深度學習視域下初中編程教學中學生計算思維的培養研究

摘要：在當今快速變化的數字化時代，計算思維作為一種基礎能力，對于學生的學術和職業未來至關重要。隨著教育領域對深度學習理念的探索和應用，初中編程教學提供了一個獨特的視角來培養學生的計算思維。深度學習，不同于表層學習，強調學生的深入理解、批判性思維和創造性解決問題的能力。本文通過分析當前教育環境下初中生計算思維的培養現狀，探討了深度學習理念下初中編程教學中學生計算思維的重要性和培養策略。

關鍵詞：深度學習；初中編程教學；計算思維培養

一、引言

隨著技術的不斷進步和信息時代的到來，計算思維已成為當今時代必備的核心素養之一。計算思維不僅涉及編程技能的掌握，更重要的是它培養了學生的邏輯思考、問題解決和創新能力。在這一背景下，初中編程教學作為學生早期接觸計算機科學的重要途徑，承擔著培養學生計算思維的重要任務。深度學習作為一種先進的教學理念，強調學習過程中的深入理解和知識的應用，提供了新的視角和方法來加強計算思維的培養。

二、深度學習視域下初中編程教學中學生計算思維的重要性

（一）基礎能力的培養

在深度學習的教學視域下，對于初中階段編程教育的探索，特別強調學生計算思維能力的培養。這種教育模式認識到，計算思維不僅僅是學習編程語言的技術技能，更是一種解決問題的基礎能力，對學生的整體學習和未來發展具有深遠影響。在這一框架下，學生被鼓勵去理解并應用算法思維、邏輯推理和系統化思考，以解決各種實際問題。這種思維方式的培養，使得學生能夠在面對復雜情境時，通過分析、評估和創造性思考找到有效的解決方案。更重要的是，深度學習理念下的編程教學，通過項目實踐、團隊合作和問題導向的學習方法，不僅增強了學生的技術能力，也促進了批判性思維、創新能力和持續學習的習慣的形成。這些能力的培養，對于學生適應未來社會的變化，以及在數字化時代中的生存和發展，具有至關重要的作用。因此，在初中編程教育中融入深度學習的理念，注重計算思維能力的培養，不僅為學生打下堅實的知識基礎，更為他們的全面發展和終身學習奠定了基石。這種教育方式，無疑是對傳統教學模式的一大創新，它強調的是能力的培養而非簡單的知識傳授，這種轉變對于當前教育改革和發展具有重要意義。

（二）增強學習自適應性

在深度學習視域下的初中編程教學中，學生計算思維的培養對增強學習自適應性具有至關重要的作用。在這種教學模式中，計算思維不僅是學習編程的技巧，而是作為一種思考方式，幫助學生學會如何學習、如何面對未知和復雜的問題。這種思維方式的培養使學生能夠在不斷變化的技術環境中快速適應新知識，理解新概念，并能夠靈活地應用于解決實際問題。隨著技術的發展，新的編程語言、工具和框架層出不窮，學習自適應性成為學生能否跟上這一變化，乃至于在未來科技進步中保持競爭力的關鍵。通過項目基礎的學習、團隊合作和問題解決活動，學生在編程過程中不斷嘗試和錯誤，學習如何從失敗中汲取教訓，這些經歷增強了他們面對挑戰時的韌性和適應性。此外，計算思維培養還涵蓋了數據分析、算法邏輯等方面，讓學生學會如何組織和分析信息，這對于提高他們在信息爆炸時代的學習效率和質量至關重要。

（三）提升學生創新能力和創造力

在深度學習視域下的初中編程教學中，學生計算思維的培養對于提升創新能力和創造力發揮著至關重要的作用。通過深入的編程學習，學生不僅掌握了編程語言和技術工具，更重要的是，他們學會了如何運用這些工具去構思和實現前所未有的解決方案。計算思維促進學生發展邏輯思維和系統思考，這些思考方式為創新提供了基礎。它要求學生不停地詢問“為什么”和“如果”，鼓勵他們對現有的解決方案提出質疑，并探索新的可能性。在這一過程中，學生的思維被不斷地挑戰和擴展，這種探索性和問題解決的過程本身就是創新能力的體現。編程項目的實踐性質要求學生將抽象的思維具體化，將理論應用到實際情境中，這種由內而外的創造過程極大地激發了學生的創造力。他們不僅要思考如何使程序運行，還要考慮如何優化用戶體驗、如何讓解決方案更加高效和美觀。這樣的過程促使學生不斷嘗試新思路、新方法，充分發揮個人的想象力和創造力。更重要的是，深度學習視域下強調的是學生中心，鼓勵學生主動學習和探索，這種學習方式本身就是一種創新教育的實踐。它讓學生認識到，創新不僅是知識的積累，更是一種思考和行動的方式。通過編程教學，學生不僅獲得了技術上的指導，更重要的是學會了如何面對未知，如何在面對挑戰時保持創新和探索的心態。

（四）為學生未來職業發展打下堅實基礎

在深度學習視域下進行的初中編程教學，通過培養學生的計算思維，為他們的未來職業發展奠定了堅實的基礎。這種教學不僅僅是教授學生編程語言或技術操作，更重要的是通過編程解決問題的過程，讓學生學會如何思考、如何分析、如何創新。這些能力在當今社會尤為重要，無論學生將來選擇哪個行業，這種能力都能使他們在職業生涯中脫穎而出。隨著信息技術的快速發展和數字化轉型的深入，計算機科學已經滲透到各個領域，不僅僅是科技行業，包括醫療、教育、金融等行業都需要具備這種思維模式的人才。培養學生的計算思維，意味著為他們提供了解決各種問題的通用工具，這種跨學科的能力將極大地增加他們的職業靈活性和適應性。此外，通過編程教學，學生還能學習到團隊合作、項目管理和溝通等軟技能。在解決編程問題的過程中，學生需要與同伴溝通想法，合作完成任務，這些經歷有助于培養他們的團隊精神和領導力。這些非技術性的軟技能在任何職業領域都是成功的關鍵。

三、深度學習視域下初中編程教學中學生計算思維的培養策略

（一）鼓勵創造性思維和自主學習

這種教學方法不僅僅聚焦于編程技能的傳授，更重視激發學生的內在潛力，促進他們在學習過程中的主動探索和獨立思考。通過這種策略，教師引導學生跳出傳統的學習模式，鼓勵他們將個人興趣和創新想法融入編程項目中，從而在解決問題的過程中發展計算思維能力。教師在實施這一策略時，首先需要創造一個開放、包容的學習環境，讓學生感到他們的想法和嘗試都受到尊重和鼓勵。在這樣的環境中，學生能夠自由表達自己的思想，不畏失敗，勇于嘗試。接下來，教師可以設計一系列與學生生活經驗和興趣緊密相關的編程任務或項目，這些任務旨在激發學生的好奇心，促使他們主動尋找解決方案。在這個過程中，學生不僅應用編程知識解決實際問題，更通過探索未知領域，培養創造性思維。此外，教師應鼓勵學生進行自主學習，提供豐富的資源和工具，如在線課程、編程軟件和開源項目，讓學生根據自己的學習節奏和興趣選擇學習內容。自主學習的過程中，學生學會自我管理、自我激勵，這不僅有助于編程技能的提升，更重要的是培養了學生終身學習的能力。為了進一步促進創造性思維和自主學習，教師還可以組織學生參加編程比賽、展示會等活動，這些活動不僅是學生展現成果的平臺，也是他們相互學習、相互啟發的好機會。通過這種形式的交流和反饋，學生能夠從同伴中獲得新的靈感，進一步激發創造性思維。。

（二）利用多樣化教學工具和資源

在深度學習視域下，初中編程教學中學生計算思維的培養策略中，利用多樣化教學工具和資源是一項核心策略。教師可以引入各種編程平臺、互動式學習工具、在線課程以及數字化資源，為學生提供一個豐富多彩的學習環境。這種多樣化的教學方式旨在滿足不同學習風格的學生需求，讓每一位學生都能在編程學習中找到適合自己的學習路徑。教師精心挑選適宜的教學資源，如圖形化編程工具讓初學者易于上手，而高級編程環境則滿足進階學習者的需求。同時，通過使用在線社區和論壇，學生可以與全球的同齡人交流編程經驗，這不僅拓寬了他們的視野，也加深了他們對編程文化的理解。教師在整個教學過程中扮演著指導者和協調者的角色，他們不斷探索并整合最新的教學資源，將這些資源有效地融入課程設計中。例如，利用虛擬現實（VR）技術進行編程教學，可以讓學生在模擬的環境中測試他們的編程項目，這種沉浸式體驗使得學習過程更加直觀和生動。此外，教師還鼓勵學生利用開放源代碼項目和在線編程挑戰，通過實際操作提升編程技能，并在解決實際問題中培養計算思維。這一策略的實施，使得編程教學不再局限于傳統的課堂講授模式，而是變得更加靈活和互動，學生能夠根據自己的興趣和進度自主選擇學習材料。通過接觸和使用多種教學工具和資源，學生的學習體驗被極大豐富，他們不僅能學到編程知識，更能學會如何學習，如何在海量信息中篩選對自己有幫助的知識，這對于培養他們的信息處理能力和自主學習能力至關重要。。

（三）組織開展項目化學習

在深度學習視域下，初中編程教學策略中的一項重要內容是組織開展項目化學習，這一策略致力于通過實踐項目讓學生主動探索、合作解決問題，從而深化對編程知識的理解并培養計算思維。通過項目化學習，教師引導學生將編程知識應用到具體的項目中，這些項目既可以是解決現實生活中的問題，也可以是創造性的軟件開發或者是與其他學科內容相關聯的綜合性任務。在這一過程中，學生不僅需要運用編程技能，還要動用到項目管理、團隊協作及批判性思維等多方面的能力。項目化學習的實施，要求教師在項目設計階段就充分考慮到學生的興趣和能力差異，為學生提供多樣化的項目選題，確保每位學生都能找到適合自己的學習點。教師在項目實施過程中，更多地扮演顧問和引導者的角色，他們需要為學生提供必要的資源支持，幫助學生制定可行的學習計劃，同時在學生遇到困難時給予適時的指導和鼓勵。通過定期的進度匯報和項目展示，教師能夠及時了解學生的學習情況，并根據需要調整教學計劃。項目化學習強調學生的主動參與和自主學習，鼓勵學生通過團隊合作來共同完成項目任務。在這個過程中，學生不僅能夠深入探索編程的具體應用，還能夠在實際操作中體驗到編程帶來的成就感和樂趣。更重要的是，通過完成項目，學生能夠逐步建立起解決復雜問題的策略，培養持之以恒的學習態度和面對挑戰的勇氣。

（四）加強跨學科融合教學

在深度學習視域下的初中編程教學中，加強跨學科融合教學是一項極其重要的策略，它旨在通過將編程與各學科知識相結合，開拓學生的思維視野，同時培養他們的計算思維能力。此策略核心在于打破傳統教學中學科間的界限，通過跨學科項目讓學生理解編程在各領域中的應用價值，從而激發學生的學習興趣，提高他們解決實際問題的能力。在這一教學策略中，教師需要具備跨學科整合的能力，他們通過設計包含數學、科學、藝術等學科內容的編程項目，引導學生應用編程技能來探究和解決跨學科問題。

例如，在一個結合數學與編程的項目中，學生可以通過編寫程序來模擬數學問題的解決過程，或者利用編程技術來創建一個可視化的數學模型。在結合科學的學習活動中，學生可以開發簡單的模擬實驗程序，通過編程來理解和演示物理、化學等科學原理。藝術與編程的結合則可以讓學生利用編程創作數字藝術，或者設計交互式的多媒體作品。通過加強跨學科融合教學，學生不僅能夠深入理解編程知識，更重要的是，他們能夠學會如何將編程作為一種工具，應用于解決各學科中的實際問題。這種教學策略有效地拓寬了學生的學習視野，培養了他們的綜合素養，為學生未來的學習和職業發展奠定了堅實的基礎。

四、結束語

綜上所述，隨著社會對計算思維能力要求的不斷提高，初中編程教學在深度學習理念的指導下，對學生計算思維的培養顯得尤為重要。通過本文的探討，可以看出將深度學習理念融入編程教學不僅能夠促進學生對編程知識的深入理解，更重要的是，它能夠有效地培養學生的計算思維，包括邏輯思考、問題解決和創新等多方面的能力。文章提出的教學策略，如組織開展項目化學習、加強跨學科融合教學等，旨在激發學生的學習興趣，提高他們的學習自主性和創新能力，為學生未來的學習和職業生涯奠定堅實的基礎。

作者單位：趙帥康 廈門外國語學校石獅分校

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