基于深度学习理论的高中编程教学模式的研究 ——以Python课程为例

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信息技术日新月异,逐步走进人们的生活成为我们密不可分的一部分,也让计算思维成为21世纪创新型人才必不可缺的能力。人工智能时代的到来,让编程教育备受重视。在大量的研究中,编程教育是培养计算思维的有效手段。在高中阶段,《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》对学生的计算思维提出了明确要求。近年来,Python编程语言愈发受到关注,相较于其他语言初学者更容易入门,它语法简洁易读写,且根据新课标开发的新教材也不再使用Visual Basic语言而改用Python语言。如何在高中信息技术课堂开展Python教学,引导学生深度思考,发展计算思维,锻炼学生的编程能力,成为本研究的出发点。本研究主要采用了文献研究法、问卷调查法、准实验研究法、访谈法等。首先通过文献研究对深度学习理论和高中编程教学现状进行调研,对涉及的相关理论进行了梳理,结合当前多种教学方法和策略构建基于深度学习理论的高中编程教学模式。该模式根据教学模式五要素原则共分为理论依据、教学目标、实现条件、教学流程、教学评价五部分。首先,该模式以深度学习理论为核心,结合情境认知理论、分布式认知理论、SOLO分类理论等,对教学目标及教学设计流程的各环节进行优化;其次,教学目标依据新课标要求以及深度学习“4S”学习内容框架制定总体目标、课程目标和课时目标;第三,以教学目标为导向,完善教学设计流程,该流程主要包括前期分析、教学设计框架、教学设计定稿、教学评价四个环节。其中前期分析分为课标分析、知识点提炼分类、认知起点诊断三个子环节;教学设计框架需要制定该堂课的学习目标框架、重构教学内容、确定学习活动任务形式;教学设计定稿则在前一步的基础上确定最终课堂学习目标、完善教学设计、教学资源;教学评价要注意随机应变,根据学习者的SOLO层次引导其逐步思考探索找到正确答案,对学生的评价不能用对错一概而论,鼓励学生深度思考学会学习,教学评价并非独立环节,其融于课堂的各个部分,从前测、课堂师生问答到最终的项目作品展示评价,这一系列过程性与结果性评价都归于教学评价之中。特别说明的是,该模式为学生营造个性化-合作的学习氛围,以小组合作的方式探究学习完成项目,通过组间竞争组内合作的方式激励学生学习,学会学习。然后将教学模式付诸实践,采用准实验研究法验证模式效果。实验完成后,对学生进行编程知识测试和计算思维态度测试,同时随机选择学生参与访谈;利用SPSS26和Excel软件对收集到的数据进行分析,整理实验结果并反思。最后对研究进行总结展望。从准实验结果可以看出,与采用传统教学模式相比,基于深度学习理论的高中编程教学模式更利于学习者计算思维能力的培养,更能引发学生的深度学习与思考,同时其编程能力也更强。笔者通过研究可以得出以下结论:基于深度学习理论的高中编程课程教学模式能更好的发展学生的计算思维,帮助学生更好掌握编程知识,启发学生深度学习与思考,激发学生学习编程的兴趣。研究结果为一线教师的编程实践提供了参考,也为其他研究者在研究该方面内容时提供了经验与参考。
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