中职信息技术编程教育跨学科融合实践研究

林珊瑚

（晋江市晋兴职业中专学校，福建 晋江）

编程课愈来愈成为中职学生学习的重点课程，学术界也普遍认为学习编程能够有效地提高中职学生的编程思维，是培养学生思维的重要教学方法。新时代学科教育的不断深化改革推动并形成了新的教育方式——学科融合教育方式，这有助于提高学生解决跨学科困难的技能以及有效促进学生多方思考问题以及全面提升学生的思维能力。在编程课程的教学过程中，有意识地融会贯通其他学科的知识，一方面能够刺激学生进行思维转换，使其具备一定的创新意识，另一方面能够促进学生编程思维的形成，进一步提高学生的综合资质。

一、跨学科融合编程教育的定义

对于跨学科融合编程教育的内涵，于国文、曹一鸣（2017）[1]给出解释，即把编程跟其他的学科之间建立有价值的连接，并以此为纽带，进行跨学科的融合教学，从而达到帮助学生形成批判以及计算思维的目的。首先，跨学科融合编程教育通过跨学科的教学模式，大大降低了学生接受编程教育的门槛，并且在教授编程课程的过程中应用了其他学科的知识理念，能够有效地提高学生的编程能力，进而实现教育资源的公平分配。其次，教育的信息化经历了辅助工具、应用整合以及创新融合三个过程，而在创新融合的这一过程中，教育信息化的产物——编程教育也参与其中。跨学科融合编程教育正是创新地将编程课程和其他的一些学科甚至是多学科同时进行深度融合。最后，跨学科融合编程教育是将编程跟其他的学科之间建立有价值的连接，可以引导学生同时运用两种以上学科的综合知识合力去解决一个难题或者现象，这种深度学习非常有意义，而且能够加深学生对某个知识或者现象的理解。

二、中职学校信息技术编程类课程教学模式的现状和问题

（一）中职信息技术编程类课程教学模式的现状分析

1.PPT+编程代码演示型、讲授型教学

通常教师会使用多媒体视频功能播放PPT来讲解编程的基本概念，然后利用编程软件在大屏幕上给中职学生演示讲解程序源代码。优点是学生能够在第一时间通过大屏幕接收到教师的操作过程和结果，进而及时得到对编程课程的感性认识以及学习编程的一个基本思路。缺点就是整个模式处于演示教学阶段，将教师定位为教学活动的中心，而本应作为主体的学生则只能处于接受知识的被动状态，严重阻碍学生主观能动性的充分发挥。其本质实际是一种教授为主、演示操作为辅的教育模式，而多媒体屏幕的演示过程仅仅只是方便了学生观看。

2.讲与练相结合的机房上机教学

在这种教学模式下，教师的教学行为一般是在学校计算机教室进行，教师一边操作计算机一边讲解，学生一边学习一边在计算机上进行实践。优点是学生能够直接动手操作，及时对教师教授的知识进行实践，既了解了计算机编程的相关知识，又能够实际上手练习。缺点就是学生会因为对教师教授知识的接受能力不同而在计算机操作的速度上有明显差别，因此教师没有办法使学生的步调保持一致，无法实现计算机编程的层次化教学，所以时常会发生部分学生早早做完练习内容而另一部分学生还没完成操作的现象。

3.C/S架构与多媒体教学软件的结合教学

在这种教学模式下，通过构建C/S（客户机/服务器）架构软件，能够实现计算机机房内一台教师机器与多台学生机器的内网连接，教师可以通过操作多媒体教学软件来控制学生机器。上课时，教师会通过内网将要传授的知识发送到学生的计算机上，学生通过自己的屏幕进行学习。教师需要讲解知识时，会通过全屏广播功能锁定学生机器，使之无法进行各种操作，而只能通过计算机屏幕观察学习教师的操作过程。教师教授完之后会解锁学生的计算机，学生就可以自由操作，进行实践练习。优点是教师能够通过教师计算机来检测到学生的屏幕，以便及时地掌握学生的实操情况以及对课堂教学内容的消化吸收情况。当学生有疑问的时候，可以通过举手或者网络互连的方式请求教师给予指导。缺点就是，其实质还是以教师教授为中心，而学生的主观能动性也并不能发挥到极致，所以也就没有办法实现分层次教学的目标。同时，这种教学模式也对学校提出了较高的计算机软件以及硬件设备要求，为其带来了较大的资金负担。

（二）中职信息技术编程类课程教学模式现存问题

以上现象面临着一个共同的难题，那就是，教师为中心的单向授课是学生获取和了解编程知识的基础，只能按照统一的授课进程来进行，不能够兼顾到学生的个体差异，不能够从学生本身出发，刺激他们学习编程的动力和兴趣，也没能够给他们留有充足的空间和机会去独立完成思考；缺乏教师对学生自主学习主动性的发掘，学生跟教师的交流不够充分，也不利于对学生学习能力的培养，同时不利于学生主动创新意识和能力的养成。[2-3]

三、信息技术编程类课程的特点和难点

此课程一大特点是对学习者的抽象思维以及实践能力有相对较高的要求，此类课程通常以算法以及实现该算法的代码为核心内容，同时所用代码必须遵守相对严格的语法规则。一方面算法和实现算法的代码的学习相对其他学习内容较为枯燥。另一方面学习者同时又必须有较高水平的逻辑分析能力。但是信息技术编程类课程的接受群体为中职学生，他们的抽象思维以及实践能力比较弱，自主学习的意识薄弱，而且学习的自我控制能力以及忍耐力不够强。如何实现中职信息技术编程类课程的特点和中职学生特性的融合成为这种教学模式的一大难点。从中职教育的培养目标以及中职学生的特征来看，要实现抽象思维以及逻辑分析的信息技术编程知识的传授，需要做到运用适当的教学方式来合理组织编程课程的相关知识，以此有效刺激和带动学生的学习兴趣，进而探索适合中职学生的教学方法，使中职学生能够掌握自己编程学习的主动权，赋予信息技术编程类课程更加创新融合的学习模式。

四、编程课程跨学科融合教学的实践应用

中职学生参与教学活动的主动性以及最终教学活动的实际效果直接受教学活动主题的影响。根据中职学校课程教学的特点，教学活动类型能够分成现象（过程）模拟型、原理概念型和探索实践型三类。以上这三种教学活动能够完美地覆盖语、数、外、音、体、美以及思政、科学、信息技术编程的相应知识点。中职学生既能够完成自己的课程学习任务，又能够实现与其他学科的创新融合，这将极大地提升中职学生主动学习的积极性以及解决现实问题的能力。[4]

（一）原理概念型教学活动

原理概念型教学活动的实施有赖于Python代码式编程的实施工具。教师首先会将学生需要学习了解的学科知识总结归纳成一个系统的知识结构，以方便学生在系统化的反复练习以及体验中不断具备编程思维，并形成自己解决相应问题的方式方法。

原理概念型教学活动一般能够分成两种类型：一种是通过编程的手段来对数学、自然以及科学的概念进行验证。另一种是通过编程的手段来研究分析问题的多种验证通道。以学习者所掌握的学科知识为基础，通过编程的思维方法进一步佐证。一方面可以加深学习者对已掌握学科知识的理解与思考，另一方面可以拓宽学生的知识面，进而整体提高学生的综合能力。比如，在语文学科与Python编程相结合的教学时，学生解决中文文本的词频统计分析中，Python编程能够实现对相关文本的快速分析，有利于学生在文本中得到更多的知识。再比如，给学生安排一项任务，让每个学生随机选择五个成语，通过编程技术通俗易懂地展现出来，最终评选出优秀作品，给予奖励，学生可以通过玩成语游戏来理解成语的由来和具体含义，并完成成语的记忆，不仅能够提升编程水平，还可以强化对成语的理解和记忆。

（二）现象（过程）模拟型教学活动

现象（过程）模拟型教学活动通常使用图形化界面软件工具。由于中职学习中一般会有许多像是实验步骤、朗读顺序、课程安排等固有的流程，中职教学活动会有相关游戏设计以及故事描述、艺术化呈现等，在这些教学活动中，中职学生需要根据实践过程的顺序编写程序，最后形成一个完整的算法过程。

古诗词比较凝练，且具有特定的语境，比较晦涩难懂，且中职的学生普遍喜欢玩游戏，因此可鼓励学生利用Python编程技术，结合古诗词特点，设计出古诗词类小游戏程序，可以随时找语文教师和编程教师协助完成，这样学生不仅有成就感，还提高了编程和语文学习的兴趣，使学生在玩中学、学中玩。在全程教学活动中，课堂氛围积极且融洽，同时学生参与度极高。其中的原因有二，一方面是诸如此类的教学活动中用到的编程算法一般难度不高，另一方面是这些教学活动都是模拟日常生活中常见的现象，学生对此有极大的兴趣，且使用性较强，学生更容易接受。

（三）探索实践型教学活动

探索实践型教学活动的主要内容是日常生活中的实际问题，有多种多样的形式，更加具有开放性。在教学实践中，学生可自主地在既定主题之下发现所存在的问题，进行思考，找到解决问题的方案并且能够自由发挥进行创意表达，这种类型的教学活动有利于调动学生自身的驱动力，进而提升学生的创新能力。将探索实践型教学与生活问题紧密结合，通过当前所学编程工具开发出智能化交通信号灯、洒水、灭火机器人等系列可满足生活所需的智能创作，使得学生在将复杂问题简单化的同时，数字化学习与创新能力得到大幅度提升。为更进一步培养学生的创新思维，在学生设计智能交通信号灯教学任务时，教师可先带领部分学生在相对复杂的十字路口处进行分段式观察，总结十字路口信号灯的一般运行规律，随后把这种规律转化成为编程语言，通过可视化的编程来进行脚本的搭建，运用Arduino主板以及LED灯来完成交通信号灯的规律性变化，最终成功地将十字路口交通信号灯自动显示的实际问题解决掉。除此之外，教师还会在这一基础上进行拓展延伸，如东西向行驶的车辆较多的情况或者晚上9点之后十字路口四个方向的信号灯都闪烁黄灯的情况，还有丁字路口交通信号灯变化的情况，这些实际情况都是学生可以实际感受到的，所以更能够较好地激起学生的积极性，并激发他们的想象力和勇于实践探索的勇气。

五、政策及建议

（一）转变传统观念，明确编程教育跨学科的重要性

一方面先要看清楚中职学生编程教育的教学模式，中职学生编程教育的实质是对他们思维模式的培养。编程时中职学生思维模式的构建以及情感的沟通表达都有着其特立独行的作用。但是编程作为一门独立的学科课程，很难在短时间内占据与语、数、外等基础教育课程同等的地位。[5]因此，把中职学生编程教育与其他的相关学科建立有价值的连接，并以此为纽带进行跨学科的融合教学对于降低编程课程的学习难度和外在压力以及中职学生逻辑思维能力的养成有着重要的意义。另一方面要清楚界定中职学生编程教育的价值。对于编程人才以及拥有跨学科综合实力的人才的培养是顺应人工智能时代背景下新时代对人才的需求而产生的，并不仅仅是为了随波逐流。

（二）提高教师队伍整体素质

一方面提高中职学校基层教师队伍对于对中职学生进行编程教育的重视程度。中职学生编程教育跨学科融合并不是教育者头脑的一时发热，而是顺应整个时代背景和国际大环境的变化而产生的，关注并重视编程教育对中职学生思维逻辑能力的培养，对于基层教师来说十分必要。中职学校的基层教师应当拿出对待语、数、外等基础学科的那种热情来对待编程教育，并积极地将编程教育融会贯通到其他学科的教育中。另一方面确保具备编程教育跨学科融合教学能力的师资力量，不断展开对中职学校远程教育人才的培养。一是可对当前在校师范生进行相关专业系统培训，师范学生作为未来教育一线的坚实力量，务必将重视编程教育的理念深深植入他们大脑中。二是做好在职中职教师的继续教育工作，培养他们的编程教育理念和素养。

（三）完善跨学科融合保障机制

一个学校的政策措施以及支持手段是发展中职学校编程教育的重要保障。一是中职学校应当在政策层面制订编程教育发展规划纲要，构建和完善中职学生编程教育的课程体系。二是提倡教师之间、教师与学生之间科学构建学科编程共同体，也就是说使具有不同学科背景的专业教师共同合作编排相关编程教案，并将相对不错的教案陈列出来再进一步甄选出优秀成果作为共同的教学案例。