聚焦計(jì)算思維的中職信息技術(shù)課程單元設(shè)計(jì)研究

摘要：新時(shí)代的中職學(xué)生需要具備符合時(shí)代要求的計(jì)算思維能力，作者參考計(jì)算思維的已有研究，從中觀單元設(shè)計(jì)出發(fā)構(gòu)建了聚焦思維培養(yǎng)的基本框架，并以“程序設(shè)計(jì)入門”單元為例進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和實(shí)踐落實(shí)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；中職信息技術(shù)；單元設(shè)計(jì)；程序設(shè)計(jì)入門

中圖分類號(hào)：G712? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）11-0108-05

《中等職業(yè)學(xué)校信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）提出，學(xué)生要通過信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)與技能學(xué)習(xí)，發(fā)展計(jì)算思維，逐步具備符合時(shí)代要求的信息素養(yǎng)與適應(yīng)職業(yè)發(fā)展需要的信息能力。面對(duì)新課標(biāo)的要求，中職學(xué)校的信息技術(shù)課程如何開展計(jì)算思維培養(yǎng)，如何將其落實(shí)到課堂教學(xué)實(shí)踐中去，成了中職一線信息技術(shù)教師最為關(guān)注的問題。

鑒于此，筆者在計(jì)算思維相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合所在學(xué)校的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，嘗試構(gòu)建了聚焦思維培養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)框架，并以“程序設(shè)計(jì)入門”單元為例進(jìn)行了實(shí)踐探索。

聚焦計(jì)算思維培養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)基本框架

單元設(shè)計(jì)主要以一個(gè)單元的內(nèi)容為單位進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。在中觀單元設(shè)計(jì)時(shí)，教師要考慮到計(jì)算思維與學(xué)科知識(shí)、學(xué)科活動(dòng)的關(guān)系，要將知識(shí)和思維融入到學(xué)科活動(dòng)中，且單元目標(biāo)不能只關(guān)注逐個(gè)知識(shí)點(diǎn)的“了解”“識(shí)記”“理解”，而應(yīng)指向“運(yùn)用”“分析”“綜合”等高階目標(biāo)。因此，筆者將學(xué)科知識(shí)以大單元、大概念的形式進(jìn)行組織，主要是從一個(gè)單元整體的角度出發(fā)，聚焦思維培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞單元主題規(guī)劃，按照知識(shí)內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系，梳理單元知識(shí)的結(jié)構(gòu)層次，形成可視的知識(shí)概念圖譜，以避免單課時(shí)的零散化、碎片化的知識(shí)割裂。學(xué)科活動(dòng)以“基本問題—子問題”的問題鏈方式鏈接有關(guān)概念與活動(dòng)，并以項(xiàng)目任務(wù)組的方式開展。主要考慮以單元大概念為統(tǒng)攝的單元知識(shí)概念圖，其概念體系缺少承載實(shí)踐任務(wù)活動(dòng)的情境，通過“問問題”形式可以引發(fā)學(xué)生對(duì)具體問題的思考。所以說，單元設(shè)計(jì)要先厘清單元主題所涵蓋的單元大概念、大方法（計(jì)算思維），再將其細(xì)分為每個(gè)課時(shí)的小知識(shí)、小技能，并通過概念的情境活化，思考設(shè)計(jì)怎樣的基本問題及其子問題，形成邏輯關(guān)聯(lián)的問題鏈，以此有效鏈接知識(shí)概念與實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和建構(gòu)。由此，筆者創(chuàng)建了如下頁圖1所示的基本框架。

1.單元目標(biāo)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的共同指向

計(jì)算思維導(dǎo)向下的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)是單元教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，也是單元評(píng)估的依據(jù)，二者都共同指向?qū)W科知識(shí)、問題解決、思維提升的三層結(jié)構(gòu)。圖1所示的框架，該模式由外到內(nèi)分兩層構(gòu)成：外層是教師在了解學(xué)情的基礎(chǔ)上，聚焦單元計(jì)算思維，參考新課標(biāo)內(nèi)容和學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求，確定預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)和單元評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，主要以單元大概念理解、大問題解決、單元思維提升的三層結(jié)構(gòu)為指向；內(nèi)層為單元課時(shí)的具體教學(xué)設(shè)計(jì)，主要以“課時(shí)知識(shí)理解、局部問題解決、具體化思維提升”為目標(biāo)指向。內(nèi)外層協(xié)調(diào)一致，共同作用。

2.單元設(shè)計(jì)整體思路

在圖1內(nèi)層左側(cè)的單元設(shè)計(jì)中，整體遵循“課程標(biāo)準(zhǔn)解讀——學(xué)科知識(shí)技能+計(jì)算思維分析——問題解決活動(dòng)設(shè)計(jì)——社會(huì)經(jīng)驗(yàn)取向內(nèi)容提取——計(jì)算思維培養(yǎng)”的基本過程。單元內(nèi)容結(jié)構(gòu)從課標(biāo)的內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求入手，一方面分析課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)條目中規(guī)定的學(xué)科知識(shí)技能，挖掘?qū)W科知識(shí)所蘊(yùn)含的內(nèi)在邏輯，另一方面厘清本單元內(nèi)容所對(duì)應(yīng)的計(jì)算思維表現(xiàn)與水平，繼而通過問題解決活動(dòng)這一中介，將學(xué)科知識(shí)與技能的掌握與計(jì)算思維培養(yǎng)關(guān)聯(lián)起來，然后結(jié)合活動(dòng)設(shè)計(jì)，精心選擇適合學(xué)生的社會(huì)經(jīng)驗(yàn)主題，從而引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科知識(shí)走向問題解決進(jìn)而上升至計(jì)算思維為主導(dǎo)的核心素養(yǎng)培養(yǎng)。

3.“知識(shí)—問題—思維”三層結(jié)構(gòu)的課時(shí)組織

每個(gè)課時(shí)的教學(xué)開展都是單元設(shè)計(jì)的細(xì)化落實(shí)。在以學(xué)生為中心的教學(xué)中，自下而上的課堂知識(shí)、問題解決、思維提升三層結(jié)構(gòu)是教學(xué)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的內(nèi)在邏輯和線索。在該結(jié)構(gòu)中，作為底層的課堂知識(shí)，是整個(gè)課程學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)，教師需要提供豐富的資源和工具幫助學(xué)生理解、拓展知識(shí)概念，并形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表征；中間層的問題解決，是課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的直接要素，它既包括教學(xué)實(shí)踐中的實(shí)際應(yīng)用問題，也包括各類型基于概念邏輯的抽象問題，并強(qiáng)調(diào)在差異化情境中，學(xué)生在學(xué)習(xí)伙伴（老師、同學(xué)）的幫助下解決問題的遷移應(yīng)用能力；最高層學(xué)科思維的達(dá)成，需要關(guān)注課堂上的具體思維有沒有發(fā)生，并進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)反饋。

但在課堂具體的開展中，由于牽涉的學(xué)習(xí)要素眾多，而在一個(gè)課時(shí)內(nèi)計(jì)算思維往往難以顯性化呈現(xiàn)或容易出現(xiàn)割裂，因此，教師要設(shè)計(jì)運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決特定情境問題的活動(dòng)。學(xué)生在解決問題的過程中，需要多次經(jīng)歷螺旋式上升，才能逐步形成與之相對(duì)應(yīng)的思維方法。

“程序設(shè)計(jì)入門”單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例

1.明確單元目標(biāo)與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

“程序設(shè)計(jì)入門”是中職信息技術(shù)課程基礎(chǔ)模塊中的第5部分，共12課時(shí)。根據(jù)課標(biāo)的內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求，可以將其知識(shí)性要求對(duì)應(yīng)于單元目標(biāo)中的學(xué)科知識(shí)，能力性要求對(duì)應(yīng)于目標(biāo)中的問題解決，從而將整個(gè)單元大概念劃分為四個(gè)主題，即四個(gè)大概念，如上頁表1所示。

在這一過程中，由于計(jì)算思維隱含在以知識(shí)理解為基礎(chǔ)的問題解決中，因此可以先初步確立各知識(shí)模塊對(duì)應(yīng)的主要思維表現(xiàn)，再牽涉其他思維主題，各模塊形成以主要思維表現(xiàn)為主、其他思維主題為輔的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后按照思維目標(biāo)進(jìn)行層次劃分，最終形成自我監(jiān)控的最高目標(biāo)，具體如圖2所示。

由此，本單元聚焦計(jì)算思維培養(yǎng)的三層目標(biāo)就清晰可見（如表2），進(jìn)而確立本單元的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，具體的評(píng)估項(xiàng)目包含知識(shí)概念圖的繪制、算法思路解決問題基本過程、算法的三大結(jié)構(gòu)和函數(shù)、功能庫調(diào)用、典型算法的運(yùn)用、計(jì)算思維形成發(fā)展。

2.基于“知識(shí)-思維-經(jīng)驗(yàn)-問題-活動(dòng)”鏈的單元設(shè)計(jì)

單元框架中的“課程標(biāo)準(zhǔn)解讀——學(xué)科知識(shí)技能+計(jì)算思維分析——問題解決活動(dòng)設(shè)計(jì)——社會(huì)經(jīng)驗(yàn)取向內(nèi)容提取——核心素養(yǎng)培養(yǎng)”基本過程，實(shí)際也是解決“知識(shí)-思維-經(jīng)驗(yàn)-問題-活動(dòng)”鏈的具體過程。

（1）單元知識(shí)概念圖

單元知識(shí)本身強(qiáng)調(diào)自身內(nèi)在的邏輯體系，相關(guān)知識(shí)內(nèi)容按照其內(nèi)在結(jié)構(gòu)體系有秩序地進(jìn)行組織編排，筆者按照知識(shí)結(jié)構(gòu)本身梳理出了單元概念體系，如下頁圖3所示。

（2）單元知識(shí)與計(jì)算思維具體化相結(jié)合的學(xué)科活動(dòng)主題

新課標(biāo)的內(nèi)容其實(shí)內(nèi)隱了對(duì)計(jì)算思維的要求，其對(duì)知識(shí)、能力要求的深度和寬度是根據(jù)思維水平的總目標(biāo)決定的，前述根據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的學(xué)科知識(shí)和問題解決劃分，可以按照知識(shí)中的陳述性、程序性和策略性知識(shí)分類繼續(xù)細(xì)化，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的，即陳述性知識(shí)對(duì)應(yīng)知識(shí)性要求的學(xué)科知識(shí)，程序性知識(shí)對(duì)應(yīng)能力要求的問題解決，專注于如何學(xué)習(xí)和如何思維的策略性知識(shí)對(duì)應(yīng)于計(jì)算思維。以此為基本思路，參考計(jì)算思維結(jié)構(gòu)在“程序設(shè)計(jì)入門”模塊中的具體表現(xiàn)，教師可以建立蘊(yùn)含思維的以學(xué)科知識(shí)解決為主的學(xué)科活動(dòng)主題。例如，“算法與程序”知識(shí)模塊（2課時(shí)），其學(xué)科活動(dòng)主題建立過程如表3所示。

（3）融入社會(huì)經(jīng)驗(yàn)的實(shí)踐活動(dòng)主題

生活主題內(nèi)容的選取非常廣泛，教師在選擇時(shí)，可以下面幾點(diǎn)為參考：一是要依據(jù)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)選取適合當(dāng)代中職生（“數(shù)字土著”）生活經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)容；二是篩選出對(duì)學(xué)科發(fā)展而言具有一般意義的智慧內(nèi)容，使其在符合當(dāng)下信息情境的基礎(chǔ)上，也能指向未來信息社會(huì)發(fā)展；三是可以參考Sylvia C·Chard提出的以“問問題”的方式判斷主題的價(jià)值，如能否讓學(xué)生了解在真實(shí)信息生活情境中，算法對(duì)人的意義與價(jià)值？能否鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用算法思想解決問題？能否提供對(duì)現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行抽象、分解、建模并運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語言解決的機(jī)會(huì)？例如，在“算法與程序”模塊中筆者融入了“我的中職學(xué)習(xí)之路”實(shí)踐活動(dòng)的主題，具體設(shè)計(jì)如表4所示。

（4）“項(xiàng)目—任務(wù)—活動(dòng)”三層結(jié)構(gòu)的活動(dòng)組織

在活動(dòng)設(shè)計(jì)與開展時(shí)，考慮到學(xué)生認(rèn)知水平、學(xué)校課時(shí)安排，以及單元知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，教師可以選擇采用“單元學(xué)習(xí)項(xiàng)目—知識(shí)模塊微項(xiàng)目—課時(shí)任務(wù)—活動(dòng)開展”的形式。例如，可以以“了解算法設(shè)計(jì)與Python程序?qū)崿F(xiàn)”為整個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，以各知識(shí)模塊為微項(xiàng)目，各課時(shí)的任務(wù)組織實(shí)施，每個(gè)任務(wù)下設(shè)2～3個(gè)相應(yīng)的活動(dòng)，每個(gè)活動(dòng)以實(shí)際解決問題情境為主，至此，整個(gè)結(jié)構(gòu)就清晰地架構(gòu)出來了（如圖4）。

（5）助力活動(dòng)開展的引領(lǐng)性問題設(shè)計(jì)

問題是思維的起點(diǎn)，也是創(chuàng)造的前提。教師要想引導(dǎo)學(xué)生在原有知識(shí)基礎(chǔ)上納入新的知識(shí)，必須在每一個(gè)環(huán)節(jié)開始加以引導(dǎo)，具體可以通過設(shè)計(jì)引領(lǐng)性問題，如使用類似于你思考過某個(gè)問題嗎、你覺得這個(gè)問題如何解決、你猜想這個(gè)問題有幾種可能的方案等這些引發(fā)學(xué)生思考、假設(shè)、估計(jì)、懷疑、猜測(cè)的口語化形式為思維活動(dòng)提供支架。問題鏈的設(shè)計(jì)可以依據(jù)概念圖的逐層分解并結(jié)合思維具體水平進(jìn)行，也可由師生頭腦風(fēng)暴，再進(jìn)行判斷、選擇、轉(zhuǎn)化界定。例如，圖5所示為“算法與程序”的引領(lǐng)問題。

實(shí)踐應(yīng)用反思

筆者經(jīng)過兩年多的課題研究和實(shí)踐應(yīng)用，較好地檢驗(yàn)和修正了聚焦計(jì)算思維培養(yǎng)的單元設(shè)計(jì)模式，學(xué)生對(duì)重視思維學(xué)習(xí)的課堂展現(xiàn)出較高的興趣和滿意度，單元模塊中的抽象建模、數(shù)據(jù)處理、流程組織、模塊調(diào)用等思維能力得到有效提升，系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作以及小組合作能力也得到了加強(qiáng)。當(dāng)然，在多次修改設(shè)計(jì)方案和案例調(diào)整的過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如：知識(shí)作為活動(dòng)組織開展的基礎(chǔ)支撐，不能夠加以忽視，如果課堂上牽涉的是關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，相關(guān)知識(shí)補(bǔ)充可以根據(jù)學(xué)生需要通過微課、練習(xí)或?qū)W案等課外方式進(jìn)行；教師在課堂授課時(shí)，項(xiàng)目、任務(wù)、問題、活動(dòng)、環(huán)節(jié)等口語化的表達(dá)很容易產(chǎn)生混淆，應(yīng)注意在整個(gè)教學(xué)情境中的運(yùn)用保持一致。

參考文獻(xiàn)：

張海青.以計(jì)算思維為導(dǎo)向的中職信息技術(shù)教學(xué)案例設(shè)計(jì)研究——以程序設(shè)計(jì)入門模塊《認(rèn)識(shí)算法》一課為例[J].中國信息技術(shù)教育，2022（20）：108-112.

作者簡(jiǎn)介：張海青（1979—），女，青島市城陽區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校講師，南京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)碩士，研究方向?yàn)樾畔⒒虒W(xué)設(shè)計(jì)。

基金項(xiàng)目：青島市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃教師專項(xiàng)課題“中職信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的可視化研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)：QJK135D1278）。