深度學習下的程序設計思維生長課堂

朱巍

深度學習是一種高水平、高階思維的認知，是一種高級的學習狀態。思維生長課堂以發展學生的思維能力為目標，同深度學習具有一致的核心追求。筆者基于學情，以“程序中的分支結構”一課為例，通過創設引發認知沖突的問題情境、自主建構思維可視的問題解決流程、整體評估實現思維監控、遷移應用促進思維深化等策略，為學生提供思維生長的空間，推進深度學習真實發生。

一、深度學習和思維生長課堂的內涵

1.深度學習

相對于淺層學習，深度學習建立于原有的認知結構，融入了主體主動而有批判性的認知，在整個思維高速運轉的學習過程中，學生靈活地運用知識解決問題。因此，它是知識獲取、能力習得的高級階段，是落實學科核心素養的必然路徑。

在深度學習過程中，學習者圍繞具有挑戰性的真實情境，全身心沉浸于學習狀態，或各感官積極高效參與，或認知、情感、態度高度投入，不僅掌握基礎知識和基本能力，更是注重整個學習的發生、體驗、探究和反思，摒棄被動接受和重復勞動，整個學習過程更具實踐性、自主性和創造性，體驗到學習的過程和意義。

2.思維生長課堂

思維生長課堂以問題教學為主要特征，注重對高階思維能力的培養，在認知沖突、思維可視、思維監控、遷移運用等系列思維活動中構建新認知，培養新能力，有效促進學生的深度學習。它不同于以往以講練式傳遞知識、任務式訓練技能等為導向的淺層學習，而是采取一系列科學有效的教學行為，讓學生在具身環境中主動探究、解決問題，讓學習更有深度與廣度，更有靈活性和創造性，進而改變思維，影響行為。

二、指向深度學習的程序設計思維生長課堂構建

思維能力影響深度學習能力。思維生長課堂以發展學生的思維能力為目標，同深度學習具有一致的核心追求。程序設計能從根基上有效鍛煉學生的思維能力，促進思維生長，指向深度學習。下面以教學“程序中的分支結構”一課為例，談談指向深度學習的程序設計思維生長課堂構建策略。

1.創設引發認知沖突的問題情境

認知沖突是個體已有的認知結構與現實情境之間存在的暫時性失衡或矛盾。思維生長課堂注重創設認知沖突，促使學生發現自己現有認知結構中的不足或失衡，喚起學生強烈的內在需求，幫助學生深度理解與融合新舊知識，促進深度學習發生。

活動一：認識海倫公式。

師：已知任意三角形的邊長分別為a、b、c，怎么求出三角形面積？

學生分析：計算三角形的面積需要知道底和高?？梢越涍^三角形的某一頂點作一條高，結合勾股定理列方程組，先計算求出高，再利用面積公式：s=（a×h）/2，求出三角形面積。

師：對于任意一個三角形，只要知道它三條邊的長度，就可以利用海倫公式直接計算面積。大家快去認識一下這個美麗的公式吧。

學生活動：利用數字化手段查找資料，學習海倫公式，建構新知。

設計意圖：初二學生對于三角形面積的計算方法的知識儲備，仍以底高公式s=（a×h）/2計算為主，對于海倫公式尚未接觸。因此，教師基于學生已有的認知，通過問題引發學生認知沖突，進而激發學生主動參與、積極思考，建構新的知識，逐步走向深度學習。

2.自主建構思維可視的問題解決流程

人的思維是隱性的，思維可視是指以圖形、文字、符號等元素組合的方式將原本隱性的思維具象呈現的過程?？梢暬乃季S可以使個體更容易接收、理解和記憶信息，有效提高信息加工及傳遞的效能，促進深度學習。因此，教師在教學中要有意識地將對學生的思維訓練與學科有效的教學實踐融為一體，使學生在自主建構的過程中發展思維能力。

活動二：用流程圖描述算法。

教師拋出任務：編寫“海倫公式”求解三角形面積程序。

師：在設計算法時要明確什么？

生：明確程序的輸入、處理和輸出。

師：請用流程圖描述。

學生活動：分析問題，梳理問題解決思路，繪制出算法的步驟流程圖（如圖1）。

設計意圖：引導學生借助流程圖來描述算法，梳理問題脈絡，在大腦經歷“知識加工”和“問題解決”的思維過程中，將原本“不可見的”問題解決過程用圖形化的符號清晰展現，呈現具象的知識體系，實現隱性思維的顯性化。

3.整體評估實現思維監控

思維監控是個體對問題解決的方法、過程及結果的審視、判斷和反思。通過整體評估將學習進程從知識層面推向思維層面，引導學生判斷并反思：問題解決方法是否合理；過程能否進一步優化；結果是否符合客觀實際；評估的過程是對思維過程的再審視，能夠幫助學生提升分析和解決問題的能力，形成思維策略，逐步走向深度學習。

活動三：程序優化。

師：同學們，觀察這個算法步驟流程圖，程序是什么結構？

生：順序結構。

學生活動：根據算法步驟流程圖編寫程序代碼并調試。

師：我們來看一位同學寫的代碼，程序可以正常運行并等待用戶輸入數據，但是輸入數據后程序出錯，請幫他分析原因。

學生分析：程序的輸入部分用到了input函數實現從鍵盤輸入數據，而input函數輸入的數據為字符串類型，需要轉換為數值類型程序才能正確運行，考慮到三角形邊長不一定都是整數，因此用float函數將其轉換成浮點數類型更好。

師：有同學在用一些數據，如（1，2，3）或者（1，1，2）測試時，程序輸出三角形面積為0，怎么回事？

學生分析：運用數學知識可知，這些數據組合成的三條邊無法構成三角形。進而發現當前算法編寫的程序存在漏洞，程序還需進一步優化：對輸入的三條邊進行判斷，如果滿足構成三角形的條件，就輸出三角形的面積；如果不滿足條件，就提示不能構成三角形。

師：很好，這時候就需要用分支結構程序來實現判斷。

學生活動：學習分支結構相關內容，優化算法步驟流程圖（如圖2）并完善程序。

設計意圖：教師利用問題適時介入，引發學生再思考，借助思維監控提升學生分析與解決問題的能力，提升思維的縝密性。學生在對具體問題的評估中明確各要素間的邏輯關系，及時發現程序中的不足，提出優化策略，在解決問題的需求中深入學習新知。

4.遷移應用促進思維深化

遷移，是一種學習對另一種學習的影響，是學習者已獲得的知識、技能、態度對新的情境、新的任務、新的問題的影響。學以致用揭示了教育的最終目的。在理解概念、習得技能之后，學生能夠靈活運用所學知識、技能及思維方法去解決現實生活中的真實、復雜問題，是深度學習發生的重要表征。

活動四：用計算機程序解決生活問題。

某市出租車收費標準如下：3千米以內（含3千米）收費10元，超過3千米的部分，每千米收費2元。請編寫一個出租車計費程序，輸入行駛路程，輸出付費金額。

學生活動：根據題目要求編寫程序。

設計意圖：創設來源于生活的真實問題，將知識、思維從學習轉向生活，讓學生面對具體問題，經歷知識運用、思維活動、問題解決等一系列過程，從而達到思維的深化與提升。

三、結語

促進深度學習是落實信息科技學科核心素養的必然路徑，教師應該在深度學習理念的指引下，結合初中生學習需求和程序設計教學的特點，通過創設引發認知沖突的問題情境、自主建構思維可視的問題解決流程、整體評估實現思維監控、遷移應用促進思維深化等策略，為學生提供思維生長的空間，推進深度學習真實發生。

（作者單位：江蘇省太倉市浮橋鎮瀏家港中學）

責任編輯：莊 源