基于計算思維能力培養(yǎng)的高職信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計方案的開發(fā)研究

許心瑤

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?以高等職業(yè)學(xué)校計算思維能力培養(yǎng)為研究范圍，在信息技術(shù)課程中探索計算思維的路徑和方法，以提高學(xué)生計算思維的能力。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?信息技術(shù);計算思維;教學(xué)設(shè)計

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2022）20-0116-03

一、計算思維的概念和意義

1996年，計算思維（Computational Thinking）最早由人工智能的先驅(qū)——西蒙·派珀特提出。他認(rèn)為通過學(xué)習(xí)計算機編程，可以改變學(xué)生學(xué)習(xí)的方法和習(xí)慣、提高學(xué)習(xí)的能力，因此這是增強學(xué)生思維能力的有效途徑。

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)教授周以真在美國權(quán)威期刊Communications of the ACM上第一次專業(yè)化地定義了計算思維：是利用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)理論進(jìn)行問題探究、宏觀規(guī)劃和人類行為等包涵計算機科學(xué)廣度的一系列思維活動。認(rèn)為解決問題的方法是模仿和重現(xiàn)，對計算思維的理解停留在認(rèn)知的表層，帶有顯著的計算機學(xué)科特征，容易陷入機械思維的誤區(qū)，并且這種思維方式也不具備普遍性和借鑒性。

2018年，美國國際教育技術(shù)協(xié)會（ISTE）發(fā)表了首個以計算思維命名的文本——ISTE Standards for Edu-cators：Computational Thinking Competencies（教育者計算思維能力標(biāo)準(zhǔn)）。文章闡述了以培養(yǎng)學(xué)生計算思維為目標(biāo)的教師，需要扮演好五種角色：計算思維學(xué)習(xí)者、教育公平的領(lǐng)導(dǎo)者、圍繞計算的協(xié)作者、創(chuàng)新者與設(shè)計者、計算思維與課堂教學(xué)融合的促進(jìn)者。該標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)教師與學(xué)生共同學(xué)習(xí)的教育理念，強調(diào)計算思維不僅對于學(xué)生成長，而且對教師自身的專業(yè)發(fā)展都具有非常重要的作用。特別是在如何跨學(xué)科融合計算思維能力方面，為教師和學(xué)生提供指導(dǎo)和幫助。

計算思維是指個體運用信息技術(shù)的思想方法，在分析處理信息、解決問題過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。因而，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，運用計算思維的理念剖析問題。通過概念重組、舉一反三，完成知識和技能的遷移。課程標(biāo)準(zhǔn)將計算思維作為核心素養(yǎng)，明確了針對不同層次水平的學(xué)生分為水平一、水平二兩個等級，其計算思維能力應(yīng)該達(dá)到相對應(yīng)的具體標(biāo)準(zhǔn)和要求。

綜上所述，計算思維越來越引發(fā)教育界的熱點討論。在高職信息技術(shù)課程中，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力為核心，精心設(shè)定教學(xué)目標(biāo)、設(shè)計教學(xué)過程，完善教學(xué)評價，遷移教學(xué)成果，為實現(xiàn)跨學(xué)科的深度融合提供策略參考。

二、基于計算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計方案

（一）設(shè)定教學(xué)目標(biāo)

高職學(xué)校信息技術(shù)課程是各專業(yè)必修的公共基礎(chǔ)課程，也是培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的重要載體。教師在教學(xué)中，努力培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識，運用現(xiàn)代化信息手段解決生產(chǎn)、生活中存在的問題，提高學(xué)習(xí)能力，增強社會責(zé)任感，為今后就業(yè)和未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)，努力成為高素質(zhì)勞動者和技能人才。

基于課程標(biāo)準(zhǔn)，信息技術(shù)課程具體教學(xué)內(nèi)容涵蓋：計算機硬件知識、辦公軟件的應(yīng)用（Word、Excel、Power-Point）、編程、數(shù)學(xué)媒體、信息安全、人工智能等六個單元。針對不同的單元教學(xué)內(nèi)容，與之相關(guān)的核心素養(yǎng)也各有側(cè)重。將知識體系分解細(xì)化，每個教學(xué)單元又由若干由淺入深的項目組成。既要兼顧項目之間的能力銜接，又要統(tǒng)籌規(guī)劃每個單元的計算思維能力目標(biāo)。以計算思維能力培養(yǎng)為核心，以不同的項目為載體，將計算思維的訓(xùn)練融入實際教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會獨立思考，實現(xiàn)“項目分解—項目設(shè)計—項目實現(xiàn)—項目融合”，提高學(xué)生分析并解決問題的能力，提升職業(yè)競爭力。

（二）設(shè)計教學(xué)過程

1.培養(yǎng)學(xué)生分析性思維能力：創(chuàng)設(shè)情境、分解問題

教師依據(jù)課程目標(biāo)和計算思維的特點，制訂符合學(xué)生能力發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計有利于提高計算思維能力的教學(xué)方案。每一個項目的選擇都要具有真實性、可操作性，以提高學(xué)生計算思維能力為主線，教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計符合學(xué)生的興趣愛好和已有的知識儲備，使學(xué)生能很快融入其中，引發(fā)深層次思考。教師提出的問題要具有連貫性和邏輯性，能夠促使學(xué)生新、舊知識相互整合、重建結(jié)構(gòu)，形成更加適應(yīng)自身發(fā)展的思維體系。教師引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜問題分解細(xì)化，利用已經(jīng)掌握的學(xué)科知識，對細(xì)小問題進(jìn)行分析和判斷，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)中可以采取合作學(xué)習(xí)的方式，師生共同探索新知，尋找突破點，激發(fā)學(xué)生的求知欲和進(jìn)取精神。

2.培養(yǎng)學(xué)生實踐性思維能力：理論講授、操作演示

在教學(xué)內(nèi)容的傳授上，根據(jù)不同的知識結(jié)構(gòu)，選取不同的計算思維方法指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。針對學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平和思維特點，教師在設(shè)計學(xué)案時，要注意適當(dāng)留白，鼓勵學(xué)生利用信息化手段查閱資料。通過小組討論，激發(fā)思維的碰撞，逐步達(dá)到提高計算思維能力的目標(biāo)。通過教師講解，培養(yǎng)學(xué)生把復(fù)雜的理論知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力，把抽象的思維方法轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的核心素養(yǎng)。

3.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力：模仿創(chuàng)新、自主探究

教師在每一個教學(xué)環(huán)節(jié)都要精心設(shè)計計算思維能力點，學(xué)生運用現(xiàn)有的知識和技能，把問題進(jìn)行分解、轉(zhuǎn)化、歸納、總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生運用這些思維方式探究每一個具體問題，通過不斷深入和嘗試，迸發(fā)出新的思維火花，推導(dǎo)出解決類似問題的有效途徑。9BB832DF-C31A-4EB1-8F07-BA02DF221427

（三）完善教學(xué)評價

教學(xué)評價是對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評估和量化。教學(xué)評價按照形式可以分為過程性評價和總結(jié)性評價;根據(jù)評價者的不同，分為教師評價、學(xué)生自評、同學(xué)互評。基于計算思維的教學(xué)評價方式，沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，大多采用傳統(tǒng)課程的評價體系。

伴隨著計算思維內(nèi)涵的不斷擴大，多樣化的評價量表也應(yīng)運而生。細(xì)化為：基于試題的評價、基于量表的評價、基于編程任務(wù)的評價、基于系統(tǒng)環(huán)境的評價等?；谠囶}的評價量表，以課堂測試的形式當(dāng)場反饋學(xué)生上課情況。比對課程標(biāo)準(zhǔn)，評價學(xué)生是否達(dá)到本項目所規(guī)定的計算思維能力，達(dá)到哪一級水平等級。基于量表的評價側(cè)重于從創(chuàng)造力、算法思維、協(xié)作、批判性思維、問題解決等五個方面呈現(xiàn)量化數(shù)據(jù)?；诰幊倘蝿?wù)的評價主要針對計算機程序類課程，通過完成給定的編程任務(wù)，考查學(xué)生從項目分解、設(shè)計、編制、調(diào)試、運行、總結(jié)等環(huán)節(jié)的計算思維能力?；谙到y(tǒng)環(huán)境的評價借助于智能系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生操作過程、操作結(jié)果，結(jié)合過程性測試等方式，自動分析學(xué)生的思維能力，并給出有效反饋。

計算思維評價量表對學(xué)生能力的評價，不僅可以反映學(xué)習(xí)者計算思維能力演變的過程，而且為設(shè)計教學(xué)方案的教師提供反饋和依據(jù)，通過不斷修改和調(diào)整量表框架，從而保證評價工具的針對性和有效性，最終促進(jìn)學(xué)生計算思維的形成。

然而，任何一種評價都有其局限性，計算思維的抽象性和復(fù)雜性使得任何一種工具都很難準(zhǔn)確、全面、客觀地反映學(xué)生的計算思維能力。因此，教師需要根據(jù)項目中計算思維能力目標(biāo)，選擇適合的多種評價工具。

此外，通過教學(xué)評價環(huán)節(jié)強化學(xué)生計算思維能力的具體方案構(gòu)建過程中，信息技術(shù)課程教師可以充分利用多元評價模式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和培養(yǎng)，這樣不僅可以強化學(xué)生學(xué)習(xí)效果，而且可以幫助學(xué)生在不同角度評價模式輔助作用下進(jìn)一步完善掌握認(rèn)知，結(jié)合教師的引導(dǎo)作用完善學(xué)習(xí)效果，強化學(xué)習(xí)能力。對此，教師可以充分利用學(xué)生自我總結(jié)、互相評價以及教師評價三種方式完善教學(xué)評價環(huán)節(jié)，突破傳統(tǒng)的單一化評價方法，同時可以幫助學(xué)生從不同角度提高自我認(rèn)知水平。其中學(xué)生自我總結(jié)方式的運用，目的在于引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)流程和學(xué)習(xí)成果進(jìn)行分析，梳理整體學(xué)習(xí)過程，主動探索其中的不足，以此提高學(xué)習(xí)效果，同時培養(yǎng)自我總結(jié)能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同學(xué)互相評價方式的運用，目的在于強化學(xué)生的互動溝通能力，促使學(xué)生積極交流和互動。一方面為了在溝通期間探索其他同學(xué)的計算思維模式與學(xué)習(xí)方法，豐富學(xué)生自身思維能力;另一方面可以通過互動溝通模式強化學(xué)生交流意識，使其善于與他人進(jìn)行交流互動，推動實現(xiàn)發(fā)展學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的教育目的。而教師的總結(jié)評價可以作為收尾環(huán)節(jié)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)流程進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)學(xué)生的優(yōu)勢及不足進(jìn)行針對性引導(dǎo)，繼而利用鼓勵作用激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，幫助學(xué)生改善學(xué)習(xí)不足，提升學(xué)習(xí)水平。因此，完善設(shè)計教學(xué)評價環(huán)節(jié)，對于學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)有著一定的促進(jìn)作用。

（四）遷移教學(xué)成果

計算思維能力的培養(yǎng)，必須通過大量的系統(tǒng)教育和后天訓(xùn)練獲得。學(xué)生在掌握項目實操后，還需通過相應(yīng)的練習(xí)，把單一的理論知識轉(zhuǎn)化為內(nèi)在能力。布置的課后作業(yè)應(yīng)符合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律，循序漸進(jìn)，跨學(xué)科的相互合作使每個人都能在潛移默化中形成一種利用計算機科學(xué)基礎(chǔ)概念解決問題的意識，從而形成有效的計算思維方式。與此同時，以遷移教學(xué)成果為主要策略的計算思維能力發(fā)展目標(biāo)實現(xiàn)過程中，教師可以將教學(xué)成果通過信息技術(shù)直觀展現(xiàn)，使學(xué)生充分感受學(xué)習(xí)成果在不同學(xué)習(xí)內(nèi)容中的應(yīng)用方式，提升學(xué)生知識應(yīng)用意識和應(yīng)用能力，從而強化學(xué)生計算思維發(fā)展效果，進(jìn)一步提高學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)水平。

（五）拓展教學(xué)內(nèi)容

以計算思維能力作為主要培養(yǎng)目標(biāo)的高職信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計期間，教師需要根據(jù)此目標(biāo)為學(xué)生設(shè)計多元教學(xué)內(nèi)容，這樣不僅可以全面拓寬學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)范圍，促使學(xué)生掌握更加全面多元的學(xué)習(xí)元素，而且可以進(jìn)一步強化學(xué)生學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生在豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)體驗中完成核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)。為了保障拓展化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的科學(xué)性特點，信息技術(shù)教師可以綜合多角度進(jìn)行分析，保障教學(xué)內(nèi)容拓展設(shè)計效果的全面提升，同時強化學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力。首先，信息技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容拓展設(shè)計期間可以綜合基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容方向進(jìn)行分析，保障拓展設(shè)計的針對性，使學(xué)生在多元學(xué)習(xí)內(nèi)容探索過程中可以提高基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力，強化基礎(chǔ)學(xué)習(xí)效果。例如，高職信息技術(shù)課程計算機應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計期間，教師即可通過拓展教學(xué)內(nèi)容的方式促進(jìn)提升教學(xué)效果。本課的教學(xué)重點為引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會識別系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件，同時可以簡單描述高級編程語言是如何被計算機識別的。教師需要結(jié)合基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容拓展教學(xué)方向，利用問題引導(dǎo)的方式促使學(xué)生全面了解系統(tǒng)軟件的基本概念。另外，為了進(jìn)一步提升拓展教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計效果，信息技術(shù)課程教師可以在具體教學(xué)設(shè)計期間，以學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力為核心引導(dǎo)學(xué)生自主拓展學(xué)習(xí)方向及學(xué)習(xí)內(nèi)容，這種方式的運用對于學(xué)生自主意識的培養(yǎng)有著較強促進(jìn)作用，同時可以充分體現(xiàn)學(xué)生計算思維發(fā)展目標(biāo)，提升教學(xué)設(shè)計效果。因此，高職信息技術(shù)課程教學(xué)過程中的計算思維能力培養(yǎng)目標(biāo)，可以通過進(jìn)一步拓展教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方向的形式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和培養(yǎng)，從而促進(jìn)實現(xiàn)強化發(fā)展學(xué)生信息技術(shù)綜合能力提升目標(biāo)。

（六）完善課后作業(yè)

課后作業(yè)的完善設(shè)計是信息技術(shù)課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)所在。傳統(tǒng)的信息技術(shù)課程教學(xué)過程中，課后作業(yè)的設(shè)計主要以基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)為核心，缺乏多元化作業(yè)布置形式及內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生的計算思維能力未能得到充分培養(yǎng)，無法達(dá)到較好的教學(xué)效果。針對此問題進(jìn)行分析，高職信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計過程中，教師可以通過進(jìn)一步完善課后作業(yè)的方式幫助學(xué)生全面提升計算思維能力，強化信息技術(shù)學(xué)習(xí)效果。首先，信息技術(shù)課程教師可以通過開放性作業(yè)設(shè)計模式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和培養(yǎng)，這種作業(yè)布置模式可以涵蓋多元教學(xué)目標(biāo)，具有較強的靈活性，同時可以根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況制訂針對性的作業(yè)方案。信息技術(shù)課程教師可以根據(jù)學(xué)生實際情況將生本理念進(jìn)行充分體現(xiàn)，繼而使學(xué)生在課后作業(yè)完成過程中掌握重點學(xué)習(xí)目標(biāo)，利用開放性作業(yè)培養(yǎng)綜合素質(zhì)能力。例如，高職計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課程中，“數(shù)制與編碼單元”課后作業(yè)設(shè)計方案即可通過開放性作業(yè)布置模式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生全面掌握計算機中二進(jìn)制的基本目的，同時掌握數(shù)制的基本概念，完成進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)目標(biāo)。開放性課后作業(yè)布置模式可以分別結(jié)合作業(yè)布置形式及內(nèi)容兩個方向進(jìn)行探究，保障學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的豐富性特點，提升學(xué)生計算思維水平。另外，完善課后作業(yè)設(shè)計期間，教師可以設(shè)計針對性課后作業(yè)，對于不同基礎(chǔ)能力水平的學(xué)生設(shè)計不同的課后作業(yè)，充分體現(xiàn)分層教育理念的根本意義，全面提升學(xué)生信息技術(shù)綜合學(xué)習(xí)效果。因此，加強完善高職信息技術(shù)課后作業(yè)布置模式，是提升學(xué)生計算思維水平及信息技術(shù)綜合學(xué)習(xí)效果的有效措施。

三、結(jié)語

隨著時代的不斷進(jìn)步和發(fā)展，計算思維逐漸成為現(xiàn)代人的核心素養(yǎng)。同時，我們也應(yīng)該認(rèn)識到，作為教師，始終把計算思維理念和技術(shù)貫穿于課堂教學(xué)并不是一朝一夕的，學(xué)生計算思維能力的提升也并不是一蹴而就的，而是通過長期潛移默化的影響，是一個循序漸進(jìn)的過程。我們要努力扮演好具有計算思維理念的教育者的多重角色，以計算思維為引領(lǐng)，變革教學(xué)方法，把對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)落實在每節(jié)課的教學(xué)實踐中，促進(jìn)計算思維與計算機學(xué)科教學(xué)的深度融合。同時對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)不應(yīng)僅僅局限于計算機類學(xué)科教學(xué)中，而應(yīng)該不斷嘗試與其他學(xué)科的合作，跨學(xué)科進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，推進(jìn)計算思維在不同學(xué)科間的協(xié)同發(fā)展。

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編輯 王亞青9BB832DF-C31A-4EB1-8F07-BA02DF221427