王琦　管秀　王文秋

摘 要 在21世紀(jì)，計(jì)算思維被列為人才培養(yǎng)重要部分，教師在其培養(yǎng)中占據(jù)重要地位。我國(guó)近年來(lái)才將計(jì)算思維納入到中小學(xué)教育培養(yǎng)中，教師的能力難以滿(mǎn)足計(jì)算思維培養(yǎng)的需求。通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在計(jì)算思維培養(yǎng)中教師的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)能力、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)能力與自身計(jì)算思維方面有所欠缺。針對(duì)以上問(wèn)題，本文從教學(xué)實(shí)踐的角度出發(fā)，歸納總結(jié)了具體有效的策略，例如，設(shè)置梯度編程任務(wù)，解構(gòu)計(jì)算思維過(guò)程，以及完善教師培訓(xùn)制度等。

關(guān)鍵詞 計(jì)算思維培養(yǎng) 中小學(xué) 教師能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G451? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.07.037

Abstract In the 21st century， computational thinking is listed as an important part of personnel training， in which teachers play an important role. In recent years， computational thinking has been brought into primary and secondary education in China. Teachers' ability cannot meet the needs of computational thinking training. Through reading a large number of documents， it is found that there are some deficiencies in teachers' ability of designing teaching activities， evaluating design and self-calculating thinking in the cultivation of computational thinking. In view of the above problems， from the perspective of teaching practice， this paper summarizes specific and effective strategies， such as setting gradient programming tasks， deconstructing computational thinking process， and improving teacher training system.

Keywords computational thinking training; primary and secondary school; teachers' ability

0 引言

2017年《地平線(xiàn)報(bào)告（基礎(chǔ)教育版）》中提出培養(yǎng)中小學(xué)生的計(jì)算思維是21世紀(jì)的一個(gè)重要課題，教師作為計(jì)算思維培養(yǎng)中堅(jiān)力量，應(yīng)具備的能力是值得探究的。本文從目前計(jì)算思維在全球的發(fā)展現(xiàn)狀及各種實(shí)踐方面收集、篩選、整理文獻(xiàn)，從中找到提升我國(guó)中小學(xué)教師培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的策略。

1 計(jì)算思維概述

計(jì)算思維最早由周以真教授2006年提出界定：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)”。我國(guó)學(xué)者在2017年高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其定義，強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的培養(yǎng)能達(dá)到思維能力的培養(yǎng)，從而將計(jì)算機(jī)學(xué)科的問(wèn)題解決方式與過(guò)程提煉融合，幫助人們快速有效解決問(wèn)題。

各國(guó)都對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行了研究。英國(guó)首先對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行研究，英國(guó)教育部規(guī)定自2014年秋起 K-12學(xué)生按年級(jí)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)，從抽象和編程維度進(jìn)行對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)。美國(guó)在2016年《CSTAK-12計(jì)算機(jī)科學(xué)臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了一整套K-12計(jì)算即科學(xué)課程核心學(xué)習(xí)目標(biāo)。

亞洲中韓國(guó)是發(fā)展早且研究多的國(guó)家，2012年的小學(xué)教師職前培訓(xùn)中增加了計(jì)算思維的內(nèi)容。在我國(guó)的香港和臺(tái)灣，計(jì)算思維的培養(yǎng)與發(fā)展較為前沿，對(duì)課程設(shè)置等方面的研究。國(guó)內(nèi)的計(jì)算思維的研究集中于理論和大學(xué)教學(xué)，對(duì)中小學(xué)教師在計(jì)算思維培養(yǎng)方面研究欠缺。

2 在中國(guó)中小學(xué)教師培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維中能力的欠缺

2.1 教師缺乏融合計(jì)算思維的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)能力

教師缺乏計(jì)算思維培養(yǎng)的創(chuàng)新教學(xué)模式和課堂活動(dòng)，不懂如何針對(duì)任務(wù)設(shè)計(jì)使學(xué)生死牢和學(xué)習(xí)、何種方法能引導(dǎo)學(xué)生在教師的幫助下找到解決問(wèn)題的入口及有用的信息。

目前，教師在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維時(shí)將計(jì)算思維培養(yǎng)與編程教學(xué)混淆。周以真強(qiáng)調(diào)的計(jì)算思維特征之一是概念化并非程序化，計(jì)算思維關(guān)注于問(wèn)題解決方案的形成。培養(yǎng)學(xué)生像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思考問(wèn)題是計(jì)算思維培養(yǎng)的宗旨。教師應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)“程序驅(qū)動(dòng)”的技術(shù)工具應(yīng)用情境，感受計(jì)算方法，在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中內(nèi)化為普適性的思維方式。因此，教師應(yīng)重視活動(dòng)情境安排來(lái)鍛煉學(xué)生思維方式。

2.2 教師缺乏設(shè)計(jì)能促進(jìn)計(jì)算思維提升的評(píng)價(jià)活動(dòng)的能力

中小學(xué)的教師從意識(shí)層面到實(shí)踐層面均缺乏計(jì)算思維評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)能力。教師普遍認(rèn)為計(jì)算思維的培養(yǎng)與本學(xué)科間沒(méi)有相關(guān)性，缺乏計(jì)算思維評(píng)價(jià)能力。目前，在中小學(xué)教師對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)過(guò)程中，教師對(duì)計(jì)算思維的評(píng)價(jià)意識(shí)方面存在不足，常認(rèn)為計(jì)算思維的評(píng)價(jià)基于計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)和編程能力，缺乏有效的評(píng)價(jià)方式。而且現(xiàn)有的計(jì)算思維的評(píng)價(jià)案例較少，教師難以獲取經(jīng)驗(yàn)。其評(píng)價(jià)形式較為單一，難以對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中計(jì)算思維的發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 教師計(jì)算思維能力短缺

中小學(xué)教師自身缺乏計(jì)算思維能力導(dǎo)致計(jì)算思維的培養(yǎng)效果欠佳。Yadav等人指出很多信息技術(shù)教師雖修讀過(guò)計(jì)算機(jī)課程，但對(duì)編程環(huán)境不熟悉，欠缺專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)（Yadavetal.，2014）?；诰幊痰挠?jì)算思維培養(yǎng)模式是主要教學(xué)方式之一，教師要教會(huì)學(xué)生編寫(xiě)程序、評(píng)價(jià)優(yōu)化程序并利用程序來(lái)解決問(wèn)題。Saeli等人提出，對(duì)教師計(jì)算思維的評(píng)價(jià)包括對(duì)編程內(nèi)容的理解、如何把內(nèi)容傳遞給學(xué)生、促進(jìn)學(xué)生理解和應(yīng)用。中國(guó)中小學(xué)教師顯然未達(dá)到該要求。

教師對(duì)計(jì)算思維的理解不夠且由于傳統(tǒng)的思維慣性，教師在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)仍是知識(shí)點(diǎn)的傳授，而非思維方式的培養(yǎng)。此外，國(guó)內(nèi)計(jì)算思維教育與研究人才欠缺，教師跨學(xué)科教育能力薄弱，[13]教學(xué)實(shí)踐缺乏理論性與對(duì)應(yīng)性。中小學(xué)教師多是單一學(xué)科背景缺乏跨學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備與思維能力。

3 提升中小學(xué)教師培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的策略

3.1 提升教師改善融合計(jì)算思維的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的能力

教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)直接影響教學(xué)效果，教師可拋錨式引導(dǎo)學(xué)生在情境中提出觀點(diǎn)和解決方案，在“老問(wèn)題”、“新方法”中遞歸引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維創(chuàng)新性解決問(wèn)題。此外也可通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地解決問(wèn)題，培養(yǎng)意識(shí)、方法和能力。教師也可設(shè)置梯度編程任務(wù)，實(shí)現(xiàn)編程與計(jì)算思維的雙重培養(yǎng)。教師可采用注點(diǎn)分離（SOC）方法把龐大復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為小問(wèn)題。給學(xué)生可“跳一跳”就能完成的小問(wèn)題，逐步引導(dǎo)解決大問(wèn)題。

同時(shí)，教師應(yīng)意識(shí)到教學(xué)活動(dòng)是師生共同的研究活動(dòng)。教師授課模擬“精化后”的、更理性的知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，而非將知識(shí)的結(jié)果直接呈現(xiàn)，學(xué)生要了解背后的道理。通過(guò)再現(xiàn)“知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中大師的創(chuàng)新思維”來(lái)啟發(fā)學(xué)生，學(xué)習(xí)思想、方法，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)提升。

3.2 應(yīng)提升教師設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維評(píng)價(jià)活動(dòng)的能力

教師應(yīng)當(dāng)端正計(jì)算思維評(píng)價(jià)的觀念，評(píng)價(jià)應(yīng)包括計(jì)算機(jī)知識(shí)及技能測(cè)試，學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)展現(xiàn)出的計(jì)算思維。課程的評(píng)價(jià)維度應(yīng)含創(chuàng)意構(gòu)想、資源搜集、計(jì)算思維以及合作交流的能力等。計(jì)算思維應(yīng)與更多學(xué)科融合能幫助學(xué)生更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教師在進(jìn)行設(shè)計(jì)提升學(xué)生計(jì)算思維的課程時(shí)，應(yīng)將計(jì)算思維作為課程目標(biāo)之一，并進(jìn)行交流分享活動(dòng)或評(píng)價(jià)，這種及時(shí)性反饋利于學(xué)生提升計(jì)算思維。

在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)活動(dòng)的過(guò)程中教師應(yīng)通過(guò)班級(jí)分享、項(xiàng)目競(jìng)賽等引導(dǎo)學(xué)生解構(gòu)計(jì)算思維的形成。通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性活動(dòng)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，更為深入地了解同伴在面臨相似問(wèn)題時(shí)的策略，以促進(jìn)交流，教師也能給予更多的引導(dǎo)。教師在進(jìn)行學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)時(shí)還要有過(guò)程性評(píng)價(jià)并提供及時(shí)性反饋。評(píng)價(jià)時(shí)要注意梳理相關(guān)學(xué)習(xí)方法，如思維可視化的方法，便于學(xué)生直觀地感受計(jì)算思維。

3.3 培養(yǎng)教師自身計(jì)算思維與專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)

完善教師培訓(xùn)制度，開(kāi)發(fā)線(xiàn)上下融合的計(jì)算思維培訓(xùn)課程。根據(jù)不同地區(qū)差異，開(kāi)發(fā)符合計(jì)算思維教育課程目標(biāo)與評(píng)價(jià)指南的教學(xué)單元，擴(kuò)大教師培訓(xùn)的范圍，增加培訓(xùn)靈活性與可行性。通過(guò)線(xiàn)下面授來(lái)進(jìn)行深度教學(xué)與個(gè)性化指導(dǎo)，幫助教師更好的掌握如何開(kāi)展計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐。采用系統(tǒng)化培訓(xùn)，有目的地對(duì)教師的計(jì)算思維、編程能力進(jìn)行培養(yǎng)。

安排專(zhuān)家與一線(xiàn)教師進(jìn)行一對(duì)一對(duì)話(huà)，以workshop的形式或課題為抓手，解決實(shí)踐中的“真問(wèn)題”。專(zhuān)家協(xié)助一線(xiàn)教師設(shè)計(jì)計(jì)算思維培養(yǎng)體系，達(dá)到雙向促進(jìn)。依靠區(qū)域教研員的力量組織相關(guān)教師展開(kāi)關(guān)于高位的計(jì)算思維概念、中位的基于計(jì)算思維的課程框架，以及具體落地的教學(xué)實(shí)踐的研討。通過(guò)不同學(xué)科教師的探討，培養(yǎng)教師跨學(xué)科能力、加深教師對(duì)計(jì)算思維的理解。在培養(yǎng)教師計(jì)算思維與專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)方面，需要各個(gè)方面的配合與支持，政府需要完善教師培訓(xùn)制度，學(xué)校要與專(zhuān)家進(jìn)行合作對(duì)接，同時(shí)教師要開(kāi)展研討，相互促進(jìn)。

4 總結(jié)

綜上所述，我國(guó)目前計(jì)算思維培養(yǎng)形式嚴(yán)峻，對(duì)于提升教師培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力來(lái)說(shuō)需要在教學(xué)活動(dòng)、評(píng)價(jià)活動(dòng)以及自身計(jì)算思維方面做出改進(jìn)。為此，本文針對(duì)三個(gè)不同維度提出改進(jìn)策略，希望對(duì)中小學(xué)教師提升培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力有所幫助。

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