☆ 林雄

（寧德市教師進修學院,福建寧德 352100）

基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式研究*

☆ 林雄

（寧德市教師進修學院,福建寧德 352100）

要使中小學生信息素養(yǎng)中具備計算思維，信息技術教師的計算思維培養(yǎng)就必須先行，而基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式就是以信息技術教師計算思維素養(yǎng)培養(yǎng)為目標的一種新型培訓教學模式。本文試圖從其概念界定及研究意義出發(fā)，依據(jù)建構(gòu)主義理論、成人學習理論和計算思維特點，深入思考該培訓教學模式的設計與實施方法，旨在提升信息技術教師的計算思維素養(yǎng)，同時為相關研究的開展提供參考和借鑒。

計算思維；中小學；信息技術教師培訓；教學模式

一、引言

筆者通過知網(wǎng)、維普等網(wǎng)站及查閱有關院校圖書館諸多國內(nèi)外關于計算思維培養(yǎng)研究狀況的文獻資料，發(fā)現(xiàn)大部分文獻資料主要是研究高校大學生、中小學生以及高職學生的計算思維培養(yǎng)，而針對中小學教師，特別是信息技術教師計算思維培養(yǎng)方面的文獻幾乎沒有，該領域深入的系統(tǒng)研究與實踐工作也尚未開始。本文是基于當前的研究現(xiàn)狀，從培訓教學模式方面提出的一項有建設性意義的研究。

二、概念界定及研究意義

目前，國際比較認可的計算思維的定義是：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。這一定義標志著信息技術科學從前沿高端到基礎普及的轉(zhuǎn)型，改變了過去關于信息技術“狹義工具論”的觀點。實際上，計算思維簡單說就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)換和仿真等方法把一個看起來比較困難的問題重新解釋成一個人們知道用什么方法解決的問題。顯而易見，計算思維與人們的日常生活及工作越來越密切相關，它將成為人類不可或缺的一種能力。

我國目前把計算思維作為中小學信息技術學科的核心素養(yǎng)之一，并強調(diào)在中小學信息技術教育中計算思維培養(yǎng)甚于純粹的計算機操作學習。而信息技術教師是中小學生信息素養(yǎng)的教育者,對中小學生信息素養(yǎng)與計算思維的培養(yǎng)將產(chǎn)生重要的影響。所以，要使中小學生的信息素養(yǎng)中具有計算思維，信息技術教師的計算思維培養(yǎng)就必須先行。而基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式就是一種依據(jù)現(xiàn)代教育教學理論與計算思維特點，結(jié)合中小學信息技術教師的實際情況，以計算思維核心素養(yǎng)培養(yǎng)為培訓目標，采用多種培訓方式相結(jié)合，旨在使中小學信息技術教師系統(tǒng)掌握計算思維知識與技能的同時，促進自身計算思維素養(yǎng)的提升并能自覺應用于教學中的新型教學培訓模式。

構(gòu)建科學合理的培訓教學模式對中小學信息技術教師進行培訓，可使信息技術教師計算思維教育理念、專業(yè)知識技能、教學設計水平、教學實施能力以及計算思維素養(yǎng)等方面得到一定程度的提高。因此，在中小學信息技術教師培訓中，如何設計與實施基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式，具有一定的研究價值。

三、基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式的設計

筆者將分別從計算思維特點、建構(gòu)主義學習理論與成人學習理論三方面對基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式的設計研究進行深入闡述。

2011年國際有關權(quán)威機構(gòu)對計算思維概念進行了進一步的詮釋，對此下了一個可操作的定義，并指出計算思維是一個用來解決問題的過程，概括起來具有如圖1所示的六個特點：制定問題、組織分析、抽象重現(xiàn)、算法方案、析別實施、推廣移植。而中小學信息技術教師從事學科教學的思維活動、教研工作以及利用信息技術解決學校工作實際問題時所運用的思維具有分析、抽象等特征，與計算思維的特點很相似，實際上就是計算思維在中小學信息技術教師工作中的具體體現(xiàn)，這就為信息技術教師培訓教學模式的設計提供了明確的培養(yǎng)路線并奠定了模式設計的基礎，這也是該培訓教學模式設計的創(chuàng)新之處。

圖1 計算思維與信息技術教師思維特點對比圖

建構(gòu)主義學習理論提倡在教師指導下，以學習者為中心，強調(diào)學習者對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識意義的主動建構(gòu)。這種意義建構(gòu)是指學習者在更接近實際情境的學習中，以個人原有的經(jīng)驗、心理結(jié)構(gòu)和信念為基礎建構(gòu)新知識,賦予新知識個人理解的意義。它實際上是提倡學教并重的混合學習（Blending Learning）。而在中小學信息技術教師培訓中，我們同樣也提倡建構(gòu)這種學教并重的混合學習。該學習理論認為學習環(huán)境包括如圖2所示的四大要素，筆者分別從這四要素出發(fā)對中小學信息技術教師培訓過程中的主要環(huán)節(jié)進行了設計。中小學信息技術教師培訓內(nèi)容以計算思維培養(yǎng)專題為主，教學環(huán)節(jié)大部分采用信息化教學手段（包括專題講授過程與網(wǎng)絡學習的服務支持及培訓平臺等）進行,并且提供可選項目（主題），有利于教學情境建構(gòu)、協(xié)作會話及最終的意義建構(gòu)，同時中小學信息技術教師具有良好的專業(yè)技能與實踐經(jīng)驗，這些都有利于運用建構(gòu)主義學習理論來指導中小學信息技術教師培訓的教學模式設計。

圖2 建構(gòu)主義學習理論下的教學環(huán)節(jié)設計

成人學習理論指出成人學習具有學習者的獨立自主性、已有的生活經(jīng)驗、以需求和解決問題為中心、學習目的明確與學習時間零散等特征。而中小學信息技術教師培訓專題授課學時有限，僅靠集中培訓教學無法完成所有計算思維知識技能的學習，思維的培養(yǎng)需要反復訓練直到條件反射為止。因此，除了集中培訓（課上）時的計算思維培養(yǎng)與訓練，還要求學員在集中培訓后（課下）仍需進一步進行思維方式的學習和強化。而移動微學習培訓方式能夠有效解決這些成人學習問題，由于它是運用移動設備隨時隨地進行的一種微型學習活動，可以把學習時間、地點拓展到更多、更廣的范圍來提高學習效率。主要表現(xiàn)在它可以利用零散碎片化時間泛在學習短小精悍的專題微課程；同時支持學習者和教師間、學習者之間的實時交互。這就為培訓教學模式設計提供了一種新型培訓方式——移動微學習培訓方式，它與集中培訓方式相結(jié)合能夠相互彌補各自的不足，從而提高成人培訓的質(zhì)量與效果。

綜合以上思路的思考與研究，筆者抽象出培訓教學模式方案：在計算思維培養(yǎng)路線基礎上，學習者首先在教師構(gòu)建的教學情境下進行專題學習，然后在教師的指導下選擇項目（主題），通過相互合作探究，運用約簡、分解等計算思維抽象出解決問題的思維模型，最終實現(xiàn)計算思維素養(yǎng)的提升。培訓全過程強調(diào)計算思維的建構(gòu)，同時培訓過程采用集中混合式與移動微學習相結(jié)合的培訓方式。根據(jù)以上思路方案識別分析，最后設計出以教師為主導、學生（學習者）為主體、計算思維培養(yǎng)為路線的一種基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式（如圖3）。

圖3 基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式圖

在該培訓教學模式中，教師通過專題講授引領學生（學習者）的學習、為學生（學習者）提供項目（主題）、學習服務支持與搭建平臺,并監(jiān)督指導學生（學習者）的學習活動，學生（學習者）則通過專題學習、小組選題、合作探究、交流評價、改進創(chuàng)新，總結(jié)提升六個主要教學環(huán)節(jié)開展學習，培訓過程以計算思維培養(yǎng)為目標路線，以集中混合式與移動微學習相結(jié)合為培訓方式。

四、基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式的實施

培訓實施過程中，培訓機構(gòu)管理部門制定全程培訓工作計劃以及有關的培訓組織管理工作，主導教師則需明確項目（主題）任務，安排好培訓教學活動的時間與進度（全程預計1-2月，集中混合培訓大約1周，然后遠程網(wǎng)絡移動微學習大約1個月，最后再集中2-3天總結(jié)提升）。在整個培訓過程中，教師除了做好專題講授和二次集中的引領總結(jié)工作外，還要做好學員學習服務支持和監(jiān)督指導等工作，學員則在教師引導下,以小組為單位進行選題、合作探究學習，完成項目（主題）與學習任務。培訓實施過程可分為以下三個階段六環(huán)節(jié)。

第一階段：包括專題學習與小組選題環(huán)節(jié)

專題學習環(huán)節(jié)：學員通過教師系統(tǒng)深入、有高度的專題講授進行計算思維專題學習，包括計算思維基礎培養(yǎng)與計算思維高級應用培養(yǎng)等內(nèi)容以及有關前沿研究發(fā)展動態(tài)等。在專題講授過程中，運用建構(gòu)主義學習理論學習環(huán)境四要素進行專題教學設計，并滲透一些常用的信息技術教學方法如講練結(jié)合法、PBL(基于問題學習)、任務驅(qū)動等培訓方法，以促進學生自覺高效應用計算思維解決問題，提升計算思維素養(yǎng)。

小組選題環(huán)節(jié)：學員按照主導教師統(tǒng)一組織安排與自愿相結(jié)合的原則，每3-5人組成一個學習小組。學習小組根據(jù)教師提供的研究討論的項目（主題）進行選擇，也可自定研究項目（主題）。每個學習小組根據(jù)組員的共同意愿選擇一個研究項目(主題)，最后由主導教師認真審核后確定。研究項目(主題)一經(jīng)確立，不得在之后的研究過程中隨意更改。

第二階段：包括合作探究、交流評價與改進創(chuàng)新環(huán)節(jié)

合作探究環(huán)節(jié)：學習小組根據(jù)確定的項目(主題)，利用教師提供的學習服務支持，通過網(wǎng)絡培訓平臺（包含計算思維培養(yǎng)專題視頻、微課、教學案例以及課件等各種豐富的課程材料和教學資源）獲取資源，并結(jié)合實際工作情況，圍繞小組項目(主題)查找相關的文獻資料，進行自主探究學習與小組研討合作學習，形成統(tǒng)一的小組認識、行動方案與研究成果，識別分析解決問題的思維過程,以提高計算思維技能。

交流評價與改進創(chuàng)新環(huán)節(jié)：學員通過教師搭建的網(wǎng)絡培訓平臺在全班展示小組研討成果（運用所學計算思維知識闡述解決問題的思路、方法及算法方案），交流個人學習收獲與心得，使學員互相共享成果、共同進步。各小組通過網(wǎng)絡培訓平臺相互進行客觀準確的評價，并填寫提交有關的評價量表。各組評價結(jié)果最后由教師審核確認后通過平臺發(fā)送給各小組以便安排后續(xù)的改進工作。各小組針對評價意見進行認真細致的改進與完善，在改進過程中抽象出正確的解題思路以提高計算思維技能，并能運用所學計算思維新知識解決新問題。

第三階段：總結(jié)提升環(huán)節(jié)

在主導教師的引領下，學生對為期1個多月學習的知識內(nèi)容脈絡結(jié)構(gòu)進行梳理，總結(jié)經(jīng)驗、提高認識、拓展升華，形成解決各類問題的常用思維模型并移植推廣，從而二次提升計算思維素養(yǎng)。

在培訓的各階段各環(huán)節(jié)注重學員約簡、分解、抽象、糾錯等計算思維方法的運用與提煉；通過具體知識、技能的合理運用總結(jié)出運用信息技術解決一般問題的思維模型，達成思維模型的建構(gòu)與拓展。其中，第一階段培訓為學員學習經(jīng)驗構(gòu)建良好的學習情境，同時也為第二階段培訓工作順利開展奠定了堅實的基礎；第二階段培訓為學員合作探究、交流評價與改進創(chuàng)新提供遠程服務，主導教師通過網(wǎng)絡培訓平臺進行遠程輔導、提供服務支持并對學員學習進行監(jiān)督指導；最后一階段的培訓實現(xiàn)學員計算思維核心素養(yǎng)的提升。第一階段與最后一階段培訓采用了集中混合培訓方式，第二階段培訓采用移動微學習培訓方式。通過以上三個階段六個環(huán)節(jié)培訓,最終可以實現(xiàn)中小學信息技術教師計算思維素養(yǎng)、教師專業(yè)技能及教學水平的提升。

五、結(jié)束語

基于計算思維的中小學信息技術教師培訓教學模式以計算思維培養(yǎng)為培訓目標、路線，以集中混合式與移動微學習相結(jié)合為培訓方式，是符合中小學信息技術在職教師認知特點并能有效提升其計算思維素養(yǎng)的一種科學合理的新型培訓教學模式。該研究對中小學信息技術教師的計算思維培養(yǎng)具有一定的指導性意義和積極作用，然而目前國內(nèi)外對中小學信息技術教師的計算思維培養(yǎng)和發(fā)展、如何提高他們利用計算機解決問題的能力等問題，還沒有形成統(tǒng)一的認識和系統(tǒng)的應用方法體系，仍存在著諸多問題尚未解決，還需諸位專家同仁繼續(xù)深入探索和研究。

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G434

A

1671-7503（2017）19-0003-03

福建省教育科學“十三五”規(guī)劃2017年度常規(guī)課題《基于計算思維的中小學信息技術教師培訓研究》（項目編號：2017CG08535）。

[編輯：鄭方林]