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）

1996 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〈数字化生存〉》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，自然活跃课堂气氛

课前导入音乐，让学生以轻松愉悦的心情迎接新课学习。在调查问卷中设置学生最喜欢音乐选项，课堂教学中也可以请学生推荐，了解学生喜爱歌曲，在课前10 分钟播放。从思维培养的科学角度，艺术欣赏促进右脑开发，有利于激发学生创新思维。有研究表明，创造性的活动离不开心境的平和。此方法在疫情期间线上教学时效果显著，很多学生因此课前提前来，课后要求继续听歌，以音乐为媒介不失为一种提高学生学习兴致，拉近师生关系的方法途径。另外，课前预热阶段也可通过点名，热点话题讨论等方式，轻松愉悦地进入新课讲解环节。

2.灵活运用计算思维，联结不同课程知识

打铁还需自身硬，教学能力和方法是知识灌输学习的有效媒介。传授知识不等同于传授思维，计算思维教育不同于传统教学。作为学科思维，计算思维需以计算机学科知识为基础而非内容，基于学习者的认识，符合计算思维发展规律进行教学设计。了解计算思维，熟悉掌握并应用于课堂需要教师日积月累地实践应用。例如，可在计算机应用基础的教学中，讲授EXCEL 公式的绝对应用和相对引用知识点时，运用计算思维联结计算机输入输出原理进行讲解；让学生深入理解知识点，用计算思维联结学生既往已学的有关相对运动的物理知识；而在Linux 课程中，讲到绝对路径和相对路径，可以联系到计算机应用基础的公式知识理解；通过教学让学生能够透过现象看本质，体会万物皆有规律和法则，提升学生独立思考的能力，培养其计算思维。

图2 计算思维下不同学科课程间的知识联结

3.善用启发式教学方法，学会保留式提问

教学有法，但无定法。教学时需要多问以激发学生兴趣，但问什么、怎么问需要切合教学环境。在设计教学环节时，注重设计提问环节。首先是问什么。提问需以教学重难点为中心，贴合教学知识找到引出问题的点，如EXCEL 扣税公式讲授时，可以先问学生网红李佳琦被“封杀”的原因，让学生对税收有所认知，再讲解扣税如何用公式计算。其次是怎么问。问题的设计需要结合学生认知矛盾的地方，即难记忆、难理解、易混淆的点，同时又不能脱离教师的掌控。注意这两点才能做到恰到好处的问，生动又深刻地融合知识点进入学生的大脑中。

4.注重学生分层教学，互动调整教学评价

综合使用分层教学、项目驱动任务教学法、小组互助等方法，针对学生知识掌握和学习态度不一的情况，在教学作业和检验环节进行分层，，以附加题、游戏等形式，激励学生主动进阶发展，提高学生学习积极性。调研发现，无论班级中的积极进取层级还是需要教师监督才能完成的学生，抑或是惰性较大的学生，在加分环节上他们都有着浓厚的兴趣，可以采取正向积极引导等方式，让积极层的学生最先完成学习任务，并通过小组互助的形式，帮助带动学习进度较慢的同学，以此拓展学生思维，提升信息素养。课堂小结后学生的总结感悟可以对教学效果进行检验和反思，在互动中进行教学评价。（四）健全学校管理机制，全力支持教师发展

学习效果的获取，需要学生、教师和教学环境共同作用。学校层面上，尽可能提供促进教学的软硬件环境，如机房环境的配置如何适应教师的诉求，管理员水平和技能的配置，给予财力、人力、物力的支持；以教研室为单位定期开展教研活动，促进教师间交流，教学水平切磋和内容的互补，提高教师自我革新、终身学习意识；教师的主要职责是教学，需要更多的精力在学情教材的掌握，学习进度和效果的把控，如何提供宽松的环境，避免繁文缛节的形式，激励教师在教学上投入精力和时间，这也是各院校所应思考的。2022 年安徽警官职业学院为了促进教师发展，举办思政课比赛、教师课程说课大赛，鼓励年轻教师切磋教学技能，以赛促学，以赛促教，都在一定程度上促进和支持教师的发展。

计算思维是学生应掌握的一项分析和解决问题的能力，是21 世纪的核心素养之一。提高学生计算思维急需提升教师的计算思维教学能力，让计算思维能力的培养在实践中落地。邦迪（Bundy，2007）认为计算思维几乎影响所有学科的研究，既包括科学领域也包括人文领域，计算思维促使研究者寻找新的问题，接受新的答案。在教学中善于启发提问和联结各课程知识点，是计算机教学中培养计算思维的有效途径。