深度學(xué)習(xí)下的程序設(shè)計(jì)思維生長(zhǎng)課堂

朱巍

深度學(xué)習(xí)是一種高水平、高階思維的認(rèn)知，是一種高級(jí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。思維生長(zhǎng)課堂以發(fā)展學(xué)生的思維能力為目標(biāo)，同深度學(xué)習(xí)具有一致的核心追求。筆者基于學(xué)情，以“程序中的分支結(jié)構(gòu)”一課為例，通過(guò)創(chuàng)設(shè)引發(fā)認(rèn)知沖突的問(wèn)題情境、自主建構(gòu)思維可視的問(wèn)題解決流程、整體評(píng)估實(shí)現(xiàn)思維監(jiān)控、遷移應(yīng)用促進(jìn)思維深化等策略，為學(xué)生提供思維生長(zhǎng)的空間，推進(jìn)深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

一、深度學(xué)習(xí)和思維生長(zhǎng)課堂的內(nèi)涵

1.深度學(xué)習(xí)

相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)建立于原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，融入了主體主動(dòng)而有批判性的認(rèn)知，在整個(gè)思維高速運(yùn)轉(zhuǎn)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生靈活地運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題。因此，它是知識(shí)獲取、能力習(xí)得的高級(jí)階段，是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的必然路徑。

在深度學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者圍繞具有挑戰(zhàn)性的真實(shí)情境，全身心沉浸于學(xué)習(xí)狀態(tài)，或各感官積極高效參與，或認(rèn)知、情感、態(tài)度高度投入，不僅掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力，更是注重整個(gè)學(xué)習(xí)的發(fā)生、體驗(yàn)、探究和反思，摒棄被動(dòng)接受和重復(fù)勞動(dòng)，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程更具實(shí)踐性、自主性和創(chuàng)造性，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的過(guò)程和意義。

2.思維生長(zhǎng)課堂

思維生長(zhǎng)課堂以問(wèn)題教學(xué)為主要特征，注重對(duì)高階思維能力的培養(yǎng)，在認(rèn)知沖突、思維可視、思維監(jiān)控、遷移運(yùn)用等系列思維活動(dòng)中構(gòu)建新認(rèn)知，培養(yǎng)新能力，有效促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。它不同于以往以講練式傳遞知識(shí)、任務(wù)式訓(xùn)練技能等為導(dǎo)向的淺層學(xué)習(xí)，而是采取一系列科學(xué)有效的教學(xué)行為，讓學(xué)生在具身環(huán)境中主動(dòng)探究、解決問(wèn)題，讓學(xué)習(xí)更有深度與廣度，更有靈活性和創(chuàng)造性，進(jìn)而改變思維，影響行為。

二、指向深度學(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)思維生長(zhǎng)課堂構(gòu)建

思維能力影響深度學(xué)習(xí)能力。思維生長(zhǎng)課堂以發(fā)展學(xué)生的思維能力為目標(biāo)，同深度學(xué)習(xí)具有一致的核心追求。程序設(shè)計(jì)能從根基上有效鍛煉學(xué)生的思維能力，促進(jìn)思維生長(zhǎng)，指向深度學(xué)習(xí)。下面以教學(xué)“程序中的分支結(jié)構(gòu)”一課為例，談?wù)勚赶蛏疃葘W(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)思維生長(zhǎng)課堂構(gòu)建策略。

1.創(chuàng)設(shè)引發(fā)認(rèn)知沖突的問(wèn)題情境

認(rèn)知沖突是個(gè)體已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實(shí)情境之間存在的暫時(shí)性失衡或矛盾。思維生長(zhǎng)課堂注重創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突，促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己現(xiàn)有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的不足或失衡，喚起學(xué)生強(qiáng)烈的內(nèi)在需求，幫助學(xué)生深度理解與融合新舊知識(shí)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生。

活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)海倫公式。

師：已知任意三角形的邊長(zhǎng)分別為a、b、c，怎么求出三角形面積？

學(xué)生分析：計(jì)算三角形的面積需要知道底和高?？梢越?jīng)過(guò)三角形的某一頂點(diǎn)作一條高，結(jié)合勾股定理列方程組，先計(jì)算求出高，再利用面積公式：s=（a×h）/2，求出三角形面積。

師：對(duì)于任意一個(gè)三角形，只要知道它三條邊的長(zhǎng)度，就可以利用海倫公式直接計(jì)算面積。大家快去認(rèn)識(shí)一下這個(gè)美麗的公式吧。

學(xué)生活動(dòng)：利用數(shù)字化手段查找資料，學(xué)習(xí)海倫公式，建構(gòu)新知。

設(shè)計(jì)意圖：初二學(xué)生對(duì)于三角形面積的計(jì)算方法的知識(shí)儲(chǔ)備，仍以底高公式s=（a×h）/2計(jì)算為主，對(duì)于海倫公式尚未接觸。因此，教師基于學(xué)生已有的認(rèn)知，通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與、積極思考，建構(gòu)新的知識(shí)，逐步走向深度學(xué)習(xí)。

2.自主建構(gòu)思維可視的問(wèn)題解決流程

人的思維是隱性的，思維可視是指以圖形、文字、符號(hào)等元素組合的方式將原本隱性的思維具象呈現(xiàn)的過(guò)程。可視化的思維可以使個(gè)體更容易接收、理解和記憶信息，有效提高信息加工及傳遞的效能，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。因此，教師在教學(xué)中要有意識(shí)地將對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練與學(xué)科有效的教學(xué)實(shí)踐融為一體，使學(xué)生在自主建構(gòu)的過(guò)程中發(fā)展思維能力。

活動(dòng)二：用流程圖描述算法。

教師拋出任務(wù)：編寫(xiě)“海倫公式”求解三角形面積程序。

師：在設(shè)計(jì)算法時(shí)要明確什么？

生：明確程序的輸入、處理和輸出。

師：請(qǐng)用流程圖描述。

學(xué)生活動(dòng)：分析問(wèn)題，梳理問(wèn)題解決思路，繪制出算法的步驟流程圖（如圖1）。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生借助流程圖來(lái)描述算法，梳理問(wèn)題脈絡(luò)，在大腦經(jīng)歷“知識(shí)加工”和“問(wèn)題解決”的思維過(guò)程中，將原本“不可見(jiàn)的”問(wèn)題解決過(guò)程用圖形化的符號(hào)清晰展現(xiàn)，呈現(xiàn)具象的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)隱性思維的顯性化。

3.整體評(píng)估實(shí)現(xiàn)思維監(jiān)控

思維監(jiān)控是個(gè)體對(duì)問(wèn)題解決的方法、過(guò)程及結(jié)果的審視、判斷和反思。通過(guò)整體評(píng)估將學(xué)習(xí)進(jìn)程從知識(shí)層面推向思維層面，引導(dǎo)學(xué)生判斷并反思：?jiǎn)栴}解決方法是否合理；過(guò)程能否進(jìn)一步優(yōu)化；結(jié)果是否符合客觀實(shí)際；評(píng)估的過(guò)程是對(duì)思維過(guò)程的再審視，能夠幫助學(xué)生提升分析和解決問(wèn)題的能力，形成思維策略，逐步走向深度學(xué)習(xí)。

活動(dòng)三：程序優(yōu)化。

師：同學(xué)們，觀察這個(gè)算法步驟流程圖，程序是什么結(jié)構(gòu)？

生：順序結(jié)構(gòu)。

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)算法步驟流程圖編寫(xiě)程序代碼并調(diào)試。

師：我們來(lái)看一位同學(xué)寫(xiě)的代碼，程序可以正常運(yùn)行并等待用戶輸入數(shù)據(jù)，但是輸入數(shù)據(jù)后程序出錯(cuò)，請(qǐng)幫他分析原因。

學(xué)生分析：程序的輸入部分用到了input函數(shù)實(shí)現(xiàn)從鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，而input函數(shù)輸入的數(shù)據(jù)為字符串類型，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)值類型程序才能正確運(yùn)行，考慮到三角形邊長(zhǎng)不一定都是整數(shù)，因此用float函數(shù)將其轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)類型更好。

師：有同學(xué)在用一些數(shù)據(jù)，如（1，2，3）或者（1，1，2）測(cè)試時(shí)，程序輸出三角形面積為0，怎么回事？

學(xué)生分析：運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)可知，這些數(shù)據(jù)組合成的三條邊無(wú)法構(gòu)成三角形。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)當(dāng)前算法編寫(xiě)的程序存在漏洞，程序還需進(jìn)一步優(yōu)化：對(duì)輸入的三條邊進(jìn)行判斷，如果滿足構(gòu)成三角形的條件，就輸出三角形的面積；如果不滿足條件，就提示不能構(gòu)成三角形。

師：很好，這時(shí)候就需要用分支結(jié)構(gòu)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)習(xí)分支結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容，優(yōu)化算法步驟流程圖（如圖2）并完善程序。

設(shè)計(jì)意圖：教師利用問(wèn)題適時(shí)介入，引發(fā)學(xué)生再思考，借助思維監(jiān)控提升學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力，提升思維的縝密性。學(xué)生在對(duì)具體問(wèn)題的評(píng)估中明確各要素間的邏輯關(guān)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中的不足，提出優(yōu)化策略，在解決問(wèn)題的需求中深入學(xué)習(xí)新知。

4.遷移應(yīng)用促進(jìn)思維深化

遷移，是一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響，是學(xué)習(xí)者已獲得的知識(shí)、技能、態(tài)度對(duì)新的情境、新的任務(wù)、新的問(wèn)題的影響。學(xué)以致用揭示了教育的最終目的。在理解概念、習(xí)得技能之后，學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技能及思維方法去解決現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)、復(fù)雜問(wèn)題，是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的重要表征。

活動(dòng)四：用計(jì)算機(jī)程序解決生活問(wèn)題。

某市出租車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下：3千米以內(nèi)（含3千米）收費(fèi)10元，超過(guò)3千米的部分，每千米收費(fèi)2元。請(qǐng)編寫(xiě)一個(gè)出租車計(jì)費(fèi)程序，輸入行駛路程，輸出付費(fèi)金額。

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)題目要求編寫(xiě)程序。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)來(lái)源于生活的真實(shí)問(wèn)題，將知識(shí)、思維從學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向生活，讓學(xué)生面對(duì)具體問(wèn)題，經(jīng)歷知識(shí)運(yùn)用、思維活動(dòng)、問(wèn)題解決等一系列過(guò)程，從而達(dá)到思維的深化與提升。

三、結(jié)語(yǔ)

促進(jìn)深度學(xué)習(xí)是落實(shí)信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的必然路徑，教師應(yīng)該在深度學(xué)習(xí)理念的指引下，結(jié)合初中生學(xué)習(xí)需求和程序設(shè)計(jì)教學(xué)的特點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)引發(fā)認(rèn)知沖突的問(wèn)題情境、自主建構(gòu)思維可視的問(wèn)題解決流程、整體評(píng)估實(shí)現(xiàn)思維監(jiān)控、遷移應(yīng)用促進(jìn)思維深化等策略，為學(xué)生提供思維生長(zhǎng)的空間，推進(jìn)深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

（作者單位：江蘇省太倉(cāng)市浮橋鎮(zhèn)瀏家港中學(xué)）

責(zé)任編輯：莊 源