(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111437651.3 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市拱 墅区潮王路 18号浙江工业大 学 (72)发明人 朱敬东　潘玉兰　陆妙苗　陈雅　 林诗佳　骆怡平　袁亚琳　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 代理人 刘元慧 (51)Int.Cl. G09B 5/14(2006.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种计算思维培 养的深度学习 系统 (57)摘要 本发明公开了一种计算思维培养的深度学 习系统， 包括情境任务生成模块、 教师个性化教 学模块、 学生创设空间模块、 计算思维空间站以 及信息采集模块和学生优秀作品智能筛选展示 模块。 本发明系统基于深度学习的理念， 架接起 学校教育与社会教育的桥梁， 使学生不仅会学还 能将所学的知识迁移应用至 现实问题之中， 提升 运用学科知识解决问题的能力； 内置的真实情境 任务生成为教师开展信息技术教育提供了很好 的支撑， 贴近学生生活实际的经历， 更有助于学 生发散思维， 更加积极地参与 问题解决过程。 本 系统还通过记录学生解决问题的全 过程， 并保存 学生问题 解决过程的学习活动， 从而生成学生计 算思维发展雷达图， 更 具科学性和合理性。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114120730 A 2022.03.01 CN 114120730 A 1.一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于， 该深度学习系统包括情境任务生 成模块、 教师个性化教学模块、 学生创设空间模块、 计算思维空间站以及信息采集模块和学 生优秀作品智能筛 选展示模块； 所述情景任务生成模块， 根据不同年段学生的认知特点， 由教师选择对应学科知识和 贴近学生认知经历的情境主题， 智能生成符合学生发展规律的真实问题； 包括学科知识点 模块、 情景主题模块、 问题类型设定模块； 所述教师个性化教学模块， 包括教案设计和  PPT 智能生成、 重难点微课截选、 实时检 测学生学习动态、 个性 化指导； 学生创设空间模块， 是学生以小组合作形式设计问题解决方案过程性记录， 包括小组 活动记录空间、 知识共享空间、 问题探究社区； 计算思维空间站， 是学生计算思维发展的路径动态呈现， 主要呈现学生解决问题的过 程， 学生在问题解决能力、 创新思维、 算法思维、 批判思维、 团队协作方面的发展； 信息采集模块， 主 要采集学习者问题探究的过程数据和教师教学的反思与反馈； 学生优秀作品智能筛选展示模块， 结合学生作品评价， 系统自动生成学生优秀作品展 示， 即智汇库。 2.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述的情境任 务是指现实生活中所遇到常见问题， 能够将知识融入到生活情境中， 赋予知识一定的情境 性， 让学生结合 生活经验真切感知问题。 3.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述教案设计 主要以项目式学习框架来生成教学实施流程， 按照项目引入、 创想方案、 构建实现、 测试优 化环节指导学生 开展真实问题的探究。 4.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述的重难点 微课截选， 由教师提前预设学习者在实践探究中存在的知识盲区， 借助互联网黑板录制微 课资源， 将重点难点 不易理解内容 生成知识胶囊， 供 学习者反复的针对性的学习。 5.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述实时检测 是通过学生创设空间的学习进程以及问题描述， 来掌握学生学习状态以及了解学生真实问 题的解决的进程， 结合学生学习需求 为学习者 提供个性 化答疑指导。 6.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述个性化指 导， 是指系统会实时记录学生问题解决进程， 根据学生学习数据采集和问题反馈， 对每个小 组的问题进行一对一的讲解和指导， 为学习者探究过程 提供个性 化指导。 7.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述小组活动 记录空间， 每个学生完成的任务会有专属的标记， 能够清晰识别小组解决问题的过程中每 位成员的参与度和贡献率。 8.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述知识共享 社区是指学生在解决真实问题的过程中 收集资料的共享区域， 学习者可以在知识社区随时 学习新知识， 集群 体智慧的力量去解决真实复杂的任务。 9.如权利要求1所述的一种计算思维培养的深度学习系统， 其特征在于所述问题探究 社区是学生解决问题思路的全记录， 包括定义问题、 抽象特征、 构建数学模型、 生成自动化 方案。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114120730 A 2一种计算 思维培养的深度学习系统 技术领域 [0001]本发明属于中小学信息技术教育中教学活动实施与学生计算思维培养技术领域， 具体涉及一种依据真实生活情景任务培 养学生计算思维的深度学习 系统。 背景技术 [0002]人工智能技术作为引领未来的产业升级和经济变革的新型技术得到了国际社会 的青睐。 创新型人才的培养是应用人工智能技术发展创新的有效路径。 计算思维成为个体 在人工智能时代核心竞争优势之一， 受到了世界各国的高度重视。 英 国和美国分别采用了 改革已有的课程目标和颁布相关政策文件等举措来提升计算思维的地位， 并强调计算思维 作为 21 世纪科技人才必备的技能之一， 教育者要设计能够培养学生计算思维的教学活 动， 提升学生的问题解决能力。 我国修 订的 《普通高中信息技术课程标准 （20 17 年版） 》 正式将计算思维纳入信息技术学 科素养之中。 计算思维培养已经成为中小 学计算机科学教育重要的内容。 因此， 探索一条适 合中国本 土化培养学生的计算思维路径成为亟 待解决的问题。 [0003]目前我国学者也在摸索适合中小学生计算思维培养的路径， 例如基于项目式学 习、 游戏化教学、 可视化编程等教学方法来促进计算思维的培养。 计算思维本质是解决问题 的一系列 活动。 但是在具体的以任务为驱动的计算思维培养的教学实践中， 计算思维的培 养面临着项目任务超越了学生的认知、 教师预设问题解决路径、 对于学科知识学生会学不 会用等问题。 此外， 计算思维是一个抽象 的过程， 教师也无法准确地掌握学生的计算思维发 展状态。 所以目前基于传统物理课堂培养计算思维的效果难以达到新课改后的计算思维培 养的目标。 发明内容 [0004]为了突破现有计算思维培养的困境。 本发明提出了一种计算思维培养的深度学习 系统， 协助教师组织开展教学。 教师根据不同学段选择学科知识， 由系统智能生成 融入学科 知识的真实情境任务， 学生基于 真实任务开展深度学习， 在教师的个性化辅导下明确问题、 抽象特征、 构建数学模型和生成自动化方案， 完成运用多学科知识 解决真实问题， 在问题 解 决中发展计算思维。 并基于学生学习 数据和教师教学指导数据的收集和分析， 梳理学生计 算思维发展存在哪些不足， 由教师与系统协作提出学习者个体计算思维发展建议。 本发明 通过以下技 术方案加以实现： 所述的一种计算思维培养 的深度学习系统， 其特征在于， 该深度学习系统包括情 境任务生成模块、 教师个性化教学模块、 学生创设空间模块、 计算思维空间站以及信息采集 模块和学生优秀作品智能筛 选展示模块； 所述情景任务生成模块， 根据不 同年段学生的认知特点， 由教师选择对应学科知 识和贴近学生认知经历的情境主题， 智能生成符合学生发展规律的真实问题； 包括学科知 识点模块、 情景主题模块、 问题类型设定模块；  教师依据学科大概念， 选择符合学生认知发说　明　书 1/4 页 3 CN 114120730 A 3