面向计算思维培养的DST教学设计流程构建

蔡荣华 陈链

摘   要：数字化故事叙述是一种设计型学习活动，以建构主义为指导，强调以问题解决为目标，能够有效发展学生的计算思维技能。文章阐述了数字化故事叙述的概念，及其与计算思维之间的关系，并分析了计算思维的概念。在此基础上，以计算思维培养为导向，融合设计型学习的理念，构建了面向计算思维培养的数字化故事叙述教学设计流程，以期为当前非编程环境下计算思维教学提供参考和借鉴。

关键词：计算思维;DST;教学设计

中图分类号：G40-057 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）15-0089-05

一、引言

作为二十一世纪所必备的技能之一，计算思维一直以来都深受国际专家学者们的关注。近年来，学生的计算思维培养问题更是成为了研究者们关注的热点话题。2018年美国颁布的《ISTE教育者计算思维能力标准》中明确指出教育工作者应该致力于创造有意义的学习模式来促进学生计算思维的培养[1]。纵观目前与计算思维培养相关的文献，笔者发现绝对大多数都涉及编程教学，同时已有部分研究者在尝试利用新的方法在不同的科学领域培养学生的计算思维[2-4]。DST（数字化故事叙述）作为一种设计型学习活动，以问题解决为目标，能有效地发展学生的合作交流、问题解决、批判思维、创新实践等能力，这与计算思维的核心理念不谋而合。因此，利用DST教学来培养学生的计算思维对于促进学生的全面发展具有非常重要的意义。

二、相关概念

1.计算思维

计算思维一词是由美国卡内基梅隆大学周以真教授于2006年所提出，她将计算思维定义为借鉴计算机科学的基本概念来解决问题、设计系统和理解人类行为的一种思维能力[5]。2015年，ISTE 把计算思维定义为创造力、算法思维、批判性思维、解决问题、合作性思维的共同体现，认为这五种技能为计算思维所包含的基本技能，并且强调计算思维教育的目的是使学生养成一种应用计算思维的习惯[6]。本文采用该定义，其认为计算思维主要包括以下五种技能：

（1）创造力：是一种表达自我，运用思维和想象力的能力[7]。

（2）算法思维：是指能够清晰地定义和分析问题，形成问题的算法的技能。

（3）批判性思维：是指在目标的指导下根据个人的理解，通过分析、解释、评估、结论等一系列操作后进行判断和决定的能力。

（4）解决问题：解决问题能力是指在过去问题解决过程所得经验的运用。

（5）合作性思维与沟通技巧：与他人沟通和合作，以便找到解决方案或完成共同任务的能力。

2.DST（数字化故事叙述）

DST（Digital Storytelling）是數字化故事叙述的简称，数字故事中心（2002）将数字化故事叙述描述为“古代叙事艺术的现代表达”[8]。可以将其简单地理解为传统故事艺术与现代数字媒体相结合的一种故事表达方式，是将传统故事以图像、音频、视频以及动画等数字多媒体形式表述为数字化作品的过程。以下数字化故事叙述将用DST简称来代替。

DST是一种将信息通信技术融入DBL的活动形式，可以促进学生计算思维技能的有效发展。其中，DBL是一种基于设计的学习模式，它以建构主义为指导，能够有效提高学生的思维能力。ICT指的是信息通信技术，使用信息通信技术的DBL活动被认为是计算思维教学的一种基本选择，其三者关系如图1所示。

DST强调以问题解决为目标，在整个过程中学生需要作为研究者、剧作家、设计师、媒体制作人和教育者完成各种任务，以实现最终的目标——形成数字化故事。DST不仅有效地提高了学生的数据组织能力、批判性思维和解决问题的能力，同时也加强了学生之间的合作与交流，为学生提供了个性化的学习体验，促进了学生的创造力和创新能力的发展。

三、DST与计算思维的关系

对于如何将DST纳入到计算思维教学中，已经有研究者进行了尝试。如2012年，LHeureux等人尝试在大学信息技术教育中利用DST的形式来培养计算思维， 该研究是在Alice编程环境下进行的。2014年Lee等人就中学生在语言艺术和历史课中使用Scratch编程环境进行DST示例，探讨了如何将数字化故事叙述纳入K-8课程中。上述研究的共同之处在于都涉及到了编程环境，但DST强调的是数字化故事表达的整个过程，它不仅仅局限于编程环境，在非编程环境下也能够达到相同的效果。2017年，Kordaki和Kakavas通过整理有关DST的文献，提出了一个框架。该框架是围绕着非编程环境下数字化故事叙述的创建阶段，确定了每个阶段中，计算思维技能的获得与DST活动所培养的技能之间的关系。

该框架围绕数字化故事构建的四个基本阶段，提出了每个阶段中相应任务可以培养的计算思维技能。本文根据计算思维的ISTE定义，对该框架进行相应的整理和归纳，得出各阶段与计算思维技能培养之间关系如表1所示。

四、面向计算思维培养的DST教学设计流程构建

有研究者指出使用信息通信技术的DBL是计算思维教学的有效替代方法[9]。DST作为一项融入了ICT的DBL活动，以问题解决为目标，要求学生综合应用多学科知识，通过合作的方式完成数字故事作品，以培养学生的算法思维、批判性思维、解决问题能力、合作与沟通技巧、创造能力等。因此，本文参考借鉴Kordaki和Kakavas在2017年提出的非编程环境下DST与计算思维之间的关系框架，提出了面向非编程环境下计算思维培养的DST教学设计流程，如图2所示。整个教学设计以DST为核心，围绕DST构建的四个基本阶段分别从教师活动和学生活动两个角度分阶段进行设计。

1.设置阶段

设计前期的设置任务有助于帮助学生明确目标，清晰地认识到自己在整个项目中的任务，为后期任务的开展指明方向。

（1）确定故事主题

①教师活动

教师首先需进行学情分析和目标制定，通过对学生的学习档案、过往的学习表现、学生的年龄特征或者前期的测试进行分析，从而掌握学生的知识掌握程度和技能水平。并据此制定最终的目标，目标应以计算思维能力培养为核心，使学生通过数字化故事的开发不仅学会设计，而且能在此过程中获得问题解决的能力，并能将这种能力泛化到实际生活中。

其次，教师需选定DST的大主题，并制定数字故事作品的评价标准。所确定的主题必须具有教育意义和概括性，同时也能贴切学生的生活背景和兴趣。評价标准需包括组内评价标准和数字化故事评价标准，以便为学生之后的评估工作提供依据，使学生明确教师在每个学习阶段的期望。

最后，教师需在主题情境中引导学生选定故事主题。在此过程中要注重培养学生创造力和批判性思维，组织学生通过讨论或者头脑风暴，分解出DST的子主题，引导学生以批判性的方式从故事子主题中选取感兴趣的故事主题，并根据子主题的选择进行小组安排。

②学生活动

学生置身于教师所创设的主题情境中，对DST主题进行初步理解，然后参与教师组织的主题讨论或者头脑风暴中。在此过程中，学生充分地发挥创造性思维，尽可能多地提出DST的子主题。最后，通过批判性思维技巧对众多子主题的教育意义、受众等多方面因素进行综合判断后，选定自己感兴趣的主题，并据此进行小组组合。

（2）制定计划

①教师活动

教师需负责协助小组制定数字故事叙述的计划。在此过程中，教师要注重培养学生的算法思维能力，引导学生对数字化故事叙述进行相应的分析后（如数字故事目的、受众、开发环境，资源等）对整个过程进行步骤化，在每个步骤上都按相应的规则来解决问题。

②学生活动

学生利用算法思维对小组的主题进行分析后，能够提出详细的DST计划方案。包括分析数字化故事目的、数字化故事受众以及开发环境和资源。进一步分析是为学生更加深入地理解主题，并在此基础上结合组员特点进行详细的计划制定，计划包括时间安排、所需使用的工具、组员分工等。

2.数字故事设计阶段

这是一个将创意性想法进行可视化的过程，它为后续故事的开发提供依据，在这个阶段能够有效培养学生的批判性思维、算法思维、创造力、合作性思维与沟通技巧等能力。

（1）脚本写作

①教师活动

教师首先需提供相关学习资源和评价标准。学习资源主要包括基础知识支撑资源（如学习网站、微课视频、PPT课件、导学案等）和故事脚本以及故事板的范例。为学生准备学习资源能够提高学生的学习效率，让他们将更多精力专注于故事的设计上。在数字故事作品制作之前给出评价标准，使学生明确每个阶段教师的期望。其次，教师需引导小组完成详细的数字故事脚本写作。在这个环节中教师引导学生通过小组合作的形式完成故事脚本，有助于提高学生的合作与沟通技巧和创造力。除此之外，该项任务中教师最核心的任务是使学生养成良好的算法思维和批判性思维，因此，在此过程中，教师需引导小组从分析故事主题入手，逐步确定故事的主要情节，以明确数字故事的大纲，完成详细的故事脚本写作。

②学生活动

学生以小组的形式根据教师所提供的学习资源和评价标准进行主题相关研究，以批判的方式思考故事应该包含哪些故事情节，然后利用算法思维技巧将这些故事情节以合适的顺序排列，以完成详细的数字故事脚本写作。对主题的研究，有助于学生深入了解数字故事主题，以便完成详细的故事脚本，为后续故事板的创作和数字故事的开发提供依据。通过小组合作形式开展任务能够加强学生之前的合作与沟通技巧，并且在小群体中有充足的空间表达自己的观点和想法，对于学生的创造力也有着积极的影响。

（2）故事板创作

①教师活动

教师需协助小组将脚本进行可视化，引导学生厘清故事场景的先后顺序、每个场景中所需工具以及呈现效果，使小组完成一个逻辑清晰且结构完整的故事板。引导小组对故事场景之间逻辑关系进行梳理，从而使学生形成算法思维的良好习惯，引导小组对每个场景所要呈现的效果，以及实现该效果所需的工具进行选择和判断，能够有效培养学生的批判性思维和创造力。另外，教师在这个环节中需注重发展学生的解决问题能力，鼓励学生独立思考并联系先验知识来解决所遇到的难题。

②学生活动

学生首先以小组分工合作的形式，对故事主题资料进行收集，准备好所需的资料。其次，学生需合作完成小组故事板的创作。故事板被认为是一种算法，它由故事的一系列场景和事件组成，小组成员需通过算法思维和批判思维，将脚本分成一个逻辑结构清晰的序列。一个详细的故事板还应该包括场景和事件的呈现效果和所需条件，小组成员需发挥创造力来构思场景和事件的呈现效果，然后运用自己的解决问题能力来为其提供解决方案。

（3）检查与修改

①教师活动

教师需对小组的脚本和故事板进行反馈，并组织同伴反馈。在这个过程中，着重培养学生的批判思维能力，教师以及同伴的反馈能够引导学生对本组的脚本和故事板进行全面反思，从而不断地去完善脚本和故事板。需注意的是，在故事板创作之前，教师需协助学生尽可能完成好脚本的写作，以防止以后进行大量更改。

②学生活动

在完成好脚本和故事板的创作之后，学生通过相应的形式反馈给教师，然后根据教师所制定的评价标准进行小组脚本和故事板互评，最后再根据反馈去完善小组脚本和故事板。在进行小组互评时，学生需利用批判性思维对同学做出客观评价。学生先理解其他小组的数字化故事构思，然后根据评价标准以及自身的理解和判断来提供客观评价。同时，进行互评时能使学生重新审视本组的脚本和故事板，判断其存在的不足，并据此对脚本和故事板进行完善。需注意的是，小组在作品开发之前需设计出完整的故事脚本和故事板。

3.数字故事开发阶段

开发阶段就是将设想进行实现的阶段，将设计的数字故事通过工具和技术进行呈现。该阶段能够有效培养学生的批判性思维、算法思维、创造力、合作性思维与沟通技巧等能力。

（1）多媒体文件编辑，形成DST

①教师活动

首先，教师需为学生准备符合其能力水平的制作工具，如编辑图片、录制音频的软件等。其次，教师需对学生的数字故事开发过程进行指导。在指导时，教师需遵守循序渐进的原则，对于学生的疑问不能全盘托出，而是通过鼓励小组成员间进行沟通和交流，发挥团队的智慧，逐步引导学生找到问题的解决方法，以达到培养学生创造力、算法思维、批判性思维、合作与沟通技巧等能力的目標。

②学生活动

首先，学生根据小组故事板以批判的方式思考所需的多媒体文件。然后通过分工合作的形式编辑相应的多媒体文件（如所需的动画、视频），在此过程中，小组成员发挥自身的创造力，将想法通过多媒体作品表达出来。最后以小组的故事脚本和故事板为依据，按照一定的逻辑顺序在开发工具上合成数字化故事作品。在整个过程中，组内需定时进行沟通和交流，以便及时解决所遇到的问题。

（2）DST检查与修改

①教师活动

在小组完成数字化故事后，教师需引导学生对形成的数字化作品故事进行丰富和完善。在此环节中，教师提醒小组注意数字化故事作品的标准，可引导小组对本组作品进行反思和完善。教师的提示不仅能够帮助学生快速地定位到作品的问题，还能促进学生批判思维的发展。

②学生活动

在形成初步的数字化故事作品后，小组成员充分利用批判思维能力，根据教师的提示行对所形成的数字化故事作品进行全面检查，并据此修改和完善数字化故事，形成最终的数字化故事作品。

4.数字故事评估阶段

通过多种形式的评估来对数字化故事作品进行反馈，以引导学生对数字故事作品进行完善，从而达到发展学生批判性思维的目标。

（1）组内评估

①教师活动

教师先组织学生进行组内评估，在评估之前教师需提供组内评估标准。该标准主要是用于衡量组员之间的贡献、合作程度。基于小组成员之间的评估，有利于了解每个学生在学习过程中的表现，从而判断教学是否达到了预期的目标。

②学生活动

学生根据教师提供的评价标准进行组内评估。在对小组成员进行评估时，学生应该对小组成员在数字化故事叙述过程中的表现、合作程度、贡献等进行多方面的判断和权衡，并据此给予组员最客观的评价。

（2）组间评估

①教师活动

教师需组织学生进行小组作品的交流与展示，对小组作品进行评价，并组织小组进行互评。根据评价标准开展教师评价和小组互评，有利于引导学生从多个方面思考和权衡问题，从而有效发展学生的批判思维。在评价时，教师需仔细观察小组的作品，认真倾听学生的表达，从中抓住学生的创新点，从而给予肯定和相关建议，鼓励学生不断去完善数字化故事。最后，教师需提供每个小组的表现以及学生学到知识的反馈和结论。

②学生活动

学生进行小组数字化故事作品展示，并参与组间评估。在作品展示和交流阶段，小组派代表将小组的合作方式、任务分配、数字化故事作品、在过程中所遇到的问题以及解决办法等进行展示。在评估阶段，学生应该根据教师制定的标准进行组间评估，学生应该对数字化故事作品各个要素进行全面权衡后给予评价。

五、结语

本文依据“设计型学习”的学习模式，在借鉴和参考DST与计算思维之间的关系框架基础上，构建了面向计算思维培养的DST教学设计流程，为当下非编程环境下的计算思维教学提供了参考和借鉴。基于DST开展计算思维教学能够有效促进学生解决问题能力的发展，提高学生的算法思维、批判性思维能力，并能有效加强学生之间的合作与沟通，促进学生创新能力的发展。因此，在肩负计算思维培养重任的学科中纳入DST具有非常重要的意义。在本文中，笔者初步构建了面向计算思维培养的DST教学设计流程，下一步的研究重点是通过实证研究对该教学设计流程的有效性进行验证，并对其进行不断完善，以期为计算思维教学提供更广阔、更高效的途径。

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（编辑：王晓明）