小学全科教育中计算思维培养的研究——以焦作师范高等专科学校为例*

谢 芳，郭天一

(焦作师范高等专科学校 信息工程学院，河南 焦作 454000)

计算思维是美国卡内基·梅隆大学周以真教授首次提出，它是指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以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。[1]数字时代，各种事物被数字化，应用信息技术发现、解决问题成为新趋势，计算思维也因此成为了与理论思维、实践思维并称人类三大科学思维。

近年来，国内学者从不同的视角聚焦高等教育中计算思维培养的研究。梁艳瑞提出使用App Inventor培养计算思维[2]，牟琴探讨了基于计算思维的网络自主学习模式[3]，韩作生研究了地方财经类高校学生计算思维的培养路径[4]，邓磊分析了工科学生计算思维能力培养的途径和方法[5]，严大虎构建了促进计算思维发展的问题解决模型并应用于实践[6]。总体而言，高教类计算思维培养研究呈现多维度、系统化、融合性等特征，这与“计算思维是学习者解决实际问题的思维过程”属性密不可分，因此，其培养路径的选择也应高度契合学习者的岗位需求。现有研究成果中，鲜有小学全科教育类计算思维培养的研究与应用。笔者通过分析焦作师范高等专科学校历年信息技术应用能力竞赛成绩，调研学生参加河南省师范生教学技能大赛辅导情况和跟踪回访毕业生，发现小学全科教育专业学生在信息技术应用方面存在“想到做不到”“做了不出彩”“遇新难上手”等问题，难以满足新技术变革对未来教师信息素养的新要求。原因主要在于小学全科教育中信息技术教学多偏重于技能训练，缺失系统性的思维方式培养，即计算思维的培养。本文结合焦作师范高等专科学校(以下简称“焦作师专”)小学全科教育人才培养现状，研究贴近乡村教育实际的计算思维培养体系，为智能时代提升乡村教育者信息化素养、赋能乡村教育提供参考。

一、小学全科教育计算机基础课程教学问题分析

计算思维培养要落地，需要有效的载体。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会在《大学计算机基础课程教学基本要求》中明确指出“计算思维能力的培养将成为今后大学计算机基础教学的新常态”，“实施方案将结合不同高校的定位呈现多样化形态”。[7]高校应依托计算机基础课程教学，围绕人才培养需求，制定学科专业特色鲜明的计算思维培养方案。目前，小学全科教育计算机基础课程教学主要存在以下问题：

(一)教学定位前瞻性不强，工具化痕迹明显

小学全科教育是为农村小学教育量身定做的师资培养模式。由于课时所限，焦作师专小学全科教育专业计算机基础课程仍以讲授Office办公软件操作为主，辅以Photoshop图像处理和微课制作等内容。课程教学突出了计算机作为小学教学工具的属性，但忽视了学生对计算的正确认知和操作过程中思维逻辑的培养。在与学生访谈中获知，学生对计算机的认知仍停留在“狭义工具论”层面，认为计算机基础课程就是学习系统操作和软件应用，记住操作步骤即可。从长远来看，学生只会“照猫画虎”，缺乏独立分析处理问题的能力。这是导致前文所述学生存在“想到做不到”问题的根源。

(二)教学内容整合度不高，对职前教育支撑力度不够

焦作师专小学全科教育专业的计算机课程经过改革，优化教学内容，建设了丰富的教学资源库。但在强大的升学压力下，各学校尤其是全科教师主要生源地的农村学校，对信息技术课程重视度不够，导致学生计算机基础薄弱。笔者在2018-2020连续三年间，对小学全科教育专业入学新生摸底调研，结果表明，掌握基本计算机操作的学生比例不足四成。为保证每个学生在学习过程中不掉队，现行授课仍侧重于单个知识点的讲解，教学案例碎片化，与农村小学教学中信息技术熟练应用需求脱节。学生在应用信息技术时，只是简单的堆砌操作，易出现“做了不出彩”的尴尬，挫伤了学生的实践积极性，对实现“信息技术作为职前教育的基础支撑”是一个巨大挑战。

(三)教学模式多样性不足，学习者参与度亟待提高

焦作师专计算机基础教学设施完善、设备配置先进，满足了一人一机的课堂教学需要。此外，在超星学习通平台开设了在线课堂，制作了大量的微课和教学动画，为开展多样化的教学活动奠定了基础。目前，计算机基础教学还未开展大规模的教学模式创新，多采用案例引入→教师讲授和演示→学生实践的模式，少数教师采用线上线下混合式教学。在这些传统模式下，教师仍是课堂主导，学习者的个性化需求难以体现，课堂参与积极性不高。

(四)教学评价不够全面，激励机制乏力

计算机基础课程成绩由过程性考核和终结性考核综合评定。过程性考核分为学生出勤率、课堂表现和作业完成情况等，终结性考核主要是期末测评成绩。但不论是过程考核还是期末测试，试题都是事先确定的客观性操作。这种评价方式压缩了学生自由发挥的空间，钳制了其自主创新的意识；让学生易产生“一叶障目”的错误认知，促使他们只关注当下的知识学习，而忽视思维和自主学习能力的培养。在新技术不断涌现的智能时代，步入工作岗位会面对新的计算机操作环境，只有具备良好的思维能力和学习习惯，才能避免“遇新难上手”的窘境。

二、计算机基础教学中计算思维培养的策略

在日新月异的技术浪潮中，未来教师要想主动适应新技术变革、开展教育教学，必须树立终身学习意识、具备计算思维、练就信息化本领。本领随思维而提高，意识因思维而增强。计算机基础教学正是计算思维培养的最有效抓手。

(一)提升教学定位，突出计算思维培养

大学计算机基础课程教学的总体目标是大学生通过学习能够理解计算学科的基本知识和方法，掌握基本的计算机应用能力，具备一定的计算思维能力和信息素养。[7]培养高素质小学全科教育教师更应该摒弃计算机仅仅是工具的错误认知，把计算思维培养渗透到课程内容中、融入到教学过程内、体现在教学评价里。课程应从讲授操作为主的“技能课”提升为培养计算思维的“能力课”，这既是课程教学的需要，更是人才培养的深层次需求。课程教学目标的确定应以计算机知识为基础、以应用信息技术分析处理实际教学案例为突破口，培养学生计算思维能力，达到促进学生信息素养和创新意识科学发展的最终目标。

(二)重构教学内容，契合岗位真实需求

培养学生的计算思维是一项系统工程，它不是简单地将计算思维知识添加在计算机某门课程中，而是以计算思维相关知识为主线重构教学内容，构建“理论与实践并重、专业与信息融合、必修与选修并行”的立体化课程体系。

根据《小学教育专业师范生教师职业能力标准(试行)》，与一线小学教师交流后确定农村小学教师常用工作案例，构建基于“设备使用——课件制作——微课技术——数据处理——网络应用”脉络的计算机基础教学框架。每个模块由小学教师从“课程教学”“班级管理”“日常办公”等方面提出任务需求，确保案例契合岗位实际、内容综合性强，集工作项目和知识学习于一体。

实训是知识应用的强化。实训内容基于学生知识结构构建案例，突出小学全科的专业特色；案例着重涉及解决课程教学或日常生活中遇到的问题。求解不需要太复杂的计算机专业知识，每个案例都融合计算思维核心能力的培养。信息技术涵盖面较广，涉及到动画制作、视频剪辑、自动化编程(VBA)等高级内容，可采用社团、选修课、视频直播等形式作为基础教学的有益补充。

(三)创新教学模式，增强个体学习获得感

教学模式对教学效果产生至关重要的影响。“以学生为中心”的教学能吸引学生的兴趣、提升课堂参与度、增强学习获得感。在教学实施过程中，削弱教师作为知识传授者的作用，塑造其“教育资源的提供者、课堂教学的组织者和学生学习的引导者”的新身份。教学模式创新不能“一以贯之”，可以多角度、多形式、分层次开展。

打造“沉浸式”教学场景。与焦作师专一线教师访谈后发现，教师在创新教学模式上存在一些顾虑：一部分教师认为，专科学生基础薄弱，不具备探究能力，自学“学不会”；一部分教师发现，学生自控能力差，在课堂活动中不能参与进去，自学“不会学”，教师精心设计，达不到教学效果。兴趣和实用性是学习的原始内驱力。真实的工作案例是沉浸式教学的前提，教师引导学生通过参与、探讨、协作的方式提前获悉并解决作为一名乡村小学教师必备的技能和将来可能遇到的问题，学生作品最终由一线教师或小学生评价。

开展“问题驱动式”教学。问题是学习者形成认知冲突的关键。问题驱动教学模式主要由设计问题引发学生思考、学生自主或协作探究问题、动手解决问题等多环节构成。教师在此过程中结合计算思维的启发式推理、关注点分离、抽象、仿真和自动化等方法对学生进行辅导，促进学生对计算思维的理解。

实施“分层次精准教学”。对照不同阶段课程开设情况和学生应掌握的师范技能，有针对性地安排教学内容，实现教学层次逐步提升如图1。

图1 计算机基础教学与师范生各阶段技能对照表

(四)改进教学评价，促进学习者全面发展

教学评价是课程教学的重要环节。科学的评价制度有助于教师了解学生真实学习效果，及时调整教学策略，提升教学效果。当前课程评价存在“三多三少”问题，即评价内容过多依赖知识学习，忽视思维方式和解决问题能力的考察；评价主体以教师为主，忽视学生间的互评；评价指标过度定量化，缺少学习者参与度、创新能力和学习习惯等综合素质的定性评价。针对上述问题，提出以下改进措施：

评价内容突出能力评价。在评价过程中，要求学生采用合适的信息技术手段呈现作品，对成果不做一致性要求，提倡学生自主探索创新，注重激发学生解决问题的兴趣，树立学生创新意识，达到潜移默化培养计算思维的目标。

评价主体多元化。探索自我评价、学生互评和教师评价三维度评价方式，即学生对作品完成情况进行总结性的评价，组内成员提出优化建议，教师对整体效果综合评定。通过三方评价，使学生及时反思学习效果、完善作品，培养其算法优化的思维。

评价指标定量与定性有机结合。降低期末考试成绩在综合成绩中的比例，尝试以赛代考、以证代考等灵活多样的新评价方法。强调定性与定量相结合，注重个体差异，鼓励学生个性化发展，使评价指标趋于多元化。

三、结语

通过剖析焦作师专小学全科教育专业计算机基础教学过程中存在的问题，提出要使学生满足智能化教学需求，必须注重其计算思维的培养观点。结合小学全科教育的专业特色和人才培养方案，从提升教学定位、重构教学内容、创新教学模式和改进教学评价等方面提出计算思维培养的有效途径，为培养适应智能时代新需求的小学乡村教师、赋能乡村教育提供可行性建议。