基于深度学习的小学手工绘图与可视化编程绘图融合的教学设计策略探究

摘要：本文尝试从深度学习的视角，以使用四种工具绘制矩形为例，结合手工绘图和可视化编程绘图，从操作探究、总结归纳、思维迁移和提升拓展四个方面，探讨融合手工绘图和可视化编程绘图的教学设计策略。

关键词：深度学习;手工绘图;可视化编程绘图;教学设计策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）19-0094-03

用画图软件手工绘图作为传统的基础模块在小学信息技术教材中一直占有非常重要的地位，画图软件手工绘图教学在提高小学生数字化学习与创新[1]能力和培养信息意识[1]等方面发挥了重要的作用。随着计算机技术的发展和中小学课程与教学改革的推进，编程教学逐渐成为小学信息技术学科教学的主要任务之一，而在基于可视化编程软件的教学中，很多可视化编程软件可以通过编程进行绘图。本文以山东教育出版社2018年版《信息技术小学第1册》“描绘美好生活”单元[2]（以下称“描绘美好生活模块”）和《信息技术小学第4册》“走进图形化编程的世界”单元[3]（以下称“走进图形化编程的世界模块”）中的内容为基础，尝试从深度学习的视角，从操作探究、总结归纳、思维迁移和提升拓展四个方面探索小学信息技术学科中融合手工绘图与可视化编程绘图的教学设计策略。

● 画图软件手工绘图模块

描绘美好生活模块摒弃说明书式的撰文[2]，通过小齐、小鲁和小i老师创设真实的问题情境，将画图软件知识、作品设计思路、绘图技术方法等寓于问题解决的过程中，增加课堂思维含量[2]，拓宽学生思维的宽度，构建深度学习课堂，培养学生的自主探究意识，提升学生的信息技术学科核心素养。根据以上原则，在教材的编写中，尽可能减少文字描述，栏目“做一做”提出学生必须掌握的内容，栏目“议一议”提出学生需要进一步讨论思考的问题，栏目“想一想”给学生提供思维的方向，引发学生进一步思考[4]，栏目“试一试”引导学生进行尝试和探究[4]，栏目“小贴士”提醒学生需要注意的内容，栏目“挑战自我”引导学生深入思考如何完成个性化创意作品，栏目“视野拓展”补充相关知识以拓展学生的视野，不同的栏目“内核”对应不同的信息技术核心素养以及实现途径。

● 可视化编程绘图模块

走进图形化编程的世界模块的第11课和第12课，分别介绍了画笔模块、落笔积木、抬笔积木、绘制多边形的方法、绘制工具和图章积木等。[3]其中，绘制工具的使用是画图软件手工绘图，与描绘美好生活模块的内容类似;画笔模块、落笔积木、抬笔积木和图章积木等的使用和绘制多边形的方法是可视化编程绘图，是画图软件手工绘图的延续和提升。画笔模块还包括全部擦除、将笔的颜色设为等积木，通过使用这些积木，结合控制模块的积木，可以绘制多种不同颜色、不同粗细的图形，也能实现图形的复制、全部擦除等功能。

● 教学设计

下面笔者结合描绘美好生活模块第12课第2部分“用基本形状画画”和走进图形化编程的世界模块第11课第2部分“绘制正多边形”的内容，以绘制正方形为例说明融合手工绘图与可视化编程绘图的教学设计策略流程。

1.操作探究

①让学生根据正方形的特点，用笔在纸上画出一个正方形，总结绘制正方形的过程：从左到右绘制上面的长边，从上到下绘制右边的短边，从右到左绘制下面的长边，从下到上绘制左边的短边。②尝试在画图软件中使用形状中的直线工具，绘制一个正方形。③利用教师提供的微视频学习支架，探究在画图软件中使用形状中的矩形工具，通过简单的设置和拖动完成正方形的绘制，并总结绘制正方形的过程，即单击选择形状中的矩形工具，设置轮廓、填充、粗细、颜色1（轮廓色）、颜色2（背景色），然后在画纸上选中一个位置按下鼠标左键，拖动到合适的位置松开鼠标左键。

2.总结归纳

分别从流程、轮廓、填充、粗细、轮廓色、背景色、边长和修改等维度总结使用纸笔、形状中的直线工具、形状中的矩形工具绘制正方形的特点。使用纸笔、直线工具需要分别绘制四条线段，比较烦琐，必须单独填充背景，但是可以对正方形的四条边分别设置不同的轮廓、粗细、轮廓色;使用矩形工具可以确定两点直接绘制，方便快捷，不需要单独填充背景，但是对正方形的四条边不能设置不同的轮廓、粗细、轮廓色。由于纸笔绘图的特点，背景色只能设置一次，不方便修改，使用直线工具、矩形工具可以多次修改背景色，相对来说方便修改;使用纸笔、直线工具、矩形工具都不用精确设定正方形边长（如下表）。

教师可以根据学生情况、课堂进度，提供表中相应部分，并把部分内容设置成空白，引导学生从流程、轮廓、填充、粗细、轮廓色、背景色、边长和修改等属性维度进行总结。

3.思维迁移

引导学生思考在可视化编程软件中使用画笔模块中的九个积木绘制正方形的方法，一种方法是类似于使用纸笔、直线工具，分别绘制四条线段，另一种方法是类似于使用矩形工具，确定两点直接绘制正方形，但是这两种方法都需要事先确定正方形的边长。因此，可尝试从深度学习的视角，针对不同的学生群体，设计不同的思维支架。例如，针对可视化编程基础较差的学生，侧重流程的引导，通过课内作业、观看包含详细步骤的微视频等学习脚手架以小层次的合作探究掌握其中的一种方法;针对可视化编程基础一般的学生，侧重方法的构建，通过使用导学案、观看包含设计思路的微视频等学习脚手架，以小组合作参与者的身份探究掌握两种方法;针对可视化编程基础较好的学生，侧重视野的拓展，通过激励性问题、观看包含开拓思路的微视频等学习脚手架，以小组合作引导者的身份探究掌握多种方法及优化内容。

4.提升拓展

引导学生完成表中剩余部分，包括画笔模块、其他的内容。通过对比使用纸笔、直线工具、矩形工具，完成画笔模块的内容，使用画笔模块既可以分别绘制四条线段，也可以确定两点直接绘制，可以分别设置不同的轮廓、粗细、轮廓色，能够直接填充背景色，还能多次修改背景色，修改起来非常方便，但是需要事先确定边长;其他的内容作为选填部分，是学生发挥想象力的补充，进一步拓展学生思维。

在完成上述内容后，教师可以提出如何通过四种不同工具绘制矩形、三角形、多边形等问题，这些问题作为课后作业，可以提高学生的思维深度，让深度学习产生，另外它们也可以用来作为数字化学习与创新能力[1]和计算思维评价[1]的依据。

● 教学设计策略总结

1.整体融合设计，落实教学目标

描绘美好生活模块第12课第2部分“用基本形状画画”的重点是矩形等基本形状工具的使用[4]，难点是灵活、合理地使用形状工具[4];走进图形化编程的世界模块第11课第2部分“绘制正多边形”的重点和难点都是画笔模块的使用。[5]在使用四种不同工具绘制正方形的过程中，学生从最熟悉的纸笔工具，到形状中的直线工具、矩形工具，最后到陌生的画笔模块积木工具，完成了整体融合设计。教学设计从易到难，把教学目标分解为学生可达、教师可测的行为表现，并通过问题引导，落实到每一个学习探究步骤中，完成了手工绘图到可视化编程绘图质的飞跃。

2.提供思维支架，揭示学科本质

表格是梳理教学情境中相关关系的有效的可视化思维工具。学生既可以在填表的过程中提高总结归纳能力，也可以通过表格进一步熟悉四种不同工具。例如，使用画笔模块的积木工具，有些学生会在流程中填写“分别绘制四条线段”，教师在出示答案后，可以引导学生思考：是否可以确定两点直接绘制正方形？（指向更深层的思考）在完善表格的过程中进行对比思考，让学生思考有支撑、分析有依据，为后续学习提供有力的思考路径和思维经验。

3.实时总结反思，实现深度学习

在教学设计中实时进行总结反思，根据学生情况、课堂进度，适时调整教学内容和教师引导力度，遵循“学生强学习，教师弱引导;学生弱学习，教师强引导”的原则，一步步按照教学目标把学生引导到相应的思维层次，让学生的探究自然发生，以强化学生的思考路径，并让学生能够在理解的基础上进行评价，发现知识内容之间的相互联系[6]，使其从小组边缘性的参与者发展成为小组核心参与者[7]，促进其思维从低阶向高阶发展，完成知识和技能的迁移。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]赵可云，赵亮，周燕，等.信息技术小学第1册[M].济南：山东教育出版社，2018.

[3]赵可云，赵亮，周燕，等.信息技术小学第4册[M].济南：山东教育出版社，2019.

[4]赵亮，周燕，遇铁龄，等.信息技术教师教学用书小学第1册[[M].济南：山东教育出版社，2019.

[5]赵亮，周燕，遇铁龄，等.信息技术教师教学用书小学第4册[[M].济南：山东教育出版社，2019.

[6]何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].现代教学，2005（05）：29-30.

[7]张浩，吴秀娟.深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育，2012（10）：7-11+21.

作者简介：遇铁龄，信息技术教研员，硕士;孙夏蕾，威海恒山实验学校信息技术教师。

本文系2019年中国STEM教育2029创新行动计划课题“基于人工智能的中小学STEM教育教学研究”（课题立项号：2019STEM092）和2020年度山东省教育教学研究一般课题“基于深度学习的可视化编程教育研究”（课题批准号：2020JXY307）阶段性研究成果。