计算思维视角下职校计算机教学浅析_马慧.pdf

安徽警官职业学院学报20226安徽警官职业学院学报202262022年第6期第21卷（总第123期）No.6，2022General No.123，Vol.21安 徽 警 官 职 业 学 院 学 报Journal of Anhui Vocational College of Police Officers计算思维视角下职校计算机教学浅析马慧，王鹤琴，席欧，程代娣（安徽警官职业学院，安徽合肥230031）【摘要】人工智能的发展，顺应国家战略发展的要求，将逐渐取代传统型工作岗位，有效节约社会资源。立足新时代，改革传统教学模式，在计算机教学中引入计算思维，有效串联各学科内容，合理建立师生联结，有利于培养学生计算思维，提高学生创新能力。本文从计算机思维研究现状入手，分析当下职业院校计算机教学现状，力求探析计算思维下计算机教学的新模式。【关键词】计算思维；职业院校；计算机教学【中图分类号】TP3-4；G712【文献标识码】A【文章编号】1671-5101（2022）06-0124-051996 年美国麻省理工学院教授尼葛洛庞帝在数字化生存 一书中指出：数字时代下，人类生存于一个虚拟的、数字化的生存活动空间，在这个空间里人们应用数字技术（信息技术）从事信息传播、交流、学习、工作等活动1。后信息时代，是 1996 年日本著名逻辑思维科学家大雄建村在 新思维革命 一书中率先提出，是指从工业化社会进入信息社会 25 年以后，开发和利用信息资源为目的信息经济活动逐渐取代工业生产活动而成为国民经济活动的主要内容。大雄建村指出，届时机器会取代一部分人的工作，会思考的人会取代不会思考的人。2017 年汕头大学长江新闻与传播学院教授吴伯凡在 “后信息时代”的来临：从信息到智能重读 中，喊出了中国现实。中国已悄然来到了数字化和后信息时代。2021 年 5 月 28 日，中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会和中国科学技术协会第十次全国代表大会隆重召开，习近平总书记发表重要讲话并强调：坚持把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，完善国家创新体系，加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强2。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族最深沉的民族禀赋。数字化时代到来，在大力发展人工智能，机器逐渐取代人类工作的大背景下，培养创新思维能力显得尤为重要。职业化教育理应顺应时代需要，重点思考如何培养学生的创新思维。而计算思维作为创新思维的重要元素，在教学中的重要作用不言而喻。一、计算思维研究现状计算思维，Computational Thinking，在 2006 年由美国卡梅隆大学周以真教授提出后被世界周知。早在 1936 年，图灵在其文章中就提到过：运用计算机智能化思维方式，建构人类思维方式3。1996年，派珀特（SeymourPapert）也界定过计算思维一词，并将其作为一种借助具象化编程媒介建构认知和解决冲突的思维方法。周以真提到计算思维时同时提出：应开设一门课程，培养学生为“怎么像计算机科学家一样思维”4，和科学家一样具有创新力。2011 年，美国国际教育技术协会（ISTE）、计算机科学教师协会（CSTA）和 K-12 教育领域的领导人联合推出针对中小学 K12 教育计算思维能力的操作【收稿日期】2022-05-27【基金项目】本文为 2022 年度高校优秀拔尖人才培育-国内一般访学项目（项目编号：gxgnfx2022180）、2020 年安徽省双基建设项目教学示范课 Linux 操作系统（项目编号：2020SJJXSFK0642）的研究成果。【作者简介】马慧（1985-），女，安徽颍上人，安徽警官职业学院信息管理系讲师，硕士，研究方向：计算机教育、计算机图形图像、人工智能。王鹤琴（1979-），女，安徽定远人，安徽警官职业学院信息管理系副教授，硕士，研究方向：计算机教育、WEB 应用开发、数据挖掘。席欧（1987-），女，安徽肥东人，安徽警官职业学院信息管理系助教，学士，研究方向：计算机教育、视觉传达设计。程代娣（1978-），女，安徽宣城人，安徽警官职业学院信息管理系副教授，硕士，研究方向：数据库技术、网页制作技术。124教 育 新 论马慧，王鹤琴，席欧，程代娣：计算思维视角下职校计算机教学浅析安徽警官职业学院学报20226安徽警官职业学院学报20226性定义。显然，因对创新思维影响巨大，计算思维被各国所重视。2014 年至今，计算思维发展进入全新的阶段，创造、批判、社交等非智力要素被广泛引入到计算思维概念中。2015 年 ISTE 更新了计算思维的概念，指出计算思维涵盖了创造力、算法思维、批判性思维、问题解决以及建立沟通与合作的能力，是高于问题解决的复合能力5。斯滕伯格（Sternberg）指出，思维教学存在必然的方法，但在此之前，教师首先要掌握这种思维能力。2015 年至今，英国、瑞典等国家着手开展教师计算思维培养与教学指导工作，并尝试在多个学科师范专业教育和中学课程中引入 Computational Participation（计算参与）概念，使计算思维成为一种基础、泛在、普适的教育要素。让广大教育者具备一定的计算思维知识与技能形成牢固的“计算参与”观念，打破传统学科知识藩篱与教学范式以开展跨学科计算思维教育创新6，成为当前计算思维教育研究热点。计算思维不是作为一门学科知识而是作为一种打破学科界限的联结，以计算参与的方式进行培养似乎有着更优的效果。国内方面，早在 2002 年北京工业大学计算机学院教授蒋宗礼采用“计算思维”一词描述计算机专业人才培养基本能力，蒋教授认为计算机教学中应看重计算思维的培养；2006 年后国内众多学者追随周以真进行研究，2010 年 9 所首批“985 工程”学校即 C9 高校发表教学联合声明，达成计算机基础教学是培养大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节、是培养复合型创新人才的重要组成部分、将“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务等共识。2012 年 1 月底至 2 月初，教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分会，联合全国高等学校计算机教育研究会和中国计算机学会教育专业委员会召开了一次主任（理事长）扩大会议，就计算思维等多个问题进行了研究，形成了“积极研究和推进计算思维能力的培养”的基本意见。2013 年 9 月蒋宗礼教授发表 计算思维之我见，提出侠义和广义的计算思维及计算思维培养概要7；合肥工业大学教授李廉于 2014 年和2016 年分别发表 关于计算思维的特质性 和 方法论视野下的计算思维，提出计算思维具有可解释证明和关联世界的两个特质，并对物理模型、数学模型和计算模型进行了专业的诠释8。蒋宗礼教授和李廉教授的研究都认可计算思维的联结性，并需其在学科专业中有所应用。由此可见，两位教授同样认同计算思维这种关联世界的“计算参与”的特性。2017 年，教育部在基础教育信息技术课程标准中将计算思维作为核心素养。此后，计算思维在计算机教学中的探讨呈现蓬勃发展的态势。二、职业院校计算机教学现状人工智能时代到来，越来越多的工作岗位会被机器所替代，如何培养学生创新思维，让学生会思考，愿意思考，成为教学的新课题。高职院校教育注重强调培养学生的职业技能9，信息化时代下，计算机课程成为每个人必要的学习内容，但学生学情复杂，传统模式下的高职计算机教学情况效果并不理想，深入探究才能巡诊把脉，对症下药。（一）学生基础不一致，教学效果难保证在社会不断发展过程中，不少学生很早就接触计算机，但他们对于计算机的了解大多是局限于看视频、网络游戏、购物与聊天，对于一些专业化的操作与技能了解不足。目前进入我校的学生中，80%以上的在中学阶段开设了信息基础课程，但因地域经济差异、各校重视度不同，学生掌握程度不一。如高中阶段学生平均每周一次的计算机课，有时存在被体育或其他课程占用情况，这就出现很多学生知道计算机的大略情况但深入知识掌握不够的情况；而且同一个班级中，学生学习能力参差不齐，学习态度不一，因而能起到的计算机教学效果有限。（二）教材更新不及时，教学需求难满足经调研，不少职业院校当下所使用的计算机教材的更新程度是不足的，一方面计算机技术的革新和发展比较迅速，前沿的计算机应用技术以日计时地在变化着；另一方面，随着初高中信息技术的提前导入和加深，现今的高职教材的使用往往在制定之初能跟上学生学习程度，随着时间推移，适应学生学习和时代需求的教学内容不能及时更新在教材中，难以满足适时适生的教学需求。（三）教学模式不灵活，学习积极性不高职业院校的计算机教学中，课堂教学活动开展有的会流于表面，学习氛围凝固是存在的一个问题，一是和一些教师墨守成规地教学模式相关，只关注于教学内容的教授11，不能兼顾课堂气氛，对学生关注度不够；二是和学生对自我认知和提升有关。当代的学生生活在和平年代，生活物质条件相比于之前好很多，对他们而言，饥饿贫穷战乱都是遥远的事情，沉迷于游戏、娱乐，甚至迷茫无意义在青年学生中会常常看到。经调研，以某125教 育 新 论马慧，王鹤琴，席欧，程代娣：计算思维视角下职校计算机教学浅析安徽警官职业学院学报20226安徽警官职业学院学报20226班为例，仅有约 20%学生能自主跟随教师完成课堂授课任务，40%学生需要教师多种形式督促可以完成，35%的学生需要硬性规则强制完成，5%内心抗拒，拒绝学习。陈旧的教学模式下，不利于培养创新思维。图 1某班学生学习积极性调查表（四）教学环境参差，教师热情受影响高职计算机教师综合素质参差不齐。一方面现如今很多高职院校因为受经济预算的影响，没有良好的教学环境，计算机教学设备非常滞后12，直接影响了教师教学热情。另一方面，教师自身综合素质相对而言也有待提升，教师要有足够的勇气和魄力13，需要其自身具备足以支撑其进行教学创新的知识能力，同时能够树立以计算思维为立足点的针对学生创新思维的培养观念和全面培养学生素养所需的思政素养、前沿动态的时政敏感性。但现阶段职业院校中的一些计算机教师不能够真正树立终身学习的理念，没有及时更新自己的知识体系，这使得他们在实施教学创新时缺乏足够的能力来支撑其梳理创新思路。这些都会造成教师不能认识到培养学生思考能力的重要性，不能认识到培养有德有才全面人才的必要性。三、计算思维下计算机教学的探究计算思维的提出具有划时代的意义，但就其培养方式上目前众说纷纭，尚无定论14，清华大学谭浩强认为，计算思维需要落实到应用去培养，合肥工业大学李廉教授提出的思维综合性是本文赞同和推崇的。（一）深入把握学生学情，有效建立师生联结接触才能建立关系，人类繁衍至今，关系的建立是非常重要的。对高职院校的师生而言，突破下课断开联系的模式，教师需要在初始课堂形成的第一时间掌握学生详细资料。建议这里可以通过调查问卷的形式进行，针对性了解学生对计算机信息技术既往学习情况、家庭情况、个人喜好、擅长学科等方面，力图能真实地展现学生全貌，为后期学习制定具体策略进行资料准备；其次，在点滴的教学过程，通过严肃课堂纪律、调整教学氛围等方式，加强与学生的联系，进一步深入了解学生；针对某些学生，以学习通聊天群、微信群等方式，进行课下指导，形成良好师生互动关系，促进学习进程。（二）准确掌握教育动态，及时更新教学内容在了解学生以往学习计算机情况后，结合时代发展和计算机技术发展前沿，教师须及时对授课内容进行调整，如计算机基础教学中的 OFFICE 办公软件的 EXCEL 相关知识点，学生在高中学习内容逐渐增多加深，在考虑学情的基础上，教师可略过EXCEL 基本公式，增加现在职场常用的 VLOOKUP函数、数据透视表透视图等可视化数据的教学内容。教学内容的更新需要教师能利用碎片化时间与时俱进，掌握最新时事动态，要求教师具有自我革新的魄力和勇气。（三）多种方式方法并用，提升学生综合素养以内驱力促进学生学习，让学习由“被动”变为“主动”是教学的最高境界和追求。就教学环境下如何激发学生学习内驱力，建议如下：1.创造轻松教学环节，自然活跃课堂