面向深度學習的問題驅動教學模式應用研究

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【摘 要】提高課堂教學的有效性，是一線教師共同的追求，而關注學習本質的深度學習逐漸得到信息技術教師的重視。在介紹深度學習概念的基礎上，闡述了問題驅動教學模式的具體應用。該模式是將學生置身于真實的情境中解決問題，從而促進深度學習的發生，以培養學生的學科核心素養。案例研究表明，該模式為當下課堂教學改革提供了有益的探索。

【關鍵詞】問題驅動;深度學習;信息技術教學;計算思維

如何解決課堂效率低下的問題，是信息技術教師面臨的一個重要課題。單調的操練雖然是學生掌握知識的一個非常常見的途徑，但卻往往讓學生習慣了被動的接受，忽視了主動思考的習慣培養。隨著課程改革的不斷深化，信息技術教學理念正在發生著轉變：從注重技能習得到關注素養培養，更加突出學生綜合素養培養。《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中指出了信息技術學科核心素養是指學生通過學科學習逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，其中計算思維被作為一項重要的核心素養。而計算思維的培養卻與問題解決有著密切聯系。在學習過程中，學習者能夠進行深度學習是學習真正發生的重要前提條件，而面向深度學習的問題驅動教學模式可以讓學生深度參與課堂教學，更好地培養其核心素養。

一、深度學習概念

深度學習是備受一線教師關注的一個概念。在信息技術前沿中所涉及到的深度學習是計算機領域的一個研究內容，是一種復雜的機器學習算法，在語音和圖像識別方面應用較多。而教育領域中談到的深度學習，大部分是相對于淺層學習而言的一種知識處理方式。淺層學習往往會與注意力不集中、死記硬背、知識碎片化以及不能遷移等特征聯系在一起;而深度學習是讓學習者能夠深度參與，建立知識之間的關聯，以及形成有效遷移的學習。

筆者在本文中所指的深度學習是教育領域的深度學習，是指學習者積極主動參與課堂，在理解、體驗和應用的基礎上，把握知識之間的關聯，旨在做出決策或解決問題的學習。它是一種觸及學生心靈深處的學習，是主動解決問題的學習。

如何才能讓學生在課堂中處于深度學習的狀態，讓學習真正發生呢？對于中小學一線教師而言，的確需要一種可模仿、易操作的課堂教學模式來引領其教學行為，讓師生共同參與到課堂教學中。

二、問題驅動教學模式

為了更好地培養學生的計算思維，讓深度學習在中小學信息技術課堂中落地生根，我市信息技術教研員王衛全老師的團隊經過多年的研究，提出了通達計算思維的問題驅動教學模式。該模式提煉出了教學環節中的五個要素：情境場、問題群、活動串、思維橋以及知識樹。

在教學過程中，將學生置身于真實的情境中，圍繞某一核心問題，通過搭建一系列探究學習的腳手架，讓他們在分解問題、解決問題的活動中培養其計算思維，而教師在課堂中所起的作用是組織、引導以及知識總結、完善學生知識體系等作用，從而讓學生習得的知識能夠更好地遷移。

三、面向深度學習的問題驅動教學模式應用實踐

作為問題驅動教學模式研究的實驗校，我校信息技術教研組在市教研室的引領下，圍繞真實情境創設、核心問題設置、學生活動中腳手架搭建以及如何有效促進學生知識整合與遷移等一系列內容開展了許多研究。《算法實例》是教學實踐中具有代表性的案例之一，特以此課為例，詳細介紹問題驅動教學模式在課堂教學中的具體應用。

（一）前段分析

1.教材分析

在教材中的位置。本節課是江蘇鳳凰科學技術出版社《初中信息技術》8年級第4章《程序設計》第2節《算法》的第3小節《算法實例》。

在教材中的地位。設計程序時，首先要分析問題、算法設計，再選用一種計算機語言來編寫程序，因此算法是編程解決問題的基礎。而具體實例是培養學生分析問題、設計算法的重要載體。

知識點分析。主要介紹兩種算法：解析法和枚舉法。針對具體實例，設計算法，并用自然語言和流程圖的方式描述。

知識點之間的關系。算法是核心，實例是載體，為學習算法服務。而用自然語言和流程圖來描述算法，有利于學生更好地理解和運用算法。

2.學情分析

已有經驗。本校八年級的學生應該有基本生活常識，應該有陪爸爸媽媽取快遞的經歷。

已有知識。學生已經體驗過簡單VB程序，了解算法的概念，知道可以用自然語言和流程圖描述算法。

思維特點。八年級學生已經具備一定的分析問題、解決問題的能力。

學習風格。有一定主觀能動性，喜歡自己探究，不太愿意發表觀點。

學習中可能遇到的問題。很多學生沒有多角度去考慮問題的意識，解決問題的算法能否被優化需要更多地引導;算法用自然語言相對容易描述，用流程圖（尤其是在畫程中）描述算法，有一定的難度。

3.教學目標

學科知識。熟悉解析法和枚舉法的算法思想;學會針對具體實例，選擇合適的算法，并采用自然語言和流程圖描述。

問題解決。通過幫助爸爸提高收發快遞的效率，熟悉解析法和枚舉法兩種算法。通過分析問題、用自然語言和流程圖描述算法，最后升華到用計算機程序提高收發快遞的效率，感受程序的魅力。

學科核心素養。能夠結合實際問題的需要，主動找尋方法處理信息（信息意識）;能夠將大的問題分解，分析問題，選擇合理的算法，并描述出來，最終解決問題;能夠合理使用畫程軟件，將算法用不同的方式描述;弘揚傳統孝文化，增強將知識學習用于解決實際問題的社會責任感。

（二）教學過程分析

課前氛圍營造：播放筷子兄弟的《父親》，渲染濃烈的父與子（女）親情關系。

環節一：情境創設，提出核心問題

引言：一首非常感人的《父親》。不知道剛剛過去的父親節，大家送給了自己父親什么禮物。

小時候我們都認為父親是超人，家里沒什么活兒是他不會干的，修家電、玩具，講童話故事;而隨著我們漸漸長大，發現父親并不是那么無所不能，他也有很多不知道的東西。但是，他依然愛著我們……

小孫的父親是一個快遞代管員，他每天要核算費用，分發快遞，經常工作到很晚。小孫想：能否利用所學的知識來幫助爸爸提高效率呢？（核心問題）

環節二：分析問題，解決問題

問題一：如何計算每天代管快遞的費用？

計費方式：代管一個重量超過2公斤的快遞收快遞公司的費用為3元，其它快遞收費2元。

活動一：

①分析為孫爸爸計算每天快遞代管費的過程，用自然語言描述出來。

②打開“學生素材”中“活動1”，在畫程中完善描述該算法的流程圖。

知識建構一：在分析具體問題的基礎上，先找出待解決問題的數學表達式，再求出表達式的值。這是解析法的算法思想。

過渡語：基于該算法的計算機程序可以幫助爸爸很快地計算出代管費用了！

問題二：如何提高查找快遞的效率？

爸爸平時是怎樣查找顧客的快遞的？每天的快遞爸爸都是散亂地堆放著。今天，店里代管了50個快遞。每次，爸爸都要根據顧客提供的手機號逐個去查找快遞。

活動二：

①分析孫爸爸為第一位顧客找快遞的過程，用自然語言描述出來。

②打開“學生素材”中“活動2”，在畫程中完善描述該算法的流程圖。

知識建構二：（利用計算機運算速度快的特點）對要解決問題中的所有可能的答案一一列舉，并進行判斷，滿足條件的保留，不滿足的丟棄，最后得到符合要求的答案。這是枚舉法的算法思想。

過渡語：枚舉法是一種比較適合計算機的算法，爸爸人工查找快遞的方式效率很低。

活動三：

討論優化孫爸爸查找快遞的方法，用自然語言描述出來。

討論總結：按順序逐一查找體現了枚舉法的算法思想，而大家剛才提出的給快遞分類、按號碼排序等都是對算法的優化，的確可以提高查找快遞的效率。如果運用計算機解決查找問題，效率可能會更高。

過渡語：選取大家剛才優化的算法，結合計算機語言可以編寫出一個快遞查詢程序！

知識建構三：解決同一問題，算法的優劣不同，其效果和效率可能大不相同。

算法是程序的靈魂，算法的優劣直接影響所編程序的質量，要盡可能選用優化的算法。

設計意圖：通過優化爸爸平時查找快遞的方式，讓學生在分析、對比的基礎上，體會算法有優劣，培養學生盡量選擇優化的算法來解決問題的意識。

過渡語：終于可以提高爸爸收發快遞的效率了！

環節三：課堂總結，拓展升華

本節課主要學習了解析法和枚舉法兩種基本算法，當然在解決具體問題的過程中，我們還有可能運用到一些其它的算法，如排序算法。算法很多，我們一定要有選擇性，并且要養成優化算法的意識。最后用程序設計來解決具體實例。

（三）實踐反思

本節課設計在父親節的背景下，將學生置身于幫爸爸提高收發快遞效率的核心問題中，融入解析法、枚舉法兩種算法思想的學習，體現算法的重要性，強化要有優化算法的意識。課堂教學中，將核心問題又進一步分解，提供了畫程軟件、自學材料等腳手架，并為學生總結知識，讓他們能遷移解決日常生活中的其它問題;充分肯定學生的想法，并給出針對性的指導，鼓勵學生通過自主學習、合作交流來解決問題。在這節課中，學生深度參與，迸發出了很多可執行的算法，達成了預期目標。

經過一段時間的教學實踐，筆者對問題驅動教學模式有了更深的認同感，該模式在信息技術教學中的應用，讓《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中所提到的“學主從教、以學定教、先學后教”的教學建議得到落實，讓學生在課堂中處于主動思考、尋找問題解決方法的高階思維中，使深度學習的發生更具可能性。當然，一種合適的模式也需要在實踐中經過不斷反思、修改、完善和再實踐的過程，相信在廣大一線教師的不斷實踐后，該模式將會在課堂教學中發揮更大的作用。