基于OBE理念的现代教育专业学生计算思维培养探索与实践

李行 莫秀锦

关键词：OBE理念；师范生；计算思维；数学思维

我国《新一代人工智能发展规划》指出，为了满足人工智能技术飞速发展带来的相关各层次岗位的增长需求，需要积极推进与实施全民智能教育项目，同时需要在中小学阶段开设人工智能及编程教育相关课程[1]。在2022年发布的《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）中，将传统的信息技术课转变为了科技课，更注重信息学科关键能力和思维意义等素养的培养[2]。多鲸教育研究院发布的《2024少儿编程教育行业发展趋势报告》中提到，2023 年少儿编程市场规模约为420亿元，但编程教育的师资来源问题一直是行业一大痛点[3]。少儿编程的培养目标是注重培养青少年的计算思维以及用数字化的方法和手段解决实际问题的能力。由此可见，中小学信息科技教师的职业能力需求有了顺应时代发展的变化，研究将基于此展开分析研究及探索实践。

1 OBE 理念在中小学信息科技教师培养中的重要性分析

1.1 OBE 理念的核心思想与特点

成果导向教育（Outcome-Based Education，简称OBE） 是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，采用反向设计方法[4]。在这种人才培养模式下，需要从用人单位对岗位的需求出发，明确培养目标，构建课程体系及设计教学模式，保证教学活动为学生的发展服务。OBE的核心理念是，注重学生的学习成果，而不仅仅是考试成绩。这种学习成果包括理论与实践的结合，以及培养学生思维能力与解决问题的能力，以满足岗位需求。

1.2 中小学信息科技教师的职业需求变化

通过研究新课标的要求，周孟楠[5]将信息科技教师的职业核心素养分为学科素养、教学素养、职业素养。邵绘宇[6]等研究者也根据新课标总结出了新的要求，为明确培养方向提供了有益参考。

从2019年起，广西教育学院的现代教育技术专业通过与行业教师、中小学校实习基地、校外培训机构、毕业生等多方沟通，明确了现代教育技术专业的职业定位是符合人工智能时代发展需求的中小学信息科技教师及少儿编程培训机构教师。基于这个定位，人才培养需要从三个方面进行变化：一是课程体系要符合职业所需的知识与技能；二是实践能力要符合职业的工作要求；三是能力的发展要与行业的变化趋势相适应。

1.3 计算思维培养在职业能力中的重要性

计算思维主要通过计算机科学来开展相关思维活动，包括问题求解、行为理解和系统设计等。在新课标中，计算思维是四个核心素养之一，而其他三个核心素养与计算思维紧密相关。计算思维的三种思维活动——问题求解、行为理解和系统设计，基本上对应了三项核心职业能力。通过培养计算思维，可以提高学生逻辑化思考问题的能力（问题求解）、设计程序系统解决问题的能力（系统设计）以及理解、阐述及教授程序的能力（行为理解）。因此，计算思维的培养在现代教育技术专业学生的职业能力培养中具有重要地位。

2“ 任务—引导—实践—评价”闭环能力培养模式探索与实践

2.1 OBE 理念下的人才培养模式改革内容

基于OBE理念，广西教育学院现代教育技术专业针对职业需求变化进行了三项改革。

1） 在课程体系中增设了机器人搭建教学设计与实践和图形化编程教学设计与实践两门课程。机器人搭建教学设计与实践课程着重培养学生在乐高搭建型积木组装与编程方面的教学设计和实践能力，与中小学的机器人科技课、乐高搭建编程课程及相关竞赛对标。图形化编程教学设计与实践课程则注重培养学生在“编程猫”图形化编程方面的教学设计和实践能力，与中小学信息科技课的图形化编程内容以及相关编程竞赛对标。

2） 大力加强学生的实践能力培养，成立工作室并开展各种实践活动。工作室通过多种渠道开展业务，包括派学生参与校外培训机构的教学与竞赛活动，参与中小学的校本课程教学以及自主组织开设兴趣班授课等。这些活动让学生真正站在讲台上担任教师角色，有效锻炼了他们的实际教学能力。此外，工作室的经济收益与学生的能力和绩效挂钩，为学生提供了多方面的激励。

3） 积极参与相关竞赛，包括自治区级师范生教学应用大赛、自治区级师范生创客教育大赛、全国大学生信息技术应用创新与实践大赛等。通过参赛活动，学生能够调动各种资源，全面培养课程设计能力、作品设计能力、多媒体信息处理能力、创新能力和团队协作能力。在这些赛事中，学生均获得了较好的成绩。

2.2“ 任务—引导—实践—评价”闭环能力培养模式

通过对OBE教育理念内涵的剖析和探究，构建并实践了“任务—引导—实践—评价”闭环能力培养模式，如图1所示。

在新的培养模式中，“任务”不再是单一的作业或考试，而是基于职业需求场景提出的实践性任务。“评价”也不再仅仅关注成绩，而是建立了一个多维度评价系统，对任务完成过程和结果进行评价。这样，在学生、教师的引导下，形成了一个大闭环，“引导”和“实践”也形成了小闭环。这些实践活动以学生为中心，通过教师的引导，逐步展开。每一步都在反馈中引导学生逐渐接近任务目标，这种螺旋上升的过程将支撑最终的评价。针对不同的教学与实践活动，培养模式的每一步都有不同的内涵和操作，如表1所示。

为了培养学生的计算思维能力，以满足信息科技教师职业对计算思维的要求，学生需要理解、掌握和运用计算思维来解决问题。在新的课标中，计算思维活动被分解为抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。具备计算思维的学生能够通过模拟、仿真和验证来解决问题，反思和优化解决方案，并将其应用于解决其他问题。在教学和实践过程中，按照这些环节进行学习和操作，将培养学生的计算思维能力。

同时，数学思维是计算思维的基础，培养数学思维也是少儿编程教育中的重点。将数学思维融入编程课程设计中，使学生具备将数学思维与计算思维融合的职业能力，以满足对学生职业能力培养的进阶要求。

在上述提到的三种教学和实践活动中，特别是基于任务的教学要求和程序设计类任务，教师将引导学生将计算思维活动分解为不同的维度，并尝试将其与数学思维联系起来。这样做可以将复杂的思维能力培养简化为不同的维度，并进行具体的训练和培养，如表2所示。

2.4“ 任务—引导—实践—评价”教学案例

在任务环节中，为了满足工作室开设的周末兴趣班学生和家长的要求，图形化编程课程的教学内容需要具备一定的数学思想，并且具有趣味性。因此，设定的任务是设计并教授兴趣班的学生使用图形化编程软件制作“数学游戏”程序。

在引导环节中，首先进行教学内容准备，教师和学生一起分析流行的数学游戏，确定设计的数学游戏是“猜密码”。然后，共同对程序进行分解，将程序分解为界面设计与人机交互模式、密码生成算法和程序判定算法三个部分。其中，密码生成算法根据不同的数学原理形成至少三种算法，并选择最优算法。同时，要注意如何将程序判定规则抽象为数学表达。最后，编写各模块程序，并进行系统融合。

其次，在教学准备阶段，教师明确教学目标，听取学生模拟授课，并给予反馈意见。最后，在教学实施阶段，学生利用周末时间上台进行授课，给兴趣班的初一学生进行教学。课后，教师听取兴趣班学生和家长的反馈意见，给学生进行复盘总结，并引导学生提高教学能力。

在实践环节中，教学内容准备阶段，学生查找资料，共同讨论教学内容，并根据程序的分解模型，在分工合作的基础上，运用计算思维和数学思维设计算法并实现程序。教学准备阶段，学生运用教学法思想分析教学对象、教学内容以及其中蕴含的计算思维和数学思维，设计教学流程和教学活动，并进行模拟教学，在反馈中优化教学设计。教学实施环节，学生运用自己的教学能力组织教学，实现教学环节，达到教学目标，并根据反馈进行自我总结，提高自己的教学能力。

在评价环节中，主要评价指标是兴趣班课程的教学效果。通过沟通交流、调查问卷等方式评价学生的教学效果。若评价合格，上课的小老师和助教同学将获得课酬。另外，还会评价任务完成过程中学生的编程能力、教学设计能力和教学能力，并形成小环节的反馈，推进学生的进步。最后，学生完成兴趣班的授课任务后，也能获得第二课堂的学分。

3 总结

自2019年以来，广西教育学院现代教育专业进行了基于OBE理念的人才培养模式研究与实践，并取得了良好的培养成果，共为中小学生进行授课超过400 次，受益中小学生达到6 000人次。参加相关竞赛获得区级以上奖项二十余项。每届毕业生都能向校企合作的培训机构输送人才，并有30%的毕业生进入中小学校从事信息科技相关工作。

“任务—引导—实践—评价”模式是基于OBE理念研究和实践的教学模式，符合教育技术专业的特点，并且对其他专业的人才培养也具有借鉴意义。在实施过程中，要坚持面向能力培养的理念，以学生为中心，通过多维的评价体系进行反馈，及时调整具体的教学策略，确保能力的培养和输出。