基于深度学习的高中信息技术算法与程序设计教学策略实践研究

胡晓环

摘要：本文对高中信息技术算法与程序设计教学内容进行了深入分析，并以填涂答题卡系统为例采用项目式学习进行实证研究，提出了基于深度学习的教学策略，即通过创设情境、项目驱动、合作探究、评价反馈、迁移拓展等教学策略激发学生实践探究、协作学习、思维提升，促进深度学习发生。

关键词：深度学习；高中信息技术；算法与程序设计；教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）12-0072-04

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》强调培养学生的信息素养和问题解决能力，为学生适应信息化社会的学习、工作和生活奠定基础。所以，一线信息技术教师开始探索如何实现体现核心素养指向的学习方式，“深度学习”也因此成为教学研究的热点之一。深度学习的核心目标是促进高阶思维能力的发展，其可以为算法与程序设计教学高阶思维培养提供有效的学习方式，对信息技术课堂教学改进有着重要的意义。

内涵及关系

1.信息技术教学中深度学习的内涵

深度学习的本质特征是深度思维，在信息技术教学中，深度学习注重学生主动参与，要求学生有强烈的学习动机和兴趣，具备自我驱动的学习意识和能力，对信息技术保持积极的态度和探究精神。深度学习强调对知识的深入理解和应用，并通过高阶思维的认知活动来完成高强度的学习，理解各种知识之间的深层次关系，运用所学的知识处理实际问题。

2.算法与程序设计教学内容特征

算法与程序设计教学内容的核心在于培养学生分析和解决问题的能力，学生通过编程语言的学习，能够理解计算机如何处理问题，并能够运用算法进行问题求解，为未来的学习和工作打下坚实的基础。教学内容的特征体现如下：

①算法设计教学内容应注重基本概念的讲解和算法设计的逻辑，如排序、查找等常见算法。通过对这些算法的学习，学生可以理解并掌握如何设计高效的算法。

②数据结构和算法应用教学内容包括数据结构及其相关算法，如数组、链表、栈、队列、二叉树等。这些数据结构和相关算法在实际问题中有着广泛的应用。

③问题解决能力培养的教学内容应注重培养学生解决问题的能力，即引导学生理解和分析问题，选择合适的数据结构和算法进行求解。

3.二者的关系

深度学习与算法程序设计教学二者的关系是相互促进、相辅相成的。在信息技术教学中，深度学习为算法与程序设计提供了以批判性思维、问题解决等高阶能力为目标的有效学习方式。通过深度学习和优化算法，帮助学生提升编程技巧和解决复杂问题的能力。而算法与程序设计为深度学习提供了实现基础。因此，深度学习是建立在理解算法的基础上，通过程序设计解决实际问题所进行的可迁移学习，这样的教学方式将有助于培养出具有创新能力和实践能力的信息技术人才。

策略与实施

深度学习的教学理念强调对知识的深入理解，要求教师关注学生的学习过程，了解学生的学习需求，设计符合学生认知规律、有挑战性的项目教学活动，将所学知识与实际问题相结合，促进学生的主动学习和深度思考。通过创设情境、项目驱动、合作探究、评价反馈、迁移拓展等教学策略，培养学生的高阶思维能力和解决问题的能力。

1.创设情境，激发兴趣，激活思维，驱动深度学习发生

为了激发学生对算法与程序设计的兴趣，教师可以通过创设与程序设计相关的真实情境，让学生在真实情境中学习和应用知识。

例如，教师可以让学生亲历高二月考技术学科答题卡扫描，学生将答题卡放入扫描仪中，系统便能快速准确地完成批改，并将扫描结果实时展示在大屏幕上，每位学生都能看到自己的答案和排名，这种竞技感让学生在学习过程中充满了激情和动力，激发了他们的学习兴趣和热情。本项目将算法与程序设计教学和实际生活中的答题卡系统相结合，在教学过程中，教师应注重激活学生的思维，引导学生主动探究算法与程序设计的内在规律和应用方法，如设问：填涂答题卡系统如何准确识别考生答案？如何确保答题卡系统的准确性和可靠性？让学生在解决答题卡系统项目问题中学习和掌握算法与程序设计，驱动深度学习的发生。

2.聚焦项目，设问题链，合作探究，引领深度学习发生

在算法与程序设计中，教师需要引导学生将所学知识应用到实践中。教师可以设计一系列具有挑战性和实际意义的学习任务，让学生在实践中探究算法与程序设计的原理和应用。首先，聚焦项目是算法与程序设计的第一步。教师需要选择与课程内容紧密相关的项目，让学生在实际操作中掌握知识。例如，在答题卡填涂识别项目中编写一个判断图片中某个信息点是否被填涂的程序项目，在编程语言时，让学生更加深入地理解知识，并能够在实践中灵活运用。其次，设问题链是算法与程序设计深度学习的重要环节。例如，指导学生思考如何获取和储存信息点区域不同像素点的颜色信息，再引导他们判断某个像素点是黑色还是白色等问题。所以，教师需要设计有逻辑性和层次性的一系列问题，以引领学生逐步进行深度思考。最后，合作探究是算法与程序设计中的关键环节。教师需要组织学生进行小组合作，共同探究问题解决方案。通过聚焦项目、设问题链、合作探究等方式，学生可以相互学习和交流，拓宽思路，提高解决问题的能力。项目探究在引领深度学习发生方面发挥了重要作用，同样，教师也需要密切关注学生学习状况和需求，适时调整教学策略方法，以便更有效地推动学生全面发展，具体的项目式学习模式如图1所示。

3.迁移知识，评价反馈，增强思维，推动深度学习发生

算法与程序设计学习不仅仅是一个简单的知识传递过程，更是一个迁移知识、评价反馈、思维增强和深度学习推动的综合过程。通过引导学生理解和应用算法与程序设计的原理，鼓励他们将所掌握的知识运用到实际问题中，以此推动知识的迁移（如图2）。填涂答题卡系统的程序设计涉及循环结构算法的应用，算法在此场景中的主要应用在于对答题卡上的每个答案进行逐一扫描和判断。算法优化简化了代码的复杂性，使得程序更加简洁易懂，提高了程序的效率。算法与程序设计在优化后还具有良好的可扩展性，可以方便添加更多的答案和判断逻辑，使得系统更加灵活和强大。

评价反馈在此教学过程中起到了重要的作用，教师能够依据学生的任务进展情况、课堂行为及课后练习的反应等数据，分析出他们在学习过程中遇到的问题，以提供相应的指导，并及时做出相应的教学调整。例如，教师可以引导学生探究循环结构与其他算法的综合应用，让学生在解决问题的过程中发现新的应用价值和创新点，让每个学生都能在算法与程序设计中获得发展。增强思维是算法与程序设计的另一个重要目标。例如，在学习算法与程序设计时，教师可以引导学生探究算法的变化规律，让学生自主探究、独立思考和解决问题，进而发现算法与程序设计的本质和原理，进一步培养学生的思维能力和创新能力，推动深度学习和全面发展。

4.深度挖掘，拓展应用，提升思维，促进深度学习发生

在算法与程序设计教学中，教师应当引导学生深入理解算法的原理。首先，掌握算法的执行流程，深度挖掘算法在解决问题中的作用。例如，在解决读取准考证号问题时，学生探索从第一个数开始，逐个读取到最后一个数，从而得出结果。在这个过程中，学生不仅学会了如何使用算法与程序设计，而且理解了循环在处理大量重复操作中的优势。其次，拓展应用是提升学生思维能力的有效途径。教师可以通过设计各种实际问题，引导学生运用程序设计去解决。例如，让学生编写程序求信息点边界问题等都需要用到算法。通过解决这些问题，学生不仅能够更加熟练地运用算法与程序设计，而且能够提升逻辑思维能力和问题解决能力。最后，提升思维和促进深度学习发生是算法与程序设计教学的最终目标。教师应当注重培养学生的思维能力和创新精神，引导学生主动探究、发现和解决问题，同时，还需要营造一个良好的学习环境，让学生在探索和实践的过程中，真正理解和掌握信息技术知识，从而提升信息素养和实践能力，实现深度学习（如图3）。

成效及思考

1.培养学生的问题解决与创新思维能力

算法与程序设计深度学习教学策略鼓励学生通过实际问题解决来学习知识和技能，注重学生的主动学习和实践操作。在教学中，教师通过设计有挑战性的编程项目，培养了学生的创新思维和实践能力。

2.增强学生的自主学习和合作沟通能力

算法与程序设计深度学习教学策略强调学生的自主学习和协作学习，这有助于培养学生的自主学习能力和协作精神。算法与程序设计深度学习教学策略注重学生之间的合作与交流，鼓励学生进行小组合作，开展团队项目活动等。这样的学习环境有助于培养学生的团队精神、沟通技巧和协作能力。

3.增强学生的综合素养和应用能力

算法与程序设计深度学习教学策略以实际项目为基础，将信息技术知识与实际应用相结合。学生在项目实践中不仅可以掌握基本的信息技术操作技能，还能了解信息技术在现实生活中的应用场景。算法与程序设计深度学习教学策略注重培养学生的综合素养，包括信息素养、创新素养、合作素养等。通过算法与程序设计深度学习的教学策略，学生能够更深入地理解算法与程序设计的概念和应用，从而更好地掌握相关知识和技能，这种理解与应用能力的提升有助于学生将在信息技术学科中学习到的知识迁移到其他学科和实际生活中。

4.提高教师的教学水平和研究能力

在算法与程序设计深度学习教学策略的研究过程中，教师需要不断探索和研究新的教学方法和手段，这样有助于提高教师的教学水平和研究能力。通过不断反思和改进教学方法，教师能够提升自己的教学水平和研究能力。

结语

本文对基于深度学习的高中信息技术算法与程序设计教学策略进行了探讨，提出了创设情境、项目驱动、合作探究、评价反馈和迁移拓展等教学策略，这些策略的实施有助于学生在算法与程序设计中实现深度学习，引导学生从项目设计的角度进入学习，实现编程思维本质的重构，提高他们的编程能力和信息素养。在未来的教学中，教师还需要不断探索和创新教学策略，以适应学生的深度学习需求和发展需要。

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