破解信息技術課程教學困境的路徑探索

邱瑀楠 鐘曉燕 瞿堃

摘要 深度學習是落實信息技術核心素養(yǎng)的必由之路，文章以“用計算機解決問題”一課為例，探索了破解信息技術課程教學困境的路徑，即：課標為憑，把控全局，精準定位學習內容；推理歸納，應用遷移，建構知識體系；創(chuàng)設情境，貼近生活，提升學習興趣；項目探究，深度互動，顯化計算思維；拓展延伸，打破定式，發(fā)展創(chuàng)新能力。從而有效實現(xiàn)了信息技術教學從技能灌輸?shù)臏\表學習到指向核心素養(yǎng)的深度學習的轉變。

關鍵詞 深度學習；核心素養(yǎng)；信息技術

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.15.040

1問題的提出

信息技術學科核心素養(yǎng)是知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀的綜合體現(xiàn)，包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個方面。在“新課程新教材”的不斷推進下，深度學習理論成為廣大教育學者研究的焦點，被視作落實信息技術核心素養(yǎng)的必由之路。深度學習與被動僅停留在識記層面的淺層學習相對，是學習者積極主動在理解的基礎上，批判性地學習新知識新思想，將其與已有知識結構聯(lián)結并能根據(jù)需要遷移應用到其他場景中的另一種學習形態(tài)和方式。

作為一線信息技術教師，應當以培養(yǎng)學習者學科核心素養(yǎng)為目標、以深度學習理論為指導，開展教學活動設計，實現(xiàn)教學的提質增效。說易做難，縱觀當下的信息技術課程教學，普遍以教師為主導、知識中心的技能灌輸為主要教學形式。教師由于在思想上不信任學生，導致在行動上無法真正“放手”。在此困境下，筆者以“用計算機解決問題”這一高中市級公開課為例，探索破解信息技術課程教學困境的路徑，以期為相關教育教學研究者提供參考和借鑒。

2從淺表學習到深度學習的轉變

2.1從“經(jīng)驗之談”轉向“課標引領”：學習內容的定位轉變

信息技術學科的課本有別于高考科目，它沒有考綱約束且涉獵廣泛，這給教師提供了自由發(fā)揮的空間。因此，教師在針對同一學習內容設置學習目標時，往往因個人教學經(jīng)驗不同導致學習目標設定千差萬別，進而使得學習內容的深度廣度也各不相同。深度學習視域下，在開展教學設計前首先要明確具體的學習內容，這不是由教師的經(jīng)驗來決定的，而應當以《普通高中信息技術課程標準》為憑，依據(jù)其學習內容、學業(yè)要求中的具體描述準確定位學習內容的深度與廣度。

在“用計算機解決問題”一課中，課程標準明確指出學習者應能依據(jù)問題解決的需要，設計和表示簡單算法；掌握一種程序設計語言的基本知識，利用程序設計語言實現(xiàn)簡單算法，解決實際問題。分析要求、結合課本可以看出，作為“算法與程序實現(xiàn)”模塊的第一課，通過學習本節(jié)課學生要能理解用計算機解決問題的一般過程，并依據(jù)該過程解決簡單的實際問題，實現(xiàn)知識的應用遷移。進一步剖析這句話，有兩個需要關注的點。第一，何為“理解”？不是簡單地復述、背誦，而是能遵循、運用該過程解決實際問題，將“理解”可視化。第二，需要設置何種“難度”的問題？應當是生活或學習中的簡單問題，必要時可以對場景、功能等條件進行限定，簡化問題的復雜程度。

2.2從“死記硬背”轉向“推理歸納”：概念理解模式的轉變

高中信息技術學科的概念多為高度概括的定性描述。如果教師僅僅采用講解、誦讀的方式讓學生記憶，這樣未經(jīng)深入思考的被動灌輸只能帶來表面化的認識，很難讓學生真正內化概念并將其應用到實際問題的解決中。任何一個知識都不是孤立存在的，應將其與已有知識結構建立聯(lián)結，教師可以引導學生將未知的概念與已知的概念類比，分析異同點，進而推理歸納未知概念。在課例中，用計算機解決問題的一般過程對尚未接觸過編程的學生而言較為抽象，可以通過類比生活中解決問題的一般過程幫助學生理解。

【情境1】同學們平時有玩過密室逃脫嗎？密室逃脫最主要的一項任務就是破解密碼。請大家觀看《密室大逃脫》片段，結合自身經(jīng)歷分析總結破解密碼需要經(jīng)歷哪幾步？分別是什么？

【小組討論1】觀看、討論并總結破解密碼的基本步驟。

【小組發(fā)言】①明確什么類型的密碼——分析問題；②尋找線索——尋找解決問題的方法；③確定密碼并進行嘗試——結果驗證；④如果第三步結果有誤則需要重復執(zhí)行第二、三步尋找其他方法并進行結果驗證，直至找到正確密碼。

【教師】這就是生活中解決問題的一般過程，計算機解決問題的一般過程和生活中解決問題的過程一樣嗎？有何異同呢？請同學們觀看機器人密室逃脫片段，回答上述問題。

【小組討論2】類比生活中解決問題的過程與計算機解決問題的過程有何異同，討論并總結計算機破解密碼的基本步驟。

【小組發(fā)言2】相同點：都需要分析問題，尋找方法并進行結果驗證；不同點：破解密碼的方法是通過計算機執(zhí)行，且破解思路與人力破解思路不一樣，計算機可以“暴力破解”。

【小組討論3】人力破解是大腦命令，手來執(zhí)行；計算機破解我們該給它怎樣的命令才能讓計算機聽懂呢？直接發(fā)出“開鎖”指令可行嗎？請大家思考并盡可能細化“開鎖”指令。

【小組發(fā)言3】只說“開鎖”無法成功破解密碼，需要更加明確的指令，我們設計的“開鎖”指令。

【小結2】大家設計的開鎖指令雖然還不太完善，但是已經(jīng)初具模型。細化開鎖指令這一步可以歸納為設計算法，算法設計完成后還需運用編程語言將其寫成計算機能讀懂的指令，最終才能開鎖成功，這就是與生活中解決問題過程的區(qū)別。

2.3從“知識性”轉向“本源性”：學習探究的視角轉變

高中階段不要求學生的信息技術水平要達到“高精尖”，更注重對學生信息意識、計算思維等核心素養(yǎng)的培育，關注其能否學以致用。因此，學習探究的視野應當包括知識本身及其應用場景。教學過程中，教師可先選取貼近學生生活本源的場景，讓學生“看得到、用得上”。

本課例中，選取紅綠燈作為探究項目，一方面緊貼生活實際能激發(fā)學生的探究熱情；另一方面，紅綠燈看似簡單，但在算法設計時，亮燈持續(xù)時間這一關鍵要素很容易被學生忽略，學生在依據(jù)算法編程調試后會發(fā)現(xiàn)問題。在這個反復修改算法、編程調試的過程中，學生能深切體會計算機解決問題的過程并對“明確的指令”加深理解。

【情境2】計算機暴力開鎖，通過強大運算能力替代了人力破解。除此之外，在大家上學的路上有很多機械重復性的工作由計算機控制，它們節(jié)省了人力資源、提高了效率，請同學們找一找？

【學生】自動開關門、電梯、紅綠燈、校園鈴聲……

【教師】我們今天就從紅綠燈入手，來剖析一下計算機是如何控制紅綠燈的。

2.4從“結果導向”轉向“過程設計”：項目活動的關注點轉變

在應試教育下，學生對成績的關注遠大于學習過程。這與深度學習的思想相悖，學習結果依賴于過程中的每一步，將思維過程可視化有助于學習者倒查自身存在的問題，提升元認知水平。

【問題1】播放紅綠燈的演變歷史，思考紅綠燈的工作原理是什么？

【學生】固定計時信號燈。

【任務1】設計綠燈變紅燈的方案并編程調試配備教具燈框、紅燈、綠燈，編程提供各種編好的功能模塊。

【學生1】我們組最開始的方案是綠燈亮—紅燈亮，但是在編程調試的時候發(fā)現(xiàn)綠燈只閃了一下就變成紅燈了；檢查方案后發(fā)現(xiàn)，我們沒有給綠燈設置持續(xù)時間，后來我們在燈亮后面加上了持續(xù)顯示模塊，就成功了。

【學生2】我們組和上一組一樣，而且我們發(fā)現(xiàn)修改light.color里的參數(shù)可以更改紅綠燈的顏色，light.circle可以改變紅綠燈的大小。

在該環(huán)節(jié)，學生的表現(xiàn)給了筆者不小的驚喜。以往學生總是疲于思考、任務完成率很低，但從這節(jié)課可以看出學生其實具備一定的自主探究和實踐能力，只要提供適當?shù)膶W習“腳手架”，他們完全可以通過項目探究的方式學會并運用知識解決問題。

2.5從“一筆帶過”轉向“遷移創(chuàng)新”：拓展延伸的方式轉變

在基礎夯實的基礎上拓展延伸是促進深度學習的重要手段，但這一部分在教學中常常以師生口頭問答的形式被一筆帶過，這就失去了深度學習的價值。在課例中，筆者讓學生在簡易版紅綠燈的基礎上進行改造，在綠燈變紅燈中間加入“黃燈閃爍”?？此坪唵危珒H利用已知編程模塊如何實現(xiàn)黃燈“閃爍”呢？這就需要學生開動腦筋，打破思維定式，進而發(fā)展遷移創(chuàng)新的能力。

【任務2】請為簡易版紅綠燈改造升級，加入“黃燈閃爍”功能。力所能及的小組在此基礎上為紅綠燈添加更多的功能設置。

【學生】我們組實現(xiàn)了“黃燈閃爍”。一開始想要用清屏模塊讓黃燈消失再出現(xiàn)，結果失敗了。然后我們觀察紅綠燈背景板，發(fā)現(xiàn)背景板是白色的，那么黃燈消失就可以用白燈出現(xiàn)來代替，這樣黃色―白色―黃色―白色，就可以實現(xiàn)閃爍的效果了。

本節(jié)課以深度學習理論為指導，在學習內容方面從“經(jīng)驗之談”轉向“課標引領”實現(xiàn)精準定位；在概念學習方面從“死記硬背”轉向“推理歸納”便于理解內化；在學習探究方面從“知識性”轉向“本源性”鍛煉知識應用能力；在項目活動設計方面從“結果導向”轉向“過程設計”發(fā)展計算思維；在拓展延伸方面從“一筆帶過”轉向“遷移創(chuàng)新”培養(yǎng)創(chuàng)新能力。這為我們在信息技術課程教學中實現(xiàn)從淺表學習到深度學習的轉變提供了具體抓手和切入點，打破信息技術課程技能灌輸?shù)蔫滂簦n堂活而有序、活而有效。教師從講授主體轉為“導演”，引導學生不斷積極探索、深入思考。

3基于深度學習理論的信息技術教學反思

3.1合理設置任務，關注思維過程的體現(xiàn)

核心素養(yǎng)導向下的深度學習，重點關注思維的培養(yǎng)，結合教學評一致性的原則，教師設置的學習任務要關注思維過程的體現(xiàn)。可以采用流程圖、思維導圖等工具將學生所想具象在紙面上，幫助學生梳理頭腦中紛繁復雜的思維過程，排除其他干擾因素，促進思考與反思。

3.2基于現(xiàn)實的有挑戰(zhàn)性的學習探究

深度學習并非對學習內容深度廣度的探尋，而是學習主體在真實情境下積極完成具有挑戰(zhàn)性學習任務的過程。只有在學生原有經(jīng)驗的基礎上，開展對比性、遷移性的探究，才能產(chǎn)生思維碰撞，進而實現(xiàn)知識的聯(lián)結、內化、重組。

4結語

筆者以“用計算機解決問題”一課為例，探索打破信息技術教育教學“技能灌輸”困局的方法路徑，即：借助課標把控學習內容；采用類比―推理―歸納的方式促進概念理解與應用遷移；選取貼近生活的真實情境二次創(chuàng)改激發(fā)學習熱情；通過深度互動的項目探究顯化計算思維；鼓勵學生大膽創(chuàng)新、動手實踐，實現(xiàn)創(chuàng)新能力的提升。進而實現(xiàn)信息技術學科從機械的知識灌輸?shù)臏\層學習到以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標的深度學習的轉變。這是深度學習理論在信息技術課程中應用的真實案例與實踐探索，期望這一實踐探索能為同類研究提供參考與借鑒。

基金項目：西南大學繼續(xù)教育研究項目“基于人工智能的在線學習交互策略研究”。

參考文獻

[1]黎加厚.教育信息化環(huán)境中的學生高級思維能力培養(yǎng)[J].中國電化教育，2003（9）：59-63.

[2]王靖，劉志文，陳衛(wèi)東.未來課堂教學設計特性：具身認知視角[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2014（5）：71-78.

[3]黎加厚.極簡教育技術在基礎教育領域的興起[J].中國電化教育， 2019（2）：6-9.

[4]張婧婧，牛曉杰，劉楊，等.學習科學中“4E+S”認知理論模型的內涵與應用[J].現(xiàn)代教育技術，2021，31（8）：23-31.

[5]何詩雨，高欣玉，胡航.意象圖式：思維可視化技術學科應用的重要方法[J].西南大學學報（自然科學版），2022，44（6）：37-48.

[6]黎加厚，邢星.如何用好數(shù)字化教育資源[J].人民教育，2022（10）： 35-38.

[7]夏良英，馮杰.探索概念教學模式指向學生深度學習——以人教版“磁感應強度”教學為例[J].物理教師，2022，43（8）：13-16.

[8]王棚藝.優(yōu)化情境設置促進深度學習——以“維護國家安全”教學為例[J].中學政治教學參考，2022（22）：57-58.