面向深度学习的问题驱动教学模式应用研究

危进进

【摘 要】提高课堂教学的有效性，是一线教师共同的追求，而关注学习本质的深度学习逐渐得到信息技术教师的重视。在介绍深度学习概念的基础上，阐述了问题驱动教学模式的具体应用。该模式是将学生置身于真实的情境中解决问题，从而促进深度学习的发生，以培养学生的学科核心素养。案例研究表明，该模式为当下课堂教学改革提供了有益的探索。

【关键词】问题驱动;深度学习;信息技术教学;计算思维

如何解决课堂效率低下的问题，是信息技术教师面临的一个重要课题。单调的操练虽然是学生掌握知识的一个非常常见的途径，但却往往让学生习惯了被动的接受，忽视了主动思考的习惯培养。随着课程改革的不断深化，信息技术教学理念正在发生着转变：从注重技能习得到关注素养培养，更加突出学生综合素养培养。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中指出了信息技术学科核心素养是指学生通过学科学习逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力，其中计算思维被作为一项重要的核心素养。而计算思维的培养却与问题解决有着密切联系。在学习过程中，学习者能够进行深度学习是学习真正发生的重要前提条件，而面向深度学习的问题驱动教学模式可以让学生深度参与课堂教学，更好地培养其核心素养。

一、深度学习概念

深度学习是备受一线教师关注的一个概念。在信息技术前沿中所涉及到的深度学习是计算机领域的一个研究内容，是一种复杂的机器学习算法，在语音和图像识别方面应用较多。而教育领域中谈到的深度学习，大部分是相对于浅层学习而言的一种知识处理方式。浅层学习往往会与注意力不集中、死记硬背、知识碎片化以及不能迁移等特征联系在一起;而深度学习是让学习者能够深度参与，建立知识之间的关联，以及形成有效迁移的学习。

笔者在本文中所指的深度学习是教育领域的深度学习，是指学习者积极主动参与课堂，在理解、体验和应用的基础上，把握知识之间的关联，旨在做出决策或解决问题的学习。它是一种触及学生心灵深处的学习，是主动解决问题的学习。

如何才能让学生在课堂中处于深度学习的状态，让学习真正发生呢？对于中小学一线教师而言，的确需要一种可模仿、易操作的课堂教学模式来引领其教学行为，让师生共同参与到课堂教学中。

二、问题驱动教学模式

为了更好地培养学生的计算思维，让深度学习在中小学信息技术课堂中落地生根，我市信息技术教研员王卫全老师的团队经过多年的研究，提出了通达计算思维的问题驱动教学模式。该模式提炼出了教学环节中的五个要素：情境场、问题群、活动串、思维桥以及知识树。

在教学过程中，将学生置身于真实的情境中，围绕某一核心问题，通过搭建一系列探究学习的脚手架，让他们在分解问题、解决问题的活动中培养其计算思维，而教师在课堂中所起的作用是组织、引导以及知识总结、完善学生知识体系等作用，从而让学生习得的知识能够更好地迁移。

三、面向深度学习的问题驱动教学模式应用实践

作为问题驱动教学模式研究的实验校，我校信息技术教研组在市教研室的引领下，围绕真实情境创设、核心问题设置、学生活动中脚手架搭建以及如何有效促进学生知识整合与迁移等一系列内容开展了许多研究。《算法实例》是教学实践中具有代表性的案例之一，特以此课为例，详细介绍问题驱动教学模式在课堂教学中的具体应用。

（一）前段分析

1.教材分析

在教材中的位置。本节课是江苏凤凰科学技术出版社《初中信息技术》8年级第4章《程序设计》第2节《算法》的第3小节《算法实例》。

在教材中的地位。設计程序时，首先要分析问题、算法设计，再选用一种计算机语言来编写程序，因此算法是编程解决问题的基础。而具体实例是培养学生分析问题、设计算法的重要载体。

知识点分析。主要介绍两种算法：解析法和枚举法。针对具体实例，设计算法，并用自然语言和流程图的方式描述。

知识点之间的关系。算法是核心，实例是载体，为学习算法服务。而用自然语言和流程图来描述算法，有利于学生更好地理解和运用算法。

2.学情分析

已有经验。本校八年级的学生应该有基本生活常识，应该有陪爸爸妈妈取快递的经历。

已有知识。学生已经体验过简单VB程序，了解算法的概念，知道可以用自然语言和流程图描述算法。

思维特点。八年级学生已经具备一定的分析问题、解决问题的能力。

学习风格。有一定主观能动性，喜欢自己探究，不太愿意发表观点。

学习中可能遇到的问题。很多学生没有多角度去考虑问题的意识，解决问题的算法能否被优化需要更多地引导;算法用自然语言相对容易描述，用流程图（尤其是在画程中）描述算法，有一定的难度。

3.教学目标

学科知识。熟悉解析法和枚举法的算法思想;学会针对具体实例，选择合适的算法，并采用自然语言和流程图描述。

问题解决。通过帮助爸爸提高收发快递的效率，熟悉解析法和枚举法两种算法。通过分析问题、用自然语言和流程图描述算法，最后升华到用计算机程序提高收发快递的效率，感受程序的魅力。

学科核心素养。能够结合实际问题的需要，主动找寻方法处理信息（信息意识）;能够将大的问题分解，分析问题，选择合理的算法，并描述出来，最终解决问题;能够合理使用画程软件，将算法用不同的方式描述;弘扬传统孝文化，增强将知识学习用于解决实际问题的社会责任感。

（二）教学过程分析

课前氛围营造：播放筷子兄弟的《父亲》，渲染浓烈的父与子（女）亲情关系。

环节一：情境创设，提出核心问题

引言：一首非常感人的《父亲》。不知道刚刚过去的父亲节，大家送给了自己父亲什么礼物。

小时候我们都认为父亲是超人，家里没什么活儿是他不会干的，修家电、玩具，讲童话故事;而随着我们渐渐长大，发现父亲并不是那么无所不能，他也有很多不知道的东西。但是，他依然爱着我们……

小孙的父亲是一个快递代管员，他每天要核算费用，分发快递，经常工作到很晚。小孙想：能否利用所学的知识来帮助爸爸提高效率呢？（核心问题）

环节二：分析问题，解决问题

问题一：如何计算每天代管快递的费用？

计费方式：代管一个重量超过2公斤的快递收快递公司的费用为3元，其它快递收费2元。

活动一：

①分析为孙爸爸计算每天快递代管费的过程，用自然语言描述出来。

②打开“学生素材”中“活动1”，在画程中完善描述该算法的流程图。

知识建构一：在分析具体问题的基础上，先找出待解决问题的数学表达式，再求出表达式的值。这是解析法的算法思想。

过渡语：基于该算法的计算机程序可以帮助爸爸很快地计算出代管费用了！

问题二：如何提高查找快递的效率？

爸爸平时是怎样查找顾客的快递的？每天的快递爸爸都是散乱地堆放着。今天，店里代管了50个快递。每次，爸爸都要根据顾客提供的手机号逐个去查找快递。

活动二：

①分析孙爸爸为第一位顾客找快递的过程，用自然语言描述出来。

②打开“学生素材”中“活动2”，在画程中完善描述该算法的流程图。

知识建构二：（利用计算机运算速度快的特点）对要解决问题中的所有可能的答案一一列举，并进行判断，满足条件的保留，不满足的丢弃，最后得到符合要求的答案。这是枚举法的算法思想。

过渡语：枚举法是一种比较适合计算机的算法，爸爸人工查找快递的方式效率很低。

活動三：

讨论优化孙爸爸查找快递的方法，用自然语言描述出来。

讨论总结：按顺序逐一查找体现了枚举法的算法思想，而大家刚才提出的给快递分类、按号码排序等都是对算法的优化，的确可以提高查找快递的效率。如果运用计算机解决查找问题，效率可能会更高。

过渡语：选取大家刚才优化的算法，结合计算机语言可以编写出一个快递查询程序！

知识建构三：解决同一问题，算法的优劣不同，其效果和效率可能大不相同。

算法是程序的灵魂，算法的优劣直接影响所编程序的质量，要尽可能选用优化的算法。

设计意图：通过优化爸爸平时查找快递的方式，让学生在分析、对比的基础上，体会算法有优劣，培养学生尽量选择优化的算法来解决问题的意识。

过渡语：终于可以提高爸爸收发快递的效率了！

环节三：课堂总结，拓展升华

本节课主要学习了解析法和枚举法两种基本算法，当然在解决具体问题的过程中，我们还有可能运用到一些其它的算法，如排序算法。算法很多，我们一定要有选择性，并且要养成优化算法的意识。最后用程序设计来解决具体实例。

（三）实践反思

本节课设计在父亲节的背景下，将学生置身于帮爸爸提高收发快递效率的核心问题中，融入解析法、枚举法两种算法思想的学习，体现算法的重要性，强化要有优化算法的意识。课堂教学中，将核心问题又进一步分解，提供了画程软件、自学材料等脚手架，并为学生总结知识，让他们能迁移解决日常生活中的其它问题;充分肯定学生的想法，并给出针对性的指导，鼓励学生通过自主学习、合作交流来解决问题。在这节课中，学生深度参与，迸发出了很多可执行的算法，达成了预期目标。

经过一段时间的教学实践，笔者对问题驱动教学模式有了更深的认同感，该模式在信息技术教学中的应用，让《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中所提到的“学主从教、以学定教、先学后教”的教学建议得到落实，让学生在课堂中处于主动思考、寻找问题解决方法的高阶思维中，使深度学习的发生更具可能性。当然，一种合适的模式也需要在实践中经过不断反思、修改、完善和再实践的过程，相信在广大一线教师的不断实践后，该模式将会在课堂教学中发挥更大的作用。