1、以 blockly 為例淺談深度學(xué)習(xí)對于計(jì)算思維的培養(yǎng) 摘要：對于中小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，是當(dāng)前我國中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的一個重要任務(wù)，而“深度學(xué)習(xí)”又是時下對教師和學(xué)生提出的一個重要課題。本文以 blockly 為例，淺談在 python 編程教學(xué)中，如何通過深度學(xué)習(xí)培養(yǎng)初中學(xué)生計(jì)算思維的能力，使學(xué)生能夠又快又準(zhǔn)地解決問題，提高創(chuàng)新創(chuàng)造能力，從而為以后的學(xué)習(xí)和生活打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)，計(jì)算思維，blockly，python當(dāng)前初中信息技術(shù)教學(xué)方式大多與傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)方式相類似，老師教一步學(xué)生學(xué)一步，反復(fù)教反復(fù)學(xué)直到學(xué)會為止，最后學(xué)生學(xué)到的大多是由固定思維提供的學(xué)習(xí)方法，導(dǎo)致解題思路如

2、出一轍毫無創(chuàng)新，長此以往不利于學(xué)生的全面發(fā)展。由于信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)的硬件設(shè)施有別于其他學(xué)科，所以教師要充分利用硬件資源，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)所學(xué)知識與實(shí)際生活相銜接，開創(chuàng)趣味課堂，通過深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式完成課程目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)等，并達(dá)到對初中學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的目的。“進(jìn)階程序設(shè)計(jì)”是七年級上冊信息技術(shù)第五單元的內(nèi)容， 也是初中學(xué)生第一次接觸的正式的編程語言Python 語言。學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，主要要掌握其算法思想，所以入門很關(guān)鍵。計(jì)算思維對于程序的編寫有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，但又不局限于程序設(shè)計(jì)這一個領(lǐng)域，因此培養(yǎng)計(jì)算思維有利于學(xué)生多角度思考，全方位發(fā)展?！吧疃葘W(xué)習(xí)”是近兩年提出的一種教學(xué)模式，

3、面向?qū)ο蟛粌H僅是學(xué)生也包括教師，經(jīng)過實(shí)踐表明，深度學(xué)習(xí)為有效課堂提供了新的思路和方向。那么深度學(xué)習(xí)和計(jì)算思維到底是什么，如何將深度學(xué)習(xí)模式應(yīng)用于對計(jì)算思維的培養(yǎng)中來？本文將以“以blockly 為例的 python 編程教學(xué)”為引，為大家一一闡述。一深度學(xué)習(xí)照亮未來的思維課堂深度學(xué)習(xí)的概念及意義深度學(xué)習(xí)的概念最初來源于人工神經(jīng)網(wǎng)路的研究，是機(jī)器學(xué)習(xí)中一種基于對數(shù)據(jù)進(jìn)行表征的學(xué)習(xí)方法，其建立動機(jī)在于模仿人腦的機(jī)制來解釋如圖像、文本或聲音等數(shù)據(jù)。不過根據(jù)字面意思，深度學(xué)習(xí)這一概念又被引申到教育學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中，與當(dāng)下普遍存在的只看重分?jǐn)?shù)，看重結(jié)果，不深入研究，不細(xì)致剖析的“表層學(xué)習(xí)”形成對立關(guān)系。深度學(xué)

4、習(xí)是基于建構(gòu)主義理論產(chǎn)生的一種新型教學(xué)模式，是學(xué)生高品質(zhì)學(xué)習(xí)的一種狀態(tài)、一種方式，也是一種美好愿景。具體是指在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的深度參與、深度體驗(yàn)、深度反思和深度拓展，做到把課堂還給學(xué)生，體現(xiàn)了教師主導(dǎo)和學(xué)生主體的地位。blockly 與深度學(xué)習(xí)的融合Python 語言是初中生學(xué)生接觸的第一個正式的程序設(shè)計(jì)語言，雖然在教材中只是作為選修的一個模塊，但程序設(shè)計(jì)的思想所反應(yīng)出來的計(jì)算思維等能力卻是初中學(xué)生不可或缺的一種能力，它能幫助學(xué)生多角度全方位的思考問題，因此，如何讓學(xué)生了解并學(xué)好程序設(shè)計(jì)，對編

5、程產(chǎn)生興趣是教師幫助學(xué)生走進(jìn)程序設(shè)計(jì)世界的關(guān)鍵一步。Blockly 正是基于此開發(fā)的一種模塊化編程網(wǎng)站，它是一種完全可視化和圖形化的編程語言，學(xué)生可以應(yīng)用編程原理通過拖拽模塊的方式完成當(dāng)前任務(wù)，而不必?fù)?dān)心具體的語法或命令行。Blockly 類似于小學(xué)生學(xué)習(xí)過的 scratch，但相較于 scratch 來說，blockly 可以將“模塊”轉(zhuǎn)換為 Python、PHP、JavaScript 等當(dāng)前主流語言，學(xué)生通過中英文對照可以很清楚地讀懂每行代碼的意思，久而久之，學(xué)生可以自己獨(dú)立地將各個模塊用代碼的形式表示出來，最后做到不借助中間的模塊而能夠直接寫出程序。Blockly 還有一個優(yōu)點(diǎn)就是其內(nèi)容

6、的設(shè)計(jì)既具有趣味性又具有挑戰(zhàn)性，共包含七個環(huán)節(jié)，分別是：拼圖、迷宮、鳥、烏龜、電影、池塘導(dǎo)師和池塘，而且每個環(huán)節(jié)里面又包含了許多的小關(guān)卡，越來越好玩的同時難度也越來越升級。就拿“迷宮”來舉例， 其中共有十個關(guān)卡，由最初的第一關(guān)只有一條直線到第十關(guān)要經(jīng)過不斷的嘗試才能到達(dá)終點(diǎn)，學(xué)生在不斷闖關(guān)的同時也深刻理解了程序設(shè)計(jì)的三大基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)， 為今后的程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。而通關(guān)的過程也恰恰是學(xué)生深度學(xué)習(xí)的過程，更是對學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的一個過程。blockly 迷宮游戲界面截圖二計(jì)算思維開創(chuàng)未來的核心力量計(jì)算思維的三大誤區(qū)計(jì)算思維是指人們能自覺利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)思想和方法分

7、析問題，利用對問題的抽象、建模，運(yùn)用合理的算法求解問題， 并且能夠應(yīng)用于其他同類問題的求解的一種思維方式。關(guān)于計(jì)算思維的誤解有三：計(jì)算思維是人的思維并不是計(jì)算機(jī)的思維；計(jì)算思維是學(xué)會邏輯性、創(chuàng)造性解決問題的方式；計(jì)算思維是每個職業(yè)都需要的技能。從腦科學(xué)研究出發(fā)，計(jì)算思維不是學(xué)習(xí)枯燥的代碼，而是數(shù)理邏輯思維、創(chuàng)新意識、批判精神等優(yōu)秀的思維品質(zhì)的培養(yǎng)，是成就未來精英，時代佼佼者的必修課。因此，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的能力是我們必須要做的，那么問題又來了，現(xiàn)在初中生的計(jì)算思維水平到底是什么樣子的？如何做到在信息技術(shù)的課堂上培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維呢？初中生的計(jì)算思維現(xiàn)狀之前讓七年級學(xué)生參加了一個“Bebras

8、國際計(jì)算思維主題活動”，在信息技術(shù)課上統(tǒng)一進(jìn)行網(wǎng)上有關(guān)計(jì)算思維的答題，了解一下現(xiàn)在初中學(xué)生是否擁有了一定水平的計(jì)算思維能力?？墒钦{(diào)查結(jié)果卻并不盡如人意，大多數(shù)學(xué)生還是按照常規(guī)的思維模式思考，而且對計(jì)算思維的思考方式并提不起什么興趣。例如有一道“翻轉(zhuǎn)卡片”的題目，題意是：有一排卡片，遵照以下兩個規(guī)則從右向左依次查看卡片，一是如果當(dāng)前卡片正面朝下，請將它翻轉(zhuǎn)至正面朝上并結(jié)束該輪游戲；二是如果當(dāng)前卡片正面朝上， 請將它翻轉(zhuǎn)至正面朝下，繼續(xù)查看下一張卡片，問游戲共進(jìn)行了32 輪之后，有多少張卡片會正面朝上？這道題其實(shí)考的是程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的循環(huán)結(jié)構(gòu)，只要能夠找出循環(huán)初始、循環(huán)體和循環(huán)控制就能得出答案，

9、但是竟然真的有同學(xué)在紙上畫出了每一輪之后的結(jié)果，這顯然不是我們想要的結(jié)果。由此可見，大多數(shù)學(xué)生還并沒有養(yǎng)成依靠計(jì)算思維思考的習(xí)慣，甚至有的同學(xué)還不知道什么是計(jì)算思維。三以 blockly 為例的深度學(xué)習(xí)對于計(jì)算思維的培養(yǎng)計(jì)算思維的培養(yǎng)不是一朝一夕能完成的，也不是一兩種教學(xué)方式能培養(yǎng)出來的，更不是著重培養(yǎng)某一方面就能取得成功的。計(jì)算思維的培養(yǎng)需要多模式、多角度相結(jié)合的方式進(jìn)行，因材施教，找到適合不同學(xué)生的不同方法才能有針對性地進(jìn)行培養(yǎng)，其中讓學(xué)生對項(xiàng)目產(chǎn)生興趣是關(guān)鍵。以 python 這一單元的教學(xué)為例，由 blockly 引入，讓學(xué)生自主體驗(yàn)每一個游戲環(huán)節(jié)，通過模塊化的命令設(shè)置完成不同難度等級

10、的任務(wù)。每通過一關(guān)會顯示相應(yīng)的 python 代碼，學(xué)生通過將代碼和模塊文字一一對應(yīng)起來看可以很清楚地讀懂每行代碼 所代表的意思，并總結(jié)出每個常用關(guān)鍵字的意義及用法。在 10 關(guān)關(guān)卡全部通關(guān)之后，再回過頭來從第一關(guān)開始，不借助模塊文字，憑借自己總結(jié)并記住的關(guān)鍵詞和語法的特點(diǎn)，獨(dú)立寫出python 程序，做到真正的理解并應(yīng)用，這就是學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。在這個過程中，教師扮演的不是單純的知識灌輸者，而是內(nèi)容的引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生樂學(xué)、善學(xué)、會學(xué)。一堂課的精彩之處在于學(xué)生不會完全按照教師的預(yù)設(shè)去發(fā)展，時常會出現(xiàn)出乎教學(xué)設(shè)計(jì)之外的各種問題。例如在 blockly 的“迷宮”環(huán)節(jié)中，因?yàn)橛心K數(shù)量的限制，學(xué)生能寫出的程序設(shè)計(jì)代碼只有一種，但如果拋開模塊數(shù)量的限制不談，學(xué)生的思路就會被打開，會把順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)按多種方式融合在一起，寫出不同類型的代碼，從而發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)也是可以“一題多解”的，從多種解法中選出“最優(yōu)解”。如果教師對于學(xué)生反饋的問題置之不理，學(xué)生就會對所學(xué)內(nèi)容失去興趣和積極性；如果教師能很有耐心地解答學(xué)生的問題，學(xué)生會覺得受到了很大的鼓勵，從而更愿意繼續(xù)學(xué)下去。換一種角度來想，學(xué)生之所以會出現(xiàn)各種問題，正能說明學(xué)生學(xué)進(jìn)去了，進(jìn)行了認(rèn)真的思考，這正是學(xué)生深度學(xué)習(xí)的結(jié)果，而各種類型問題的出現(xiàn)