面向计算思维的教学内容的碎片化设计和重构

杨元峰 钟卫铭 张 苏

0 引言

互联网的广域性、远程性和开放性使得知识生产和传播突破了时空局限，人们的学习时间、空间都已从连续、固定、封闭走向灵活、开放、多元，学习呈现出碎片化，传统的职业教育范式日益受到挑战[1]。《教育信息化十年发展规划(2011- 2020年)》明确指出，进一步加强基础设施和信息资源建设，重点推进信息技术与高等教育的深度融合，促进教育内容、教学手段和方法现代化。“互联网＋教育”时代，微课、MOOC、SPOC 和翻转课堂正在成为崭新的教学模式[2]。微视频随着智能移动终端的普及，已成为碎片化学习时代传播和共享知识的重要载体。

计算思维的概念由美国卡内基·梅隆大学的周以真教授于2006年进行了明确的界定，即一种建立在计算机处理能力及其局限性基础之上的思维方式。计算思维倡导通过约简、嵌入、转化和仿真等方法将困难的问题阐述成一个易于解决的问题[3]。已经引起了国内外学者们对计算思维的关注，并对其进行了广泛而深入的研究。以计算思维为导向的课程教学“以学生为中心”开展教学活动，在教学中通过创建设置问题情境，以基本问题为导向，引发学生对涉及的知识点的学习，引导学生通过计算思维方法分析、解决问题。

本文针对目前计算机软件类专业碎片化教学实施中存在的问题，将计算思维能力的培养引入到教学内容的碎片化设计和重构的过程中，将课程内容构建成为一个结构清晰、逻辑完整的生态知识树。使学习者在知识链路的自主学习过程中，有具体的、清晰的学习路径。

1 碎片化教学的现状分析

学习碎片化肇始于信息碎片化，进而带来知识碎片化、时间碎片化、空间碎片化、媒体碎片化、关系碎片化、思维碎片化、体验碎片化等[4]。从知识碎片化来看，碎片化学习的内容具有较强的针对性、实用性，内容主题突出、问题聚集、知识点目标明确、内容精简，适合学习者利用碎片化的、零散的时间学习。学习内容集中，容量小则使得网络传输方便，适用于基于智能移动终端的移动学习。方便实施翻转课堂，实现采用线上和线下相结合的教学方法的改进。然而，在实际调查中，学生获取知识的碎片化现象严重，即获取的知识零碎、割裂和不成体系[5]。最终导致在教学中碎片化的知识内容在教学情景设置、思维过程展开、教学目标体验的形成过程中会出现不完整、不自主、不全面的现象。主要体现在以下两个方面：

（1）孤立的碎片化知识

碎片化教学内容一般根据某一教学环节或者知识点进行划分，知识点与知识点之间缺乏整体的架构及逻辑关系，不能很好地贯穿起来。知识点孤立地存在于知识点网络而成为碎片化的内容。

（2）碎片化的思维过程

计算思维主线不清晰，也不够完善。孤立的碎片化知识学习不能体现以问题引入、分析问题、解决问题、扩展问题为主线的学生思维方式发展，学生的思维过程呈现出片段化现象。

2 教学内容的碎片化设计

教学内容的划分方式和粒度在碎片化学习中起着决定性的作用。为满足碎片化学习方式的特点以及学习情境的需求，本文认为教学内容的分解主要是基于知识点设计的，即每个碎片化学习的内容是独立的知识点。我们以微课视频作为碎片化学习时代承载碎片化学习内容的载体。每个微课视频除了保证知识点内容的完整性和一致性之外，其内容设计需要考虑其可重用的特性。微课视频承载的知识点应该是独立的、可重用的课程构件，能够使得课程章节或情境之间、课程之间、甚至是专业之间共享该知识点。除此之外，教学内容可被看作为知识点网络，微课视频承载的知识点是网络中独立的知识点，以一定的架构及逻辑关系而构成教学内容，保证了教学内容的模块化和关联化。

在传统的教学中，往往按照课程、章节及知识点进行分解，如图1 所示。这种分解方式呈现出单一化和程式化的特点，微课视频仅仅是课堂录像，加上极其简单的PPT，采用的知识灌输式和照本宣科式的教学限制了学生自主思考的能力。

图1 传统的课程分解过程

图2 “反工艺”拆解过程

我们所希望的碎片化知识点应该是针对教学情景设置，并在思维过程中展开。情境的创设应符合生产的实际情况，在创设问题情境时要考虑到碎片化知识的完整性。本文的教学内容的碎片化设计是根据课程的特征、教学目标与知识体系划分学习单元安排教学活动，按照“反工艺”顺序的思想，对实践项目进行反向拆解，拆解出重构实践项目所需具备的专业技能，以完成实践任务与需求为中心，设计每个碎片化学习的内容的基础理论知识点与实践任务。实践项目拆解过程如图2 所示。按照这方式进行的学习内容的碎片化，能够保证碎片化得到的知识点和实践技能碎片满足实际的应用。

图3 传统的课程组装过程

图4 “反工艺”教学内容的重构

3 教学内容的重构

单一孤立的碎片化学习资源所发挥作用的与学习价值是有限的，需要将知识点碎片依照一定的组织策略和方式有序地进行重组，形成结构化、主题化的碎片式学习资源以满足碎片化复杂学习任务的需求和提升碎片化学习的价值。与传统教学中按照课程、章节及知识点进行分解相对应的课程组装过程如图3 所示。

课程章节以线性化方式排列组合时，需要对章节知识分析梳理、归类，将知识关联的章节整合与重组，繁杂的章节知识分解分类提炼为简单的碎片化知识。与本文提出的“反工艺”拆解方式相结合，对应的教学内容的重构过程如图4 所示。

4 结束语

在碎片化学习时代，孤立的碎片化知和碎片化的思维过程会导致学习者无法正确感知知识的整体性。通过对实践项目进行“反工艺”的拆解，在实际应用中进行情境的创设，符合学习者的认知规律、认知心理。可以避免学生的思维过程出现片段化现象，促使学生在碎片化学习过程中具备完整的思维探究过程，最终达到培养学生计算思维的目的。