基于计算思维的项目式技能训练模式在技能竞赛训练中的应用

2023-04-29 04:59:12田原
信息系统工程 2023年3期
关键词:项目式技能训练计算思维

田原

摘要:项目式技能竞赛训练对中职学生计算思维的影响课题的研究,主要是为了解决在中职学校参加全国职业院校技能大赛计算机检测维修与数据恢复赛项日常中遇到的问题,改进训练方法,进一步提高该项目的竞赛成绩,使学生进一步理解使用计算机解决实际问题和专业问题中的思路和方法,同时具备将竞赛操作能力真正回归实际,全面提升学生的计算思维,梳理、调整和完善该竞赛项目的知识结构和课程体系,研究和探索项目式技能竞赛训练理论在计算机检测维修与数据恢复赛项相关课程中的具体实践,探索在学生探究学习训练的过程中对学生计算思维的作用和效果。

关键词:计算思维;项目式;技能训练

一、前言

随着计算机科学与技术的发展,计算机的应用已影响人们生活的方方面面。作为三大科学思维(理论思维、实验思维和计算思维)之一的计算思维,也应该像计算、书写一样成为每个人必备的基本技能。在这个时代下成长的在校中职学生无论是在学习中还是在生活中都离不开利用计算机解决问题,培养学生成熟的计算思维、强大的动手能力和开放的创新能力也顺应了时代发展的要求。图灵奖得主艾兹格·迪科斯彻(Edsger Dijkstra)说:“我们的思维方式和思维习惯受我们所使用的工具影响,从而也会对我们的思维能力产生深远影响[1]。”在教学活动中,除计算机专业的学生外也有很多其他专业的学生需要用计算思维解决问题,计算思维对数学、化学、生物、教育学、经济学等其他学科也产生深远的影响。人们使用计算方法和模型能够解决问题的求解和系统的设计,通过计算思维的启发式推理能够解决不确定情况下的规划、学习和调度问题,从而大大提高各学科研究的效率。由此可知在新时代背景下学生的生存和发展离不开计算思维能力的培养。

二、项目式技能训练模式的含义

项目式技能训练模式是在项目任务驱动下,以项目小组为单位,通过交流与合作共同聚焦项目、完成项目任务的新型技能训练模式。项目式训练模式在技能训练理念、训练目标、训练过程和训练方式方法等方面与传统训练模式存在明显差异[2]。项目式技能训练模式注重实践性和体验式学习,在训练过程中,教师担当“引导者”和“组织者”的角色,整个训练模式以学生为主体,鼓励学生自主学习、小组协作,能够将理论知识与实践操作有效结合,培养学生自主学习的能力以及分析问题和解决问题的能力;以项目小组为中心,潜移默化地培养学生的责任感和团队协作能力,强调体验和收获。

项目式技能训练模式在日常的技能训练中融入项目教学法,能够使得繁复枯燥的技能训练变得更加有趣,提高学生的训练兴趣和热情。在训练指导教师的引导下,鼓励相同或相似训练项目的学生组成训练小组协作训练,从而通过学生的自我探索和互相协助,将技能训练过程中需要的理论知识融会贯通到技能操作当中,提高学生在训练项目上的综合能力,培养学生的创新精神。同时指导教师也需要适时转变角色,跳出原有的模式圈,从单纯的知识传授者转变为学生训练过程中的引导者和评价者,从全程参与者变为适度旁观者,可以让训练指导教师更好地发现训练中的问题,从而更好地解决问题,提高训练效率,提升训练效果。

三、计算思维的含义

美国卡内基·梅隆大学的周以真教授于2006年3月在美国计算机权威期刊Communicationsofthe ACM上给出并定义了计算思维。周教授提出的计算思维是运用计算机科学基础概念解决问题、理解人类行为的思维活动[3]。人们能够在解决问题时抽象而清晰地将待求解问题和解决问题的方案借助信息处理来实现,并通过培养计算思维提高人们分析问题、解决问题的能力。

在教育部颁发的《中等职业学校信息技术课程标准(2020年版)》中,计算思维被定义为一种解决问题的活动,其解决问题的方法是由个体通过运用计算机科学领域的思维来界定问题、抽象问题、给问题建模,并组织数据,从而实现问题的迁移并将其解决[4][5]。

四、基于计算思维的项目式技能训练模式

在技能训练的过程中,传统的模式下只是针对技能知识点进行训练,并不需要刻意的强调和要求其他的元素;而基于计算思维的项目式技能训练模式,在训练的整个过程都必须考虑计算思维这个元素,训练的每个步骤也都要受到计算思维的影响,它是要贯穿于整个项目式技能训练的过程。这种训练模式可以分为以下4个步骤,如图1所示。

第一,创设情境:创设真实的问题情境,引出项目问题,激发学生的学习动机。将日常的技能训练按照知识点根据日常的真实情境划分为多个项目,可以让训练的学生更好地理解训练的内容,从而激发学生的训练兴趣,提高学生的训练热情。在划分的过程中结合计算思维的元素,强调在特定的情境下对项目进行分析,使得设定的情境可以变理想化数据为现实生活实例,更有利于参加训练的学生对知识点的迁移。

第二,分解项目:在计算思维的引领下分析项目,并将复杂的项目问题分解为几个简单的单元任务,降低训练难度;同时为参加训练的学生提供相关的学习资料,引导他们制作任务分解表和故障分析表,引导学生制订详细的项目训练计划。从而培养学生分析问题解决问题的能力,逐步推进的过程能够更好地调动训练学生的计算思维能力。

第三,项目实施:在项目实施的过程中,指导教师应该创造充分的机会让学生进行自助探究,引导学生细化单元任务,启发学生的计算思维能力,找出蕴含的规律,充分尊重训练学生的自我成长,促进和培养他们自觉主动地学习新知识的能力和合作探究、相互促进的学习氛围从而制定详细的训练实施方案。在学生自主完成的过程中给予学生适当的帮助和指导,使学生在有限的时间内完成任务,力求达到触类旁通的效果,提高学生学习效率,确保知识有效性。

第四,总结评价:当技能训练的学生掌握并消化了相应的知识点的内容之后,指导教师可以对项目的完成过程进行评价、对当次训练进行总结性评价,并对项目进行总结,并提出扩展性的问题让学生在训练的过程中运用已掌握的知识和方法进行反思和拓展,以便学生更好地将本项目训练中获得的技能迁移到其他问题的解决中[6]。

五、基于计算思维的项目式技能训练案例

笔者以中等职业学校学生参加全国职业院校技能大赛计算机检测维修与数据恢复赛项相关知识点为例,根据前文所提出的基于计算思维的项目式技能训练模式,对日常的技能训练进行实践探究,力图将计算思维元素贯穿训练的始终。笔者以其中的修复移动硬盘中丢失的文件这个知识点为例,让参与竞赛的学生能够理解并掌握知识点,然后由指导教师对学生加以引导,厘清思路,分析题目,最终把这一知识点消化并运用到后面的训练中去。

(一)创设情境

如恢复移动硬盘中丢失的文件的问题,指导教师可以将之设定为:小明的寒假作业里有一项任务为制作一张介绍祖国风光的手抄报,在制作的过程中他突然想起三年前去外婆家里玩的时候拍的故宫的照片可以作为素材使用。于是他拿出存放照片都移动硬盘插到电脑上,可是由于小明操作太快,不小心把存放照片的分区给格式化了,小明赶紧给学数据恢复的表哥阿诚打电话求救。

这个例子对于参加训练的学生而言,明显带有计算思维的色彩,让学生充分了解故障产生的原因,从现实生活入手,利用常见的故障现象激起学生的探究意愿,让学生从思想层面上接受这个新知识,积极投入的技能训练中去。

(二)分解项目

在分析的过程中,学生在对照课本知识的基础上,得出常见的移动硬盘有FAT32、NTFS和exFAT三种分区类型,不同分区类型的文件的恢复方法不一样。具体流程如图2所示。

由于修复三种分区类型的文件丢失都是学生应该掌握的知识点,因此指导教师顺势引导学生将项目分解为3个任务进行训练。任务一为制作相应的故障盘并做好相应的备份,为后面的训练做好准备;任务二为根据任务要求进行数据文件的恢复;任务三为总结归纳故障修复过程,撰写任务报告。

同时,在分解项目的过程中,引导参加训练的学生根据自己对相关知识点掌握程度,制定适合自身的任务进度表和故障分析表。这个过程同样具有明显的计算思维色彩,它可以让学生从自身层面出发,培养学生的分析解决问题能力,从而进一步培养他们的计算思维能力。

(三)项目实施

在项目的实施过程中,指导教师需要根据学生训练的进度和对知识点掌握程度,适时适量给予学生相关的微课和视频,并结合分解项目时制定的任务进度表对任务的完成进度进行微调。同时积极引导训练的学生与学生之间、学生与指导教师之间就相关学习问题进行讨论,充分引导训练学生培养计算思维,通过头脑风暴等方式关联和贯通相关理论知识,将理论联系实践、将理论融汇到实践中,从而达到“从做中学,在学中做”的训练效果。

在充分学习分区类型中不同文件的特点及相关参数的表示内容后,学生完全有能力应对该类故障的修复,同时还可以很好地做到“举一反三”,将知识和技能迁移到类似的硬盘故障中去。

(四)总结评价

在总结评价的过程中,指导教师可以组织参加训练的学生进行演示和互评,由学生从他们自身的角度对其他同学的训练过程提出问题和改进意见,并由指导教师再针对相应的问题进行点评和总结,并提出扩展性的问题,让学生在训练的过程中运用已掌握的知识和方法进行反思和拓展。训练的学生再根据各方意见总结和优化自身的训练,从而提高学生的计算思维。

六、结语

本研究基于计算思维相关理论和项目式技能训练模式相关理论,在研究的过程中,通过对学生兴趣爱好的了解,对内容和案例加以调整,适度结合学生所学专业,设计合理的技能竞赛训练案例,以激发学生的学习兴趣。以培养学生成为训练主体,自主对所学知识加以探究,涉及训练手段、训练方式、训练内容、考核方式等诸多方面的变化甚至颠覆。探究教师和学生在竞赛训练过程中地位的转化,规划合理的考核评价方式,重新设定技能竞赛训练内容和技能竞赛训练案例。

参考文献

[1]唐培和,等.计算思维——计算学科导论[M].北京:电子工业出版社,2015:16-19.

[2]丁世强,王平升,赵可云,等.面向计算思维能力发展的项目式教学研究[J].现代教育技术,2020,30(09):49-55.

[3]Wing J M:Computational thinking:What and why?[EB/OL].https://www.cs.cmu.edu/~CompThink/resources/TheLinkWing.pdf,2019-10-18.

[4]教育部办公厅.中等职业学校信息技术课程标准(2020年版)[Z].2019.12.20

[5][5]蔡丽景.提升中职生信息技术核心素养,助力职教发展[J].新教育,2022(19):80-81.

[6]刘炎火,田钧.“一学二练三优化”模式的实践与研究[J].电脑知识与技术,2022,18(13):157-158+174.

基金项目:本文为1.厦门市第二期中等职业学校学科带头人2021年度课题“项目式技能竞赛训练对中职学生计算思维的影响”(课题编号:XMXDKT202104020)成果;2.厦门市中职计算机刘炎火名师工作室课题:“一学二练三优化”技能学习模式研究与实践成果

作者单位:集美工业学校

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