)大單元，實(shí)現(xiàn)諸多知識(shí)點(diǎn)與學(xué)習(xí)活動(dòng)的整合。拆分重整學(xué)習(xí)單元需要注意以下三個(gè)原則：

（1）建立知識(shí)點(diǎn)間關(guān)聯(lián)

根據(jù)學(xué)生已有知識(shí)基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算思維的問題解決過程，調(diào)整知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)入的前后順序，實(shí)現(xiàn)“用教材教”而不是“教教材”。例如，本研究將turtle畫圖與循環(huán)知識(shí)結(jié)合開展教學(xué)。

turtle畫圖能夠形象化展示循環(huán)的執(zhí)行過程，畫圖過程不僅能夠增加課堂趣味性、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，并且能夠?qū)⒊橄蟮难h(huán)過程具體化，讓學(xué)生更加直觀、更加深刻地領(lǐng)會(huì)循環(huán)的執(zhí)行過程。在學(xué)生已有循環(huán)知識(shí)的基礎(chǔ)上整體設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，難度由淺入深，建立知識(shí)點(diǎn)間應(yīng)用聯(lián)系。

（2）課堂任務(wù)情境化

基于真實(shí)生活情境的學(xué)習(xí)任務(wù)有三個(gè)特點(diǎn)：第一，建立課程與生活的聯(lián)系，引起學(xué)生的共鳴和思考，激發(fā)學(xué)生完成任務(wù)的積極性；實(shí)現(xiàn)知行合一、學(xué)以致用的理念，真實(shí)解決身邊的問題，能夠形成正反饋，使學(xué)生獲得成就感。第二，評(píng)估學(xué)生是否形成核心素養(yǎng)的最好方法就是讓他們?cè)谡鎸?shí)情境中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題。第三，脫離真實(shí)應(yīng)用情境，僅基于數(shù)學(xué)運(yùn)算的題目是經(jīng)過教師抽象的，學(xué)生無法自己體會(huì)抽象和模式識(shí)別的過程，無法完整地培養(yǎng)計(jì)算思維；基于真實(shí)應(yīng)用情境，學(xué)生需要從敘述文字中總結(jié)抽象出數(shù)學(xué)模型或問題解決模型。

以“隨機(jī)點(diǎn)名”項(xiàng)目為例：隨機(jī)抽選學(xué)生回答問題是課堂中的常見活動(dòng)，學(xué)生需要用Python語(yǔ)言從包含全班同學(xué)信息的Excel文件中抽選出數(shù)位同學(xué)姓名，選擇合適的變量，并結(jié)合保存學(xué)生姓名這一課堂任務(wù)，教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)Python不同變量集合的性質(zhì)優(yōu)化算法、增加功能，在學(xué)生自主探究中增加課堂趣味性。該項(xiàng)目包含列表的特征、集合的特征、處理Excel數(shù)據(jù)三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，具有較強(qiáng)綜合性。在問題的識(shí)別、分析、解決和反思優(yōu)化的過程中融入計(jì)算思維問題解決方法。

（3）學(xué)習(xí)主題復(fù)雜度適中

綜合性強(qiáng)的學(xué)習(xí)主題往往容納更多的知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用過程并在頭腦中形成更加緊密的聯(lián)系，但越復(fù)雜的學(xué)習(xí)主題，所要花費(fèi)的課時(shí)越多。通常每個(gè)學(xué)習(xí)主題控制在3～5課時(shí)為宜，花費(fèi)時(shí)間過長(zhǎng)的學(xué)習(xí)單元容易降低對(duì)學(xué)生的吸引力，學(xué)生興趣降低，主動(dòng)探究、完成主題項(xiàng)目的動(dòng)力減弱。

基于以上三個(gè)原則，本研究將人教版高中信息技術(shù)必修一“第二章 算法與程序?qū)崿F(xiàn)”拆解重組為“Python基礎(chǔ)”“經(jīng)典算法”“綜合應(yīng)用”“綜合項(xiàng)目制作與展示”4個(gè)模塊、12個(gè)主題、24個(gè)課時(shí)完成。每個(gè)模塊中內(nèi)容梳理整合后劃分成學(xué)習(xí)主題，每個(gè)主題對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)習(xí)單元，將挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)貫穿在每個(gè)單元學(xué)習(xí)過程中。以“Python基礎(chǔ)模塊”為例，Python基礎(chǔ)模塊單元設(shè)計(jì)如表3所示。

3.進(jìn)階型學(xué)習(xí)任務(wù)

進(jìn)階型學(xué)習(xí)任務(wù)所能達(dá)到的最佳效果是調(diào)動(dòng)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，即從學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)出發(fā)，以真實(shí)情境為問題背景，難度稍高于學(xué)生現(xiàn)有問題解決能力，教師在任務(wù)中搭建學(xué)生自主探究與思考的空間。

計(jì)算思維是問題解決過程中交織的思維活動(dòng)，本研究從新課標(biāo)中抽象出計(jì)算思維的問題解決流程，形成計(jì)算思維“五要素”，如圖2所示。在培養(yǎng)計(jì)算思維中發(fā)揮規(guī)范化教學(xué)過程的作用，為教師提供開展教學(xué)的抓手，充當(dāng)學(xué)生分析問題、解決問題的思路。在整個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)完成中體現(xiàn)計(jì)算思維的問題解決方法，從“學(xué)會(huì)操作”的課堂價(jià)值取向轉(zhuǎn)向“形成學(xué)科核心素養(yǎng)”的價(jià)值訴求。

五要素構(gòu)成教學(xué)的循環(huán)過程，但是并不是固定的五個(gè)步驟缺一不可，根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)的復(fù)雜度，省略或重復(fù)中間的幾個(gè)步驟。在課堂上引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)計(jì)算思維的“五要素”完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在“反思、優(yōu)化、遷移”中實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維從有意識(shí)學(xué)習(xí)到無意識(shí)學(xué)習(xí)的應(yīng)用。

進(jìn)階型的學(xué)習(xí)任務(wù)需要注意以下兩個(gè)設(shè)計(jì)原則：

（1）教學(xué)與應(yīng)用的一致性

素養(yǎng)導(dǎo)向教學(xué)并不意味著知識(shí)點(diǎn)的講解不重要，而是要求教師巧妙設(shè)計(jì)講解新知識(shí)點(diǎn)的時(shí)機(jī)。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)計(jì)算思維的過程需要學(xué)生保持問題解決的思維流暢性。因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以學(xué)習(xí)任務(wù)為課堂主線，在不破壞學(xué)生解決問題思路的前提下嵌入新知識(shí)點(diǎn)。本研究在學(xué)習(xí)任務(wù)中預(yù)設(shè)難點(diǎn)，學(xué)生經(jīng)過思考、探索、充分調(diào)動(dòng)高階思維后，教師補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，做到學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)是服務(wù)于“用”，總體形成“教師演示—自主探索—激發(fā)興趣—遇見困難—學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)”的教學(xué)路徑。以“數(shù)制轉(zhuǎn)換”知識(shí)點(diǎn)為例，如圖3所示。

教師演示、學(xué)生模仿完成Part1，掌握基本語(yǔ)法后由學(xué)生獨(dú)立完成Part2，Part2是對(duì)Part1中知識(shí)點(diǎn)的重復(fù)，學(xué)生能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，產(chǎn)生興趣點(diǎn)。呈現(xiàn)Part3包含的新知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生自主探索，此時(shí)學(xué)生會(huì)遇到困難，即字符型和整型之間無法運(yùn)算，包含新知識(shí)點(diǎn)“數(shù)值和數(shù)制轉(zhuǎn)換”，由此可以順利引出Part4新知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。新知識(shí)點(diǎn)的出現(xiàn)、講解體現(xiàn)“為了應(yīng)用而學(xué)習(xí)”，保證學(xué)生解決問題的思維流暢性。

（2）學(xué)生思考與學(xué)生行為一致性

本研究采用項(xiàng)目式教學(xué)策略。教師在課堂中以問題解決過程為主線組織教學(xué)，預(yù)設(shè)學(xué)生自主探究過程，引導(dǎo)學(xué)生依照計(jì)算思維“五要素”模型解決問題，在反復(fù)應(yīng)用、遷移中形成以計(jì)算思維分析問題、解決問題的思路。

步驟一：分析界定復(fù)雜問題。教師需要巧妙構(gòu)思情境與知識(shí)點(diǎn)的融合關(guān)系，完成真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，幫助學(xué)生在問題解決中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。而學(xué)生需要從真實(shí)情境中排除干擾信息，識(shí)別、剝離出問題，推斷出已有條件與求解目標(biāo)。

步驟二：抽象與表達(dá)問題。教師通過提示或提問的方式，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)步驟一中得到的條件，總結(jié)歸納出已有條件和求解目標(biāo)之間的聯(lián)系，抽象形成數(shù)學(xué)模型，或?qū)⒄鎸?shí)情境中的問題識(shí)別為已知解決方法的問題。

步驟三：形成問題解決方法。教師幫助學(xué)生根據(jù)步驟二中的問題分析結(jié)果，識(shí)別選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q問題。例如，借助流程圖、偽代碼的形式，形成初步的問題解決方法。

步驟四：運(yùn)用工具解決問題。根據(jù)已有思路和Python語(yǔ)言基礎(chǔ)，完成能夠解決問題的代碼。

步驟五：反思、優(yōu)化、遷移。遷移是強(qiáng)化計(jì)算思維教學(xué)成效的良好過程。教師需要再創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生再次依據(jù)計(jì)算思維的問題解決過程，分析、抽象、解決新的問題，或引導(dǎo)學(xué)生再次重復(fù)步驟二、步驟三與步驟四，思考是否有更好的方法解決問題，形成更加簡(jiǎn)潔的程序，在“優(yōu)化”中實(shí)現(xiàn)“遷移”。需要注意的是，“遷移”最重要的并不是知識(shí)點(diǎn)的遷移應(yīng)用，而是對(duì)計(jì)算思維問題解決思路的遷移，在知識(shí)方面教師有更大的自由度。

實(shí)踐中，學(xué)生反饋，在初步明晰計(jì)算思維的問題解決思路后，獨(dú)立解決“遷移”問題思路更加順暢；教師反饋，相較于過去課堂中講解代碼，學(xué)生在建立計(jì)算思維后解決“密碼問題”的專注度、活躍度、主動(dòng)性都有所提升，完成速度快的學(xué)生會(huì)主動(dòng)與教師互動(dòng)，主動(dòng)思考如何優(yōu)化算法。

遷移過程無論是從掌握知識(shí)的角度還是塑造計(jì)算思維的角度考慮，都發(fā)揮著無法代替的作用。第一，學(xué)生用當(dāng)下所學(xué)的內(nèi)容解決問題，形成正反饋，遷移的過程學(xué)生產(chǎn)生驚喜的情緒，強(qiáng)化學(xué)習(xí)成果；第二，在已有思路的基礎(chǔ)上優(yōu)化，自主探究更加簡(jiǎn)潔的問題解決方法，體會(huì)到應(yīng)用剛學(xué)的知識(shí)解決問題的成就感，提升學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

4.動(dòng)態(tài)型評(píng)價(jià)手段

評(píng)價(jià)常常是教學(xué)活動(dòng)中的薄弱環(huán)節(jié)，教師有意識(shí)地采用多樣化的評(píng)價(jià)方式，但以評(píng)促學(xué)的效果并不明顯。因此，本研究嘗試通過優(yōu)化形成性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)融合的方式，提升教學(xué)評(píng)價(jià)質(zhì)量。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，滿足以下條件的評(píng)價(jià)元素能夠有效提升學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)效果，保持專注度和活躍度處在較高水平。

（1）正反饋?zhàn)饔?/p>

課堂及時(shí)評(píng)價(jià)與課堂任務(wù)情境化共同提供正反饋，實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)反饋能夠幫助學(xué)生建立成就感、強(qiáng)化學(xué)習(xí)動(dòng)力。本研究嘗試在課堂中堅(jiān)持“多鼓勵(lì)，少批評(píng)”的原則，發(fā)揮心理支持的作用；在全班樹立榜樣，明確學(xué)習(xí)方向；以減免課堂作業(yè)等措施提升學(xué)生課堂活躍度。本研究為“反思、優(yōu)化、遷移”階段提出算法優(yōu)化方法的學(xué)生減免三次課堂練習(xí)作業(yè)作為激勵(lì)措施，建立外部動(dòng)機(jī)，吸引活躍度較低的學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（2）暴露教學(xué)盲點(diǎn)與學(xué)生知識(shí)薄弱點(diǎn)

教師及時(shí)記錄課堂作業(yè)完成情況，結(jié)合同一學(xué)習(xí)單元內(nèi)課堂作業(yè)活動(dòng)為改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)提供第一手資料。例如，用表格記錄學(xué)生每一次課堂作業(yè)的完成情況，定期向?qū)W生反饋?zhàn)鳂I(yè)中的問題，以教師為輔、學(xué)生為主及時(shí)修改。從學(xué)生角度考慮，及時(shí)修改能夠強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果；從教師角度考慮，學(xué)生作答情況能夠?yàn)楦倪M(jìn)學(xué)習(xí)單元任務(wù)提供良好支撐。學(xué)生成績(jī)記錄示例如圖4所示。

（3）策略性問答搭建學(xué)習(xí)活動(dòng)支架

本研究將評(píng)價(jià)融入到提問中，由教師不斷發(fā)出體現(xiàn)計(jì)算思維“五要素”的問題，為學(xué)生提供評(píng)價(jià)的支架，引導(dǎo)學(xué)生反思、優(yōu)化學(xué)習(xí)任務(wù)、實(shí)現(xiàn)自我評(píng)估。

例如，“密碼破解”案例中，學(xué)生完成的算法有四重循環(huán)，教師連續(xù)三次提問“現(xiàn)有程序有哪些可以改進(jìn)的空間？你想要怎么做？”“能否控制數(shù)值范圍降低循環(huán)重?cái)?shù)？”“能否利用內(nèi)置函數(shù)的特殊屬性降低循環(huán)重?cái)?shù)？”引發(fā)學(xué)生反思程序，評(píng)估自己在“抽象與表達(dá)問題”“形成問題解決方法”等計(jì)算思維環(huán)節(jié)中的思路。提問中融入可能用到的知識(shí)點(diǎn)，為學(xué)生自主探究提供支架。

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Teaching Practice of Computational Thinking Training Based on

Deeper Learning Philosophy in Middle School

Yuying WANG1， Yilin LI2， Jinbao ZHANG2

（1.Beijing RITAN High School， Beijing 100020;

2.Faculty of Education， Beijing Normal University， Beijing 100875）

Abstract： The age of information requires that teenagers have more reserve of information knowledge and the ability of stronger information application. Generally speaking， computational thinking is a compound mental tool for teenagers to adapt to the information society. However， how to cultivate computational thinking effectively is a teaching-dilemma， faced by primary and secondary school teachers. Based on the theory of Deeper Learning， this paper absorbs the idea of “l(fā)arge unit”， focuses on the interaction and coordination among teaching design elements， and discusses from four following aspects， namely the selection of learning objectives， the design of learning units， the conception of learning tasks and the embedding of learning evaluation. The paper also constructs a teaching design model oriented to computational thinking. Teaching practice indicates that students show favourable initiative and activity in this study. And they smoothly apply computational thinking to solve problems.

Keywords： Computational thinking; Computational thinking education; Deeper Learning; Large unit teaching; Teaching model

編輯：王天鵬" "校對(duì)：王曉明

DOI： 10.3969/j.issn.1673-8454.2023.07.014

作者簡(jiǎn)介：王玉英，北京市日壇中學(xué)正高級(jí)教師，碩士（北京 100020）；李怡琳，北京師范大學(xué)教育學(xué)部碩士研究生（北京 100875）；張進(jìn)寶，北京師范大學(xué)教育學(xué)部副教授、碩士生導(dǎo)師，博士（北京 100875）