數字時代高職學生計算思維培養(yǎng)的現狀、策略及展望

萬雅瑩

摘要：高職信息技術課程是學生計算思維培養(yǎng)的主陣地。目前，高職信息技術課程存在課程定位不清晰、課程設置單一、教學方式陳舊等問題。高職信息技術課程應構建面向計算思維培養(yǎng)的課程教學體系，設計符合高職學生認知規(guī)律的教學內容，推進學生本位視角下的教育教學模式，實施貫穿于教學活動全過程的多元化教學評價，進而推動高職院校信息技術課程教育教學改革。

關鍵詞：數字時代；高職院校；信息技術課程；計算思維

中圖分類號：G717 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2023）18-0068-05

數字技術的持續(xù)、快速迭代，對人們在人際交往、社會參與等方面的數字化能力提出了更高的要求；以“機器人+”等為代表的智能設備在制造業(yè)、農業(yè)、建筑業(yè)、商貿物流業(yè)等經濟發(fā)展領域的應用，對技能型人才培養(yǎng)提出了更高的要求；以“產教融合”“五育并舉”為代表的職業(yè)教育理念的深入實施，對促進學生核心素養(yǎng)與專業(yè)學習的協(xié)同與互惠提出了更高的要求。在技術變革、智能設備升級、職教理念變革的多重影響下，計算思維培養(yǎng)日益引起人們重視。

一、高職信息技術課程計算思維培養(yǎng)的現狀

2021年，教育部辦公廳發(fā)布的《高等職業(yè)教育專科信息技術課程標準》（以下簡稱“2021版課標”）正式將計算思維列為高職信息技術學科的核心素養(yǎng)。計算思維指個體在問題求解、系統(tǒng)設計的過程中，運用計算機科學領域的思想與實踐方法所產生的一系列思維活動。計算思維的典型特征即能采用計算機等智能化工具可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立模型、組織數據，能綜合利用各種信息資源、科學方法和信息技術工具解決問題，能將這種解決問題的思維方式遷移運用到職業(yè)崗位和生活情境的相關問題解決過程中[1]。

雖然“2021版課標”明確了高職信息技術課程的學科核心素養(yǎng)和課程目標，但在實際教學中，高職信息技術課程的課程定位、課程設置和教學模式未能達成培養(yǎng)學生解決實際問題和支撐專業(yè)學習能力的目標。

（一）課程定位不清晰，仍存在“狹義工具論”

信息技術課程是高職院校通識教育的重要組成部分，在學生綜合素質、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面發(fā)揮著重要作用。如何正確認識和準確定位信息技術教學，一直是課程面臨的重要挑戰(zhàn)。高職院校長期以來存在著“信息技術課程就是辦公軟件培訓班”“計算機會用即可”等片面觀點，這些觀點過于強調課程的工具特性，卻淡化了學生對計算機領域核心思想與方法的掌握，也給高職信息技術課程帶來了巨大沖擊，如專業(yè)人才培養(yǎng)方案中學時被縮減、師資隊伍得不到充分配置、計算思維培養(yǎng)不被重視等。

（二）課程設置較為單一，思維培養(yǎng)無法得到有效體現

“2021版課標”指出，高職院校信息技術課程分為基礎和拓展兩個模塊，拓展模塊包括程序設計基礎、信息安全、大數據、人工智能等主題，高職院?？山Y合學校特色或專業(yè)需要，自主確定拓展模塊教學內容。實際上，目前高職信息技術課程的教學內容，大多以基礎模塊即Office辦公應用為主，極少涉及程序設計基礎、人工智能等拓展模塊課程內容，課程設置較為單一。雖然對于計算機專業(yè)來說，拓展模塊相關課程已有多年的教學發(fā)展歷史，但這些課程的教學內容、教學目標、教學定位并不適合非計算機專業(yè)的學生。如何依托高職信息技術課程體系的公共通識課程屬性，打破文科、理科、藝術類等學科的界限，激發(fā)學生的創(chuàng)新思想和實踐能力，促進學生計算思維的培養(yǎng)，進而開展面向計算思維培養(yǎng)的高職信息技術課程體系研究，是值得深思的問題。

（三）課程教學以驗證性操作為主，缺乏遷移性應用

作為一門實踐性強、操作性強的實訓類課程，信息技術課程在教學實踐中應更重視學生的實踐操作成效。但是，課程當前的教學方法仍以傳統(tǒng)式教學為主，通常采用教師講解與演示、學生自主完成學習任務的形式，且大多是驗證性操作或簡單的操作應用，缺乏較為復雜的、與職業(yè)崗位或現實生活相結合的綜合性實踐內容。一方面，高職學生存在學習積極性有待加強、計算機操作水平薄弱且能力參差不齊等客觀問題；另一方面，傳統(tǒng)的教學模式不利于激發(fā)學生的學習動機和興趣，也無助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力與解決實際問題的能力。

二、高職信息技術課程計算思維培養(yǎng)的策略

計算思維具有明顯的計算機科學特征，作為一種高階思維能力，學生計算思維培養(yǎng)需要在具體的課程教學中落實，而信息技術課程是高職學生計算思維培養(yǎng)的重要著力點。

（一）構建面向計算思維培養(yǎng)的課程教學體系

計算思維培養(yǎng)包含的內容不局限于一門課程，而要貫穿于高職信息技術課程組中，需要有一系列的信息技術基礎課程作支撐和拓展，如信息技術基礎、程序設計基礎、人工智能、數字媒體等課程，這也與“2021版課標”中的“必修+拓展”課程體系要求同向而行、一脈相承。實際上，目前高職信息技術必修模塊“信息技術基礎”課程已包含了部分計算思維培養(yǎng)要素，只不過這些內容是隱性的、被動的、無意識的。比如，理論模塊中計算機數據的表示以及進制轉換部分，在講解計算機世界數據表達方式、理解進制/基數/位權等基本概念的同時，要求學生具備一定的計算、抽象、遷移能力；實踐模塊中電子表格數據處理部分，利用函數公式統(tǒng)計分析數據并直觀感受數字化圖表變化，在分解問題、理解算法、評估完善的過程中潛移默化地促進了學生計算思維的培養(yǎng)。

在現有的高職信息技術課程組中，什么類型的課程最適合培養(yǎng)學生的計算思維？在培養(yǎng)學生計算思維的教學過程中，總是不可避免地涉及算法，使得程序設計語言成為計算思維培養(yǎng)的重要工具。因此，要構建面向計算思維培養(yǎng)的課程教學體系，“程序設計語言”無疑是最典型的課程。目前，已有不少研究者開展了在程序設計課程教學中培養(yǎng)學生計算思維的研究，如竇祥國在C語言程序設計課程中將算法設計思想與計算思維相結合來實施教學，以典型的圖形輸出任務為例，培養(yǎng)高職學生分析問題和利用計算機編程解決問題的能力[2]；湯如松介紹了在高職計算機公共課中以創(chuàng)客教育的理念開展Scratch程序設計課程的思路與實踐，達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力、計算思維的目的[3]。可見，盡管計算思維教育不等同于編程教育，但不可否認的是，利用程序設計課程培養(yǎng)學生計算思維具有顯著優(yōu)勢，具體表現在兩個方面：一是實現程序設計課程的教學目標，即從計算思維概念層面上促進學生在問題求解、系統(tǒng)設計的過程中，掌握計算機科學領域的核心思想與實踐方法；二是程序設計解決問題的基本步驟與計算思維培養(yǎng)要素互相印證，即從計算思維技能層面上培養(yǎng)學生解決問題的能力和學習遷移的能力。

（二）設計符合高職學生認知規(guī)律的教學內容

作為需要兼顧不同學科/專業(yè)思維方式的通識課程，開設程序設計課程的目的不是培養(yǎng)程序員，而是讓學生學習計算機求解問題的基本方法和思維模式，從而培養(yǎng)計算思維。因此，設計出符合高職學生特點及認知規(guī)律的教學內容尤為重要。

1.基于微項目設計，降低編程專業(yè)性

這里的“微項目”應體現“聚焦”和“短學時”兩個特點。聚焦是指不強調學科知識體系的完整性和系統(tǒng)性，而是著眼課程的核心知識點和關鍵方法。短學時是指限制項目承載的知識量，項目學習在兩學時內完成為妥。微項目設計可以提升學生的自我效能感，通過解決難度較低的編程問題，逐步積累解決思路和方法，增加解決更難的編程任務的自信心，大大降低高職學生對程序設計課程的畏難情緒。

2.基于游戲化設計，提高編程趣味性

思維類教學活動適宜采用游戲化的教學方法進行思維培養(yǎng)，在自由、寬松的環(huán)境里寓教于樂，學生往往敢于猜測，思維多向發(fā)散，能夠較大限度發(fā)揮想象力 [4]。項目游戲化設計將編寫程序代碼與實現游戲角色動作聯系起來，在調試運行過程中逐步實現圖形/圖片等可視化對象的預設功能，為編程學習增添趣味性和故事性，激發(fā)學生求知欲和創(chuàng)造力。

3.基于工作設計，加強編程實用性

通過前期信息技術基礎課程的學習，高職學生已具備一定的辦公軟件操作基礎，在高職信息技術教學體系的后續(xù)課程中，利用高級語言（如Python等）在辦公自動化領域的應用優(yōu)勢，創(chuàng)設真實工作情境，實現批量處理Office文件、發(fā)送電子郵件等功能，為學生在未來的工作中擺脫機械、重復性的計算機操作提供程序設計解決方案，提升高職學生的職場競爭力。

（三）推進學生本位視角下的教育教學模式

教學內容的重構與革新勢必引發(fā)對傳統(tǒng)教學模式的反思，帶來教學模式的變革[5]。怎么教要比教什么更重要，也更困難。什么樣的教學模式最有利于培養(yǎng)學生的計算思維，研究者的角度與視野不盡相同。例如，李艷玲等提出建立多元交互的學習模式，認為采用課前網絡平臺自主學習、課中翻轉課堂交流討論、課后應用實踐的教學模式進行教學，有利于在計算機通識課中培養(yǎng)學生的計算思維[6]。杜鴻羽等認為，計算思維問題解決其實是一個“探究—設計—再設計”的循環(huán)，在編程任務驅動過程中開展協(xié)作探究能夠為學生提供發(fā)現解決方案的機會和必要的情感支持[7]?？梢钥闯?，計算思維培養(yǎng)在教學模式上主張啟發(fā)式教學和協(xié)作性學習，需要更注重學生自主探究和協(xié)作交流，給學生更多開放的空間，在以學生為中心的教學活動中實現計算思維的培養(yǎng)。同時，還需要注重課堂教學活動與計算思維培養(yǎng)要素的契合，不僅要滿足課程教學中存在的教學需求，還要培養(yǎng)學生對計算思維各要素的掌握能力。

在諸多教學模式中，最有代表性的是問題驅動教學模式。問題驅動教學模式有兩個特點：一是以問題為中心，將課堂學習任務分解為若干個遞進的問題，學習目標更明確、驅動性更強；二是以學生為主體，教師角色從傳統(tǒng)的知識傳授者轉變?yōu)榻虒W活動的組織者、引導者和總結者。有研究證明，問題驅動教學模式能夠提高學生探究問題的能力、激發(fā)學生的學習熱情，有利于促進思維類素養(yǎng)的形成和內化。高職信息技術課程以問題貫穿教學實施全過程，設計教師活動和學生活動，將計算思維培養(yǎng)要素與課堂學習活動相結合，構建問題驅動教學模式。一方面，教師在提出問題、知識講解、資源支持、課堂答疑、組織展示、總結評價等教師活動中搭建學習框架，通過引導學生積極參與學習活動促進其計算思維的培養(yǎng)。另一方面，學生在明確問題、分解問題、設計算法、編寫調試、展示成果、歸納遷移等活動中促進自身主動建構，提高解決問題的能力，進而實現計算思維的培養(yǎng)。

（四）實施貫穿教學活動全過程的多元化教學評價

多元化的評價方式為學生計算思維的培養(yǎng)和提升提供了重要依據，這里的多元化教學評價包含但不限于學生學業(yè)情況總結性評價，更注重計算思維培養(yǎng)有效性的評價。當前常見的評價途徑有：一是計算思維評價量表測試。對學生計算思維水平進行前期調研，設計計算思維量表，在課程開始前與結束后分別開展問卷測試，分析前測和后測數據的差異性，檢驗學生參與課程學習之后計算思維的提升成效。二是教學活動數據分析。學習過程性數據最能體現學生思維方面的變化，依據出勤情況（學習態(tài)度）、作品方案的完成情況（問題解決）、團隊探究的貢獻情況（合作精神）、課堂活動的參與情況（學習興趣）等，分析學生在學習過程中的綜合學習情況。三是訪談/總結報告文本分析。課程學習結束后，可采用訪談調研或總結報告的形式，觀察學生對課程的態(tài)度和反饋，分析訪談/總結報告文本內容，進一步驗證學生的適應性和課程的有效性。

三、高職學生計算思維培養(yǎng)的建議與展望

計算思維是數字時代的產物，培養(yǎng)學生的計算思維，使之掌握運用計算機技術解決實際問題的過程和方法，成為合格的數字公民、技能勞動者、終身學習者，是當前高職教育面臨的一項重要任務，也是高職信息技術課程教育教學改革的重要突破口。

（一）融入數字化社會實踐的課程教學內容

高職教育應把培養(yǎng)技能型人才運用知識技能解決實際問題的能力作為重點。數字化社會的迅猛發(fā)展，促使高職課程的教學內容不斷迭代更新，諸如第五代移動通信技術、物聯網、人工智能等新型技術逐步融入企業(yè)生產實踐，逐漸成為高職課程的熱點內容。顯而易見，如果相應教學內容在課程體系的占比較低，則會導致學生在未來的數字化社會參與過程中出現問題。因此，高職信息技術課程應依據課程特點，進一步改善數字化社會實踐融入課程教學的環(huán)境氛圍，將學校的理論技術優(yōu)勢與企業(yè)在生產中的實踐優(yōu)勢相結合，重塑課程教學內容中融入先進技術的比例架構，保證教學內容的先進性和實踐性。

（二）樹立計算思維培養(yǎng)的跨課程教學目標

計算思維培養(yǎng)是思維方式和問題解決方法內化的過程。當前，通過有關編程的知識內容培養(yǎng)學生的計算思維已經達成了一定程度上的共識，但計算思維的培養(yǎng)不應該局限于信息技術或計算機相關課程，而應擴展為一種解決問題的思考邏輯，應用到不同教學內容中?，F階段的高職教育，可結合或依托不同高職院校的專業(yè)特色，構建面向計算思維、設計思維、工程思維的創(chuàng)新課程，在課堂教學、企業(yè)實踐、創(chuàng)客活動等不同教學情境下，引導學生參與真實問題情境的項目實踐，體驗問題解決的完整流程，提升學生的思維能力和問題解決能力。

（三）開展多維計算思維評價工具的適應性研究

評價作為衡量學習者計算思維水平以及判斷計算思維教育成效的關鍵環(huán)節(jié)，在國內的計算思維研究中仍然欠缺[8]。當前，國內外認可度、信效度較高的計算思維評價工具主要包括基于試題的評價、基于量表的評價、基于編程任務的評價、基于系統(tǒng)環(huán)境的評價四種類型，不同類型的評價工具有不同的評價優(yōu)勢和局限。雖然計算思維評價工具類型較為豐富，但是當前高職學生計算思維評價工具以量表型為主（如CTS計算思維評價量表等），維度相對單一，而計算思維本身具備一定的復雜性，單獨使用一種評價工具無法達到全面測評的效果，宜采用多種評價工具進行混合測量，形成有效補充。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部辦公廳關于印發(fā)高等職業(yè)教育?？朴⒄Z、信息技術課程標準（2021年版）的通知[EB/OL].（2021-04-01）[2023-05-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/moe_737/s3876_qt/202104/t20210409_525482.html.

[2]竇祥國.面向計算思維培養(yǎng)的高職C程序設計案例教學研究[J].中國職業(yè)技術教育，2019（32）：93.

[3]湯如松.Scratch程序設計課程培養(yǎng)高職學生創(chuàng)新能力探索[J].中國教育信息化，2016（12）：4.

[4]高嬌.基于游戲化教學的計算思維培養(yǎng)研究[D].西安：陜西師范大學，2014：12.

[5]王羅那，王建磐.人工智能時代需要關注的新素養(yǎng)：計算思維[J].比較教育研究，2021（3）：27.

[6]李艷玲，張劍妹，王文溥.新工科背景下地方本科院校計算機通識教育的探索研究——一項基于設計的研究[J].長治學院學報，2022（4）：82.

[7]杜鴻羽，馬志強，蘆鏡羽.利用有效失敗促進計算思維發(fā)展的編程教學設計[J].開放學習研究，2022（4）：29.

[8]惠恭健，蘭小芳，錢逸舟.計算思維該如何評？——基于國內外14種評價工具的比較分析[J].遠程教育雜志，2020（4）：84.

責任編輯：殷偉