以計算思維與ＰＢＬ 為導(dǎo)向的“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”混合式教學(xué)設(shè)計與實踐

寧礦鳳 覃曉群

摘 要：文章提出一種以計算思維與問題式學(xué)習(xí)模式（Problem-Based Learning，PBL）為導(dǎo)向進(jìn)行混合式教學(xué)的設(shè)計方案，并在“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程中構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容與“計算思維”教學(xué)體系的對應(yīng)關(guān)系，重點提出在 PBL項目創(chuàng)設(shè)的過程中，在設(shè)計具體問題情境時應(yīng)注意的事項

關(guān)鍵詞：大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)：PBL：計算思維：PBL問題引導(dǎo)

中圖法分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

１ 引言研究表明，ＰＢＬ 是一種以學(xué)生為中心的設(shè)計和實施項目教學(xué)與學(xué)習(xí)方式，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)” 課程中采用ＰＢＬ 教學(xué)模式，可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力與計算思維的能力。通過對我國計算思維培養(yǎng)模式的分析，實施以計算思維為指導(dǎo)的“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”與ＰＢＬ 混合式教學(xué)實踐，重點研究“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程知識，構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容與“計算思維”教學(xué)體系的對應(yīng)關(guān)系，采用ＰＢＬ 教學(xué)模式并在教學(xué)環(huán)節(jié)中切實滲透計算思維，注重培養(yǎng)學(xué)生計算思維和學(xué)會應(yīng)用計算思維解決實際問題的能力，以及綜合能力與創(chuàng)新能力。２ 基于計算思維與ＰＢＬ 混合式教學(xué)模式的設(shè)計與實踐

“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”是非計算機(jī)專業(yè)新生的公共必修課程，課程的特點：內(nèi)容多且廣，課時少，實踐性強(qiáng)，教學(xué)對象涉及多個專業(yè)，學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊。若仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，則難以在有限的課時內(nèi)完成課程內(nèi)容和任務(wù)。此外，由于大班教學(xué)的原因，師生互動較差，難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，分層個性化教學(xué)更是遙不可及。然而，隨著“互聯(lián)網(wǎng)＋”時代的到來，各類新技術(shù)的出現(xiàn)為教育教學(xué)提供了便利、多樣的平臺和應(yīng)用，因此為解決上述傳統(tǒng)教學(xué)模式的問題，本文基于計算思維和ＰＢＬ 對“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程進(jìn)行了混合教學(xué)模式的設(shè)計和實踐［１］ 。

２．１ 教學(xué)模式設(shè)計

筆者從事一線教學(xué)多年，結(jié)合“線上和線下”應(yīng)用ＰＢＬ 教學(xué)模式對“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程中基礎(chǔ)知識模塊、思維拓展模塊和應(yīng)用模塊進(jìn)行了具體教學(xué)設(shè)計［２］ 。

（１）基礎(chǔ)知識模塊。教學(xué)者在“課前準(zhǔn)備→創(chuàng)設(shè)問題情境→提出問題→引導(dǎo)學(xué)生解決問題→總結(jié)評價”的ＰＢＬ 教學(xué)流程中，應(yīng)用計算思維方法對整個課程情況進(jìn)行監(jiān)控和指導(dǎo)。學(xué)生在“課前預(yù)習(xí)→進(jìn)入問題情境→明確問題→解決問題→分析問題”的ＰＢＬ教學(xué)流程中，應(yīng)用啟發(fā)推理和關(guān)鍵點分離等計算思維方法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)內(nèi)化知識，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、鍛煉合作以及自我管理等能力。

（２）思維拓展模塊。教學(xué)者在“設(shè)置問題→提供資源→提供幫助→總結(jié)點評”的ＰＢＬ 教學(xué)流程中，應(yīng)用計算思維特點把握整個課程動向。學(xué)生在“發(fā)現(xiàn)問題→自主學(xué)習(xí)→探究合作學(xué)習(xí)→總結(jié)、評價”的ＰＢＬ教學(xué)流程中，應(yīng)用計算思維特點培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，以及制定學(xué)習(xí)計劃的習(xí)慣。

（３）應(yīng)用模塊。教學(xué)者在“創(chuàng)設(shè)問題情境→提出問題→提供資源→效果評價→總結(jié)”的ＰＢＬ 教學(xué)流程中，應(yīng)用計算思維方法指導(dǎo)整個教學(xué)過程。學(xué)生在“進(jìn)入問題情境→確定問題→自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)→評價交流→鞏固知識、內(nèi)化知識和拓展遷移”的ＰＢＬ教學(xué)流程中，應(yīng)用簡約和轉(zhuǎn)化等計算思維方法進(jìn)行課堂活動。教學(xué)設(shè)計圖如圖１ 所示。

教師充分利用在線學(xué)習(xí)平臺、移動ＡＰＰ 的交互功能，結(jié)合面對面的師生交流，引導(dǎo)學(xué)生主動進(jìn)行參與式、探究式的深度學(xué)習(xí)。針對不同的教學(xué)內(nèi)容， 設(shè)計并開展實例探究、ＰＢＬ 分組任務(wù)、討論分享、生生互評，以及在線搶答等多種形式的“線上和線下”融合的教學(xué)活動，開展與創(chuàng)設(shè)所學(xué)問題情景、游戲、故事分享、學(xué)生講課、思維導(dǎo)圖制作等主題活動。對各種教學(xué)活動設(shè)置相應(yīng)的課程積分，以對學(xué)生進(jìn)行獎懲，以差異化的教學(xué)活動促進(jìn)學(xué)生個性化的發(fā)展［３］ 。

２．２ 教學(xué)模式實踐

２．２．１ 構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容與“ 計算思維” 教學(xué)體系的對應(yīng)關(guān)系

深度挖掘“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程中“計算思維”的核心思想，梳理和刪減現(xiàn)有課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容與計算思維教學(xué)體系的對應(yīng)關(guān)系。課程部分教學(xué)內(nèi)容如表１ 所列。

將ＰＢＬ 問題引導(dǎo)模式和計算思維培養(yǎng)相結(jié)合，組織課堂教學(xué)，分階段地逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。以問題為課程起點，在學(xué)習(xí)過程中注重小組自主探究學(xué)習(xí)、任務(wù)分配，以及問題構(gòu)思設(shè)計與實施解決，可以增強(qiáng)學(xué)生解析問題能力和創(chuàng)新能力，有助于學(xué)生形成計算思維。

２．２．２ 優(yōu)化“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”在線課程，打造基于計算思維的特色化教學(xué)資源

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)制作并優(yōu)化課件、微課等教學(xué)資源，對現(xiàn)有的“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)” 在線課程進(jìn)行補(bǔ)充和完善。在線課程應(yīng)覆蓋完整的課程知識體系，并應(yīng)用信息技術(shù)手段將計算思維中抽象的理論內(nèi)容轉(zhuǎn)化為問題求解，以直觀、形象化的動畫演示形式使教學(xué)內(nèi)容易懂且生動，呈現(xiàn)出趣味性、啟發(fā)性和高階性。在線課程學(xué)習(xí)平臺應(yīng)包括微課視頻、原理性知識點動畫，多媒體課件、習(xí)題庫、試卷庫、討論話題庫、拓展資料等豐富資源，并根據(jù)教學(xué)應(yīng)用情況持續(xù)更新優(yōu)化，以“用”促建促改，實現(xiàn)教學(xué)資源建設(shè)與日常教學(xué)工作的緊密結(jié)合［４］ 。

２．２．３ 在設(shè)計具體問題情境時需注意的問題

（１）ＰＢＬ 是以服務(wù)學(xué)生的學(xué)習(xí)為目標(biāo)建立的。因此，學(xué)生在解決每一個目標(biāo)問題時，需自主學(xué)習(xí)并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的計算機(jī)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)自己的計算思維，以及自我管理、團(tuán)隊合作能力。

（２）在問題解決過程中，教師應(yīng)設(shè)計有意義、挑戰(zhàn)的新問題，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主思考。

（３）需為學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠更好地進(jìn)行提問與尋找相關(guān)解決問題的資源信息并進(jìn)一步思考提問。

（４）在具體的問題情境中，把知識點與實際應(yīng)用問題相結(jié)合，既可以激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣，又可以引導(dǎo)其對真實世界展開思考和觀察，利用計算思維的方式，對現(xiàn)實世界中的問題進(jìn)行理性分析和解決。

（５）充分給予學(xué)生在解決問題過程中的自主選擇權(quán)，如計劃的制訂、修改、設(shè)計、反思、重構(gòu)和評估等。

（６）教師需引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)的知識點、項目進(jìn)行有效地評價和反思，進(jìn)而使其產(chǎn)生改進(jìn)的需求，從而激發(fā)新的學(xué)習(xí)動機(jī)。

（７）讓學(xué)生在持續(xù)的反思中，得到不同的反饋，并不斷地把控項目執(zhí)行，以及及時調(diào)整項目內(nèi)容，從而完成項目產(chǎn)品的迭代，提升學(xué)生的知識構(gòu)建水平。

（８）在項目完成后，應(yīng)給學(xué)生提供展示研究成果的機(jī)會，使學(xué)生在展示過程中學(xué)會整理知識體系，這是一個動態(tài)向上的過程，能夠不斷地完善他們的知識構(gòu)建。

２．２．４ 創(chuàng)新多元化課程評價方式

實施多元化教學(xué)評價，能夠充分發(fā)揮混合式教學(xué)的優(yōu)勢：線上和線下考核互補(bǔ)，過程性評價和終結(jié)性評價結(jié)合。課堂上，除了正常的教學(xué)活動，還可在多媒體教室借助各種信息技術(shù)手段組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果的展示與分享，學(xué)生可以相互點評。這實際就是學(xué)生開闊視野、展示自我、提高能力的過程，學(xué)生之間取長補(bǔ)短，從而對作品進(jìn)行優(yōu)化，開展自主探究、討論協(xié)作；除了對學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價交流，教師還需對學(xué)生參與各項活動的情況（包括參與教學(xué)活動、觀看微課資源、提問、參與交流討論、作業(yè)、點評學(xué)習(xí)成果、分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗等）進(jìn)行跟蹤記錄以及綜合評價。

３ 結(jié)束語

“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程是高等學(xué)校學(xué)生的必修課程，本文依托２０２０ 年度湖南省普通高校教學(xué)改革項目———以計算思維與ＰＢＬ 為導(dǎo)向的《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》線上線下教學(xué)研究與應(yīng)用進(jìn)行改革實踐，課程組教師努力挖掘“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程中的計算思維元素，同時以計算思維為基礎(chǔ)，設(shè)計ＰＢＬ 問題情境，將其貫徹到每一堂課的教學(xué)中并形成記錄，以持續(xù)改善教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 史亞麗．基于計算思維導(dǎo)向的計算機(jī)基礎(chǔ)課程ＰＢＬ 教學(xué)模式研究［Ｊ］．科學(xué)咨詢，２０２０（４４）：１９３．

［２］ 單俊豪，閆寒冰．美國ＣＳＴＡ 計算思維教學(xué)案例的教學(xué)活動分析及啟示［Ｊ］．現(xiàn)代教育技術(shù)，２０１９（４）：１１７?１２５．

［３］ 朱蕾蕾．計算思維導(dǎo)向的《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)》ＰＢＬ 教學(xué)模式研究［Ｊ］．課程教育研究，２０１９（４０）：６４．

［４］ 鄒帆．計算思維導(dǎo)向的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)ＰＢＬ 教學(xué)模式研究［Ｊ］．計算機(jī)教育，２０１７（１２）：８１?８５．

作者簡介：

寧礦鳳（１９８０—），本科，講師，研究方向：大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)。