信息科技學科教學中深度協作模式的學習路徑探究（下）

中圖分類號：G434文獻標識碼：A論文編號：1674—2117（2025）14—0017-04

深度協作模式（DeepCollaboration Model）是一種強調多方深度融合、資源共享、目標協同的高效合作機制。它突破了傳統協作中“任務分工+信息同步”的淺層模式，注重參與者之間的能力互補、知識共創(chuàng)和長期價值共生，廣泛應用于設計創(chuàng)新、跨團隊項目、生態(tài)合作及復雜問題解決等領域。本刊在2025年第10期“名師課堂”欄目對“深度協作模式的研究現狀”“學理分析及主要觀點”“路徑一：創(chuàng)設開放性的學習共同體”“路徑二：個性化目標樣態(tài)知識建構”進行了介紹，本期仍以《Python繪制正多邊形》一課為例，就剩余的三條路徑展開分享。

學習活動組織與實施教學組織路徑

路徑三：深度資源整合

在深度協作模式中，信息科技學科的資源整合關注認知基礎的融合，從多學科視角出發(fā)，以建構主義理論為基礎，通過整合不同學科資源，為學生提供多元化的認知情境，促進信息科技學科關鍵認知點的主動建構。在整合過程中，教師要關注個體需求，強調深度整合目標的定制化；要注重動態(tài)調整，深人優(yōu)化整合方式；要凸顯學科的獨特性，融合個人經驗與認知偏好；要靈活整合多元知識資源。

（1）原設計

《Python繪制正多邊形》一課第三階段的常見教學思路如下：首先，帶領學生回顧turtle庫基礎操作與正多邊形原理；其次，引入循環(huán)嵌套、函數封裝等知識，引導學生將正多邊形繪制代碼模塊化；最后，讓學生自主探索不同邊數正多邊形的繪制，繼而修改參數實現個性化圖形，小組交流分享代碼與成果。常規(guī)教學中的思路較為線性，如部分學生未能在前兩個階段跟進，此時易出現認知障礙，影響后續(xù)學習效能。

（2）思考焦點

第二部分是程序繪制圖形的重點內容，對學生的抽象思維、具象提升能力均有一定的認知要求。雖然整體設計較合理，但存在一些不足：當學生在前兩個階段未能準確理解代碼的內涵時，可能對遇到的代碼錯誤產生困惑，急需解決辦法的引導。因此，設計未強調代碼的優(yōu)化和性能考量，難以保障交流效果和學生的收獲，不能滿足學生此時的認知需求。

（3）改進型設計

在基于深度協作模式模型的設計中，首先應根據學習目標整合多學科資源，將多學科中符合該課認知需求的內容進行有效的提升和關鍵點的歸納，繼而采用有效的協作手段，觸發(fā)學生在不同學科中尋求整合后的共同資源，并據此安排合理的學習過程。建議設計如下：

教學過程：嘗試與創(chuàng)新。

學習目標：理解多邊形編碼程序體。

任務分解： ① 探究生活中的幾何藝術。 ② 用Python重構自然界的多邊形密碼。

學科融合：

數學：正多邊形外角計算、黃金分割比例。

藝術：分析埃舍爾鑲嵌畫作中的密鋪規(guī)律。

生物：蜂巢結構中的正六邊形優(yōu)化原理。

分層任務設計：

青銅任務：繪制科赫雪花。（分形基礎）

白銀任務：生成伊斯蘭幾何花紋。 （文化編碼）

黃金任務：模擬向日葵種子排列。（斐波那契螺旋）

跨學科分析引擎：

自動檢測數學公式合規(guī)性（如外角 =360^°/Ω±0.5^° 容差）。

色彩搭配與藝術風格匹配度評分。

生物結構相似度對比（OpenCV圖像比對）。

教學評析：以上的活動設計，將學科進行了有效融合，設計了針對融合內容的分層教學設計，并關注了學生認知協作過程中的交互能力，保證了不同環(huán)境下多學科融合點的貫通，為學生提供了豐富的深度協作空間。

路徑四：動態(tài)反饋的非線性 交互

知識建構活動是一個復雜且動態(tài)的過程，涉及學生之間的交互、協作與共享。非線性交互強調知識建構過程中的不確定性和靈活性，允許學生在探索中不斷調整方向、深化理解。在信息科技教學中，這種非線性交互能夠提高學生的創(chuàng)新思維和問題解決能力。另外，動態(tài)反饋機制是在非線性交互過程中的實時反饋，讓學生能夠在實時有效的反饋中及時了解自我的學習進度，將伙伴間的協作方式與個體需求相融合，并找到最佳契合點。

（1）原設計

《Python繪制正多邊形》一課的第四階段的常見教學思路如下：在前面教學過程的情境及激發(fā)興趣后，教師通過故事化的主題，讓學生想象用代碼指揮海龜繪制房屋的各個部件（如正四邊形屋頂、正六邊形窗戶），并展示繪制效果，如播放用Python繪制的復雜多邊形圖案（如蜂巢、雪花），同時提問“如何用代碼實現這些圖形”來驗證學習效果，再讓學生進行自我創(chuàng)作。

（2）思考焦點

此部分是程序繪制圖形的實踐及反饋部分的內容，對于學習基礎較好的學生來說完成度較高，但對于部分學習基礎欠缺的學生來說則容易出現無效學習狀態(tài)。例如，教師在介紹turtle庫時，通過簡單代碼演示基礎命令（如forward（前進、right右轉），希望讓學生直觀感受海龜繪圖的原理，但是任務難度較大。

（3）改進型設計

在《Python繪制正多邊形》一課教學中，教師可以不局限于固定教學步驟，而是通過開放式問題引導學生自主探索，如通過提出“如何用Python繪制一個邊數可變的正多邊形”等問題鼓勵學生嘗試不同的編程策略。建議設計如下：

教學過程：鞏固與實踐。

學習目標：繪制多元圖形。

主要流程：

① 你會了嗎？——“繪制正三角形”：分析每條邊需前進相同距離，每次旋轉120度，用for循環(huán)實現。

import turtle t=turtle.Turtle for_in range（3）：

t.forward（100）

t.right（120）

② 你變了嗎？—“繪制正六邊形”：引導學生計算內角（60度），修改循環(huán)次數和旋轉角度。

for_in range（6）：

t.forward（100）

t.right（60）

③ 你設定了嗎？—將邊長、邊數設為變量，實現通用繪制函數，提升代碼復用性。

def draw_polygon（sides， length）： angle =360， /sides for_in range（sides）： t.forward（length） t.right（angle）

draw_polygon（8，80）#繪制 正八邊形，邊長80

實踐與拓展：

① 基礎練習：小組布置計算繪制任務。② 創(chuàng)意挑戰(zhàn)：協同小組商議創(chuàng)意內容。③ 嵌套變形：分別繪調整視覺的效果。④ 組合圖形：異步拼接復雜圖案（如花朵、星形）。

⑤ 繪制花朵（多個正六邊形組合）。

for_in range（12）：

draw_polygon（6，50）

t.right（30）

⑥ 參數探索：引導學生改變角度、邊長等參數，觀察圖形變化規(guī)律，理解代碼與圖形的關聯性。

問題解決與調試：

① 預設錯誤：故意在代碼中設置邏輯錯誤（如角度計算錯誤），讓學生通過調試發(fā)現并修正問題，培養(yǎng)調試能力。

② 分組完成復雜圖形繪制，通過討論解決編程中的難題，提升團隊合作能力。

③ 知識回顧：總結循環(huán)結構、turtle庫的使用，強調正多邊形繪制的核心邏輯。

④ 拓展方向：介紹Python其他繪圖庫如matplotlib、Pygame，或結合數學知識如分形幾何等繪制更復雜圖形。

教學評析：在改進型設計中，教師引導學生通過非線性交互的方式深化對Python繪圖的理解；學生則通過小組討論確定繪制正多邊形的策略，在編程實踐中共同協作調整代碼，觀察圖形變化。例如，在繪制正五邊形時發(fā)現圖形出現偏差，小組經過討論和代碼審查，發(fā)現角度與計算等方面的錯誤，然后通過修正代碼并再次運行，成功繪制出標準的正五邊形。這個過程不僅加深了學生對程序語言的理解，而且深化了其團隊協作和問題解決能力。

路徑五：構建多元評價機制

多元評價機制強調從多維度、多主體、多方式對學習過程進行全面評估，其理論基礎包括建構主義學習理論和多元智能理論。該機制突破了傳統的單一分數評價，采用形成性評價與終結性評價相結合，融入自評、互評、師評等多元主體參與，通過作品展示、實踐操作、項目報告等多種形式，關注學生知識掌握、能力發(fā)展和情感態(tài)度等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。評價標準注重個體差異性和發(fā)展性，旨在通過動態(tài)反饋促進教學相長。

（1）原設計

《Python繪制正多邊形》一課第五階段的常見教學思路如下：教師先回顧生活中多邊形實例，再講解turtle庫基礎函數，如forward、right等；然后學生分析正多邊形的規(guī)律，并通過循環(huán)語句實現繪制；最后教師布置拓展任務，讓學生繪制基于Python程序體的不同邊數的多邊形。

（2）思考焦點

在上述教學中，學生難以從中找到重復命令，這就很難引起有效知識關聯。因此，需要調整任務設計，采取更加符合學生已有經驗的主題，促進其學習動機的提升。

（3）改進型設計

在基于學習共同體的設計中，教師要構建多元評價機制，從學生的認知能力和需求出發(fā)，采用變通維度、多元主體、更新方式的形式，對主體的學習成果進行客觀的評價，幫助學生通過自評、互評、師評、AI評等方式獲取最為客觀的評價反饋，并在此基礎上進行團隊協作，達到深度升華認知、更新學習過程的目的。建議過程如下：

教學過程：評價與反思。

學習目標：反饋與迭代。

任務分解： ① 掌握turtle庫的基本繪圖指令； ② 理解正多邊形的幾何特征。

課標探索

評價情境：展示梵高《星月夜》中的漩渦圖案，引出正多邊形在藝術中的應用。

核心概念： ① 外角公式： 360^°/n ② turtle庫三要素：前進、轉向、落筆。

基礎代碼：

import turtle for_in range（6）：

turtle.forward（100） turtle.left（60）

自我評價：

① 我可以：青銅任務 $$ 繪制固定邊數的正多邊形。② 我嘗試：白銀任務→通過input（實現邊數自定義。③ 我創(chuàng)新：黃金任務：添加顏色填充和漸變色效果。

團隊評價：

① 起始評價 $$ 代碼功能是否可以完整實現并形成作品。② 進階評價 $$ 創(chuàng)意設計是否能夠展現必要的個性特色。③ 高維評價一調試過程是否記錄下不同參數的角色差。

人工智能介入性評價：

① 可視化維度一代碼雷達圖，自動生成包含多維度的報告。② 結構完整性一函數封裝程度，可否達到優(yōu)化語句的目的。③ 創(chuàng)新性指數一如非教材解法出現率和自我的創(chuàng)新類型。④ 效率系數據 $$ 如代碼行數與運行時長的比值判斷優(yōu)化。

人工智能與師生互評系統：

方向1：在學生提交代碼后，GPT-4自動生成3條改進建議。

方向2：同伴評審時顯示匿名代碼+AI評分基準線。

方向3：自動追蹤從青銅到黃金任務的進步軌跡。

方向4：生成可分享的編程能力數字徽章。

典型評價場景：

① 色品評價：識別turtle.color（的參數組合是否符合色輪規(guī)律。② 外角準確：檢測循環(huán)結構是否采用最優(yōu)外角計算公式。③ 作品風格：對比班級作品集給出風格相似度分析。

教學評析：在上述學習設計中，多元智能評價體系實現了過程可追溯、發(fā)展可視化、反饋可操作的新型評價范式，相關數據可通過學習儀表盤實時呈現給師生，需要具體實施方案可進一步溝通。同時，通過學習分析技術能夠自動記錄編程過程中的代碼迭代頻次、調試耗時等微觀數據，并即時反饋給系統。因此，協作的過程是動態(tài)的、可調整的，具有深度挖掘的空間和機會。

需要關注的問題

深度協作模式在信息科技學科教學中的應用具有廣闊的前景和深遠的意義。在具體的教學過程中，需要更新教學內容，優(yōu)化教學策略和方法，不僅要讓學生掌握Python編程和繪圖過程，更要深化培養(yǎng)其邏輯思維、問題解決能力和創(chuàng)新意識。在信息科技學科教學中，深度協作模式的應用為學生提供了更加豐富、多元的學習體驗，在實施過程中，有以下一些需要關注的問題。

首先，創(chuàng)新協作的深度。該模式強調學生的主體性和創(chuàng)造性，這對教師的角色定位提出了新的要求。教師要具備更高的專業(yè)素養(yǎng)和教學智慧，能夠靈活應對學生在協作過程中出現的各種問題，及時給予有效的指導和支持。

其次，精準協作的需求。深度協作模式的學習路徑設計需要更加精細化和個性化。在《Python繪制正多邊形》一課的教學中，創(chuàng)設學習共同體、個性化目標樣態(tài)等策略的運用取得了一定的成效，這說明，需要注重學生的個體差異和學習需求，提供更加精準的學習資源和路徑選擇，以滿足不同層次學生的學習需求。

再次，選擇協作的支持。深度協作模式的實施還需要充分考慮技術因素的支持。在信息科技教學中，技術平臺、學習工具等資源的選擇和使用對教學效果具有重要影響。需要不斷探索和嘗試新的技術工具和學習平臺，以更好地支持學生的深度協作和知識建構。

最后，反饋協作的效能。深度協作模式的評估與反饋機制是需要重點關注的問題之一。不僅要科學、有效地評估學生在深度協作過程中的學習成效和協作能力，還需要給予及時、具體的反饋以促進學生持續(xù)改進。