基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式研究*

☆ 林雄

（宁德市教师进修学院,福建宁德 352100）

基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式研究*

☆ 林雄

（宁德市教师进修学院,福建宁德 352100）

要使中小学生信息素养中具备计算思维，信息技术教师的计算思维培养就必须先行，而基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式就是以信息技术教师计算思维素养培养为目标的一种新型培训教学模式。本文试图从其概念界定及研究意义出发，依据建构主义理论、成人学习理论和计算思维特点，深入思考该培训教学模式的设计与实施方法，旨在提升信息技术教师的计算思维素养，同时为相关研究的开展提供参考和借鉴。

计算思维；中小学；信息技术教师培训；教学模式

一、引言

笔者通过知网、维普等网站及查阅有关院校图书馆诸多国内外关于计算思维培养研究状况的文献资料，发现大部分文献资料主要是研究高校大学生、中小学生以及高职学生的计算思维培养，而针对中小学教师，特别是信息技术教师计算思维培养方面的文献几乎没有，该领域深入的系统研究与实践工作也尚未开始。本文是基于当前的研究现状，从培训教学模式方面提出的一项有建设性意义的研究。

二、概念界定及研究意义

目前，国际比较认可的计算思维的定义是：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。这一定义标志着信息技术科学从前沿高端到基础普及的转型，改变了过去关于信息技术“狭义工具论”的观点。实际上，计算思维简单说就是通过约简、嵌入、转换和仿真等方法把一个看起来比较困难的问题重新解释成一个人们知道用什么方法解决的问题。显而易见，计算思维与人们的日常生活及工作越来越密切相关，它将成为人类不可或缺的一种能力。

我国目前把计算思维作为中小学信息技术学科的核心素养之一，并强调在中小学信息技术教育中计算思维培养甚于纯粹的计算机操作学习。而信息技术教师是中小学生信息素养的教育者,对中小学生信息素养与计算思维的培养将产生重要的影响。所以，要使中小学生的信息素养中具有计算思维，信息技术教师的计算思维培养就必须先行。而基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式就是一种依据现代教育教学理论与计算思维特点，结合中小学信息技术教师的实际情况，以计算思维核心素养培养为培训目标，采用多种培训方式相结合，旨在使中小学信息技术教师系统掌握计算思维知识与技能的同时，促进自身计算思维素养的提升并能自觉应用于教学中的新型教学培训模式。

构建科学合理的培训教学模式对中小学信息技术教师进行培训，可使信息技术教师计算思维教育理念、专业知识技能、教学设计水平、教学实施能力以及计算思维素养等方面得到一定程度的提高。因此，在中小学信息技术教师培训中，如何设计与实施基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式，具有一定的研究价值。

三、基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式的设计

笔者将分别从计算思维特点、建构主义学习理论与成人学习理论三方面对基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式的设计研究进行深入阐述。

2011年国际有关权威机构对计算思维概念进行了进一步的诠释，对此下了一个可操作的定义，并指出计算思维是一个用来解决问题的过程，概括起来具有如图1所示的六个特点：制定问题、组织分析、抽象重现、算法方案、析别实施、推广移植。而中小学信息技术教师从事学科教学的思维活动、教研工作以及利用信息技术解决学校工作实际问题时所运用的思维具有分析、抽象等特征，与计算思维的特点很相似，实际上就是计算思维在中小学信息技术教师工作中的具体体现，这就为信息技术教师培训教学模式的设计提供了明确的培养路线并奠定了模式设计的基础，这也是该培训教学模式设计的创新之处。

图1 计算思维与信息技术教师思维特点对比图

建构主义学习理论提倡在教师指导下，以学习者为中心，强调学习者对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。这种意义建构是指学习者在更接近实际情境的学习中，以个人原有的经验、心理结构和信念为基础建构新知识,赋予新知识个人理解的意义。它实际上是提倡学教并重的混合学习（Blending Learning）。而在中小学信息技术教师培训中，我们同样也提倡建构这种学教并重的混合学习。该学习理论认为学习环境包括如图2所示的四大要素，笔者分别从这四要素出发对中小学信息技术教师培训过程中的主要环节进行了设计。中小学信息技术教师培训内容以计算思维培养专题为主，教学环节大部分采用信息化教学手段（包括专题讲授过程与网络学习的服务支持及培训平台等）进行,并且提供可选项目（主题），有利于教学情境建构、协作会话及最终的意义建构，同时中小学信息技术教师具有良好的专业技能与实践经验，这些都有利于运用建构主义学习理论来指导中小学信息技术教师培训的教学模式设计。

图2 建构主义学习理论下的教学环节设计

成人学习理论指出成人学习具有学习者的独立自主性、已有的生活经验、以需求和解决问题为中心、学习目的明确与学习时间零散等特征。而中小学信息技术教师培训专题授课学时有限，仅靠集中培训教学无法完成所有计算思维知识技能的学习，思维的培养需要反复训练直到条件反射为止。因此，除了集中培训（课上）时的计算思维培养与训练，还要求学员在集中培训后（课下）仍需进一步进行思维方式的学习和强化。而移动微学习培训方式能够有效解决这些成人学习问题，由于它是运用移动设备随时随地进行的一种微型学习活动，可以把学习时间、地点拓展到更多、更广的范围来提高学习效率。主要表现在它可以利用零散碎片化时间泛在学习短小精悍的专题微课程；同时支持学习者和教师间、学习者之间的实时交互。这就为培训教学模式设计提供了一种新型培训方式——移动微学习培训方式，它与集中培训方式相结合能够相互弥补各自的不足，从而提高成人培训的质量与效果。

综合以上思路的思考与研究，笔者抽象出培训教学模式方案：在计算思维培养路线基础上，学习者首先在教师构建的教学情境下进行专题学习，然后在教师的指导下选择项目（主题），通过相互合作探究，运用约简、分解等计算思维抽象出解决问题的思维模型，最终实现计算思维素养的提升。培训全过程强调计算思维的建构，同时培训过程采用集中混合式与移动微学习相结合的培训方式。根据以上思路方案识别分析，最后设计出以教师为主导、学生（学习者）为主体、计算思维培养为路线的一种基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式（如图3）。

图3 基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式图

在该培训教学模式中，教师通过专题讲授引领学生（学习者）的学习、为学生（学习者）提供项目（主题）、学习服务支持与搭建平台,并监督指导学生（学习者）的学习活动，学生（学习者）则通过专题学习、小组选题、合作探究、交流评价、改进创新，总结提升六个主要教学环节开展学习，培训过程以计算思维培养为目标路线，以集中混合式与移动微学习相结合为培训方式。

四、基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式的实施

培训实施过程中，培训机构管理部门制定全程培训工作计划以及有关的培训组织管理工作，主导教师则需明确项目（主题）任务，安排好培训教学活动的时间与进度（全程预计1-2月，集中混合培训大约1周，然后远程网络移动微学习大约1个月，最后再集中2-3天总结提升）。在整个培训过程中，教师除了做好专题讲授和二次集中的引领总结工作外，还要做好学员学习服务支持和监督指导等工作，学员则在教师引导下,以小组为单位进行选题、合作探究学习，完成项目（主题）与学习任务。培训实施过程可分为以下三个阶段六环节。

第一阶段：包括专题学习与小组选题环节

专题学习环节：学员通过教师系统深入、有高度的专题讲授进行计算思维专题学习，包括计算思维基础培养与计算思维高级应用培养等内容以及有关前沿研究发展动态等。在专题讲授过程中，运用建构主义学习理论学习环境四要素进行专题教学设计，并渗透一些常用的信息技术教学方法如讲练结合法、PBL(基于问题学习)、任务驱动等培训方法，以促进学生自觉高效应用计算思维解决问题，提升计算思维素养。

小组选题环节：学员按照主导教师统一组织安排与自愿相结合的原则，每3-5人组成一个学习小组。学习小组根据教师提供的研究讨论的项目（主题）进行选择，也可自定研究项目（主题）。每个学习小组根据组员的共同意愿选择一个研究项目(主题)，最后由主导教师认真审核后确定。研究项目(主题)一经确立，不得在之后的研究过程中随意更改。

第二阶段：包括合作探究、交流评价与改进创新环节

合作探究环节：学习小组根据确定的项目(主题)，利用教师提供的学习服务支持，通过网络培训平台（包含计算思维培养专题视频、微课、教学案例以及课件等各种丰富的课程材料和教学资源）获取资源，并结合实际工作情况，围绕小组项目(主题)查找相关的文献资料，进行自主探究学习与小组研讨合作学习，形成统一的小组认识、行动方案与研究成果，识别分析解决问题的思维过程,以提高计算思维技能。

交流评价与改进创新环节：学员通过教师搭建的网络培训平台在全班展示小组研讨成果（运用所学计算思维知识阐述解决问题的思路、方法及算法方案），交流个人学习收获与心得，使学员互相共享成果、共同进步。各小组通过网络培训平台相互进行客观准确的评价，并填写提交有关的评价量表。各组评价结果最后由教师审核确认后通过平台发送给各小组以便安排后续的改进工作。各小组针对评价意见进行认真细致的改进与完善，在改进过程中抽象出正确的解题思路以提高计算思维技能，并能运用所学计算思维新知识解决新问题。

第三阶段：总结提升环节

在主导教师的引领下，学生对为期1个多月学习的知识内容脉络结构进行梳理，总结经验、提高认识、拓展升华，形成解决各类问题的常用思维模型并移植推广，从而二次提升计算思维素养。

在培训的各阶段各环节注重学员约简、分解、抽象、纠错等计算思维方法的运用与提炼；通过具体知识、技能的合理运用总结出运用信息技术解决一般问题的思维模型，达成思维模型的建构与拓展。其中，第一阶段培训为学员学习经验构建良好的学习情境，同时也为第二阶段培训工作顺利开展奠定了坚实的基础；第二阶段培训为学员合作探究、交流评价与改进创新提供远程服务，主导教师通过网络培训平台进行远程辅导、提供服务支持并对学员学习进行监督指导；最后一阶段的培训实现学员计算思维核心素养的提升。第一阶段与最后一阶段培训采用了集中混合培训方式，第二阶段培训采用移动微学习培训方式。通过以上三个阶段六个环节培训,最终可以实现中小学信息技术教师计算思维素养、教师专业技能及教学水平的提升。

五、结束语

基于计算思维的中小学信息技术教师培训教学模式以计算思维培养为培训目标、路线，以集中混合式与移动微学习相结合为培训方式，是符合中小学信息技术在职教师认知特点并能有效提升其计算思维素养的一种科学合理的新型培训教学模式。该研究对中小学信息技术教师的计算思维培养具有一定的指导性意义和积极作用，然而目前国内外对中小学信息技术教师的计算思维培养和发展、如何提高他们利用计算机解决问题的能力等问题，还没有形成统一的认识和系统的应用方法体系，仍存在着诸多问题尚未解决，还需诸位专家同仁继续深入探索和研究。

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[5]谢忠新,曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育,2015,(11):116-120.

G434

A

1671-7503（2017）19-0003-03

福建省教育科学“十三五”规划2017年度常规课题《基于计算思维的中小学信息技术教师培训研究》（项目编号：2017CG08535）。

[编辑：郑方林]