康葵

摘 要 計算思維是一種建立在計算機科學(xué)基礎(chǔ)之上的思維方式，是信息社會中能使我們每個人更好地學(xué)習(xí)、工作、生活的普適思維方式。職業(yè)教育中計算思維的培養(yǎng)旨在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者良好的職業(yè)素養(yǎng)，提升技術(shù)開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力，從而為實現(xiàn)“有業(yè)”和“樂業(yè)”打下堅實的基礎(chǔ)。職業(yè)教育開放性、專業(yè)性的特點為計算思維教育的實踐提供了有利的外部環(huán)境。通過依托可視化編程平臺，創(chuàng)新應(yīng)用適合職教特點的教學(xué)模式，引入多元化的評價方法，可以為職業(yè)教育中計算思維的培養(yǎng)做出有益的探索。

關(guān)鍵詞 職業(yè)教育 計算思維 職業(yè)素養(yǎng)

中圖分類號：G710 文獻標(biāo)識碼：A

從19世紀(jì)40年代計算機發(fā)明至今，不過短短七十多年，卻給整個人類社會帶來了巨大的變革，這種變革體現(xiàn)在社會生產(chǎn)方式的變化中，也體現(xiàn)在人們的生活、工作中。信息技術(shù)的高速發(fā)展，使得計算機科學(xué)技術(shù)與其他領(lǐng)域，其他學(xué)科不斷相融合，計算機運用能力已經(jīng)成為各行各業(yè)所必需的基本職業(yè)素養(yǎng)，這種運用體現(xiàn)在計算機工具的使用上，更加體現(xiàn)在思維方式和思維習(xí)慣上。正是隨著計算機這一工具使用領(lǐng)域的不斷擴大，基于計算科學(xué)基本概念和方法的思維模式—計算思維應(yīng)用而生，并成為實驗思維和邏輯思維之后的第三大科學(xué)思維方式。計算思維的提出引起了教育界的廣泛關(guān)注，成為信息技術(shù)教育中的熱點，國內(nèi)外專家首先在高等教育中對計算思維的培養(yǎng)進行了理論研究和教學(xué)實踐，獲得了有益的啟示。近年來，計算思維的培養(yǎng)逐步走向低齡化，我國在2017版普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，已將計算思維列為信息技術(shù)課程的核心學(xué)科素養(yǎng)。但是在職業(yè)教育領(lǐng)域，特別是中等職業(yè)教育領(lǐng)域計算思維的培養(yǎng)還缺乏相關(guān)的理論研究和教學(xué)實踐，職業(yè)教育是我國教育體系的重要組成部分，應(yīng)該緊跟信息時代的步伐，在培養(yǎng)計算思維上做出有益的嘗試。

1什么是計算思維

思維就是以已知的事物作為依據(jù)和基礎(chǔ)，從而推斷出未知事物的一種思想活動。對計算思維的簡單理解就是利用計算機科學(xué)的相關(guān)概念、方法進行思維的活動。2006 年美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)（CMU）的周以真（J.M.Wing）教授指出：計算思維（Computational Thinking）是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、理解人類行為等一系列思維活動。同時她歸納了計算思維具有以下特征：計算思維具有遞歸和并行的處理方式；計算思維采取合適方式去陳述一個問題和建立模型，通過任務(wù)的分解來迎接復(fù)雜的系統(tǒng)；計算思維是按照預(yù)防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式從最壞情形恢復(fù)的一種思維；計算思維利用啟發(fā)式推理來尋求解答，就是在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度。2011年，國際教育技術(shù)協(xié)會 （ISTE） 與計算機科學(xué)教師協(xié)會 （CSTA） 聯(lián)合提出了計算思維的操作性定義，將計算思維界定為問題解決的過程。計算思維的概念提出之后獲得了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的熱議，各學(xué)者、協(xié)會對計算思維從不同的角度進行了闡釋與理解，其中學(xué)者們對其要素的意見較為統(tǒng)一，即，計算思維是解決問題的過程，其核心和本質(zhì)包括抽象、分解、算法、調(diào)試等。我們看到，計算思維的本質(zhì)是一種人的思想活動過程，是信息時代解決問題的一條全新途徑，是計算科學(xué)在思維領(lǐng)域的重要應(yīng)用，它不是計算機學(xué)科所獨有的，也并非計算機相關(guān)從業(yè)者的專利，它存在于我們生活、學(xué)習(xí)和工作的方方面面。

2職業(yè)教育為什么要培養(yǎng)計算思維

職業(yè)教育是進行適應(yīng)社會、生產(chǎn)發(fā)展的實用性很強的技術(shù)、技能教育。黃炎培把職業(yè)教育的終極目標(biāo)確定為：“使無業(yè)者有業(yè)，使有業(yè)者樂業(yè)。”從“無業(yè)”到“有業(yè)”是實現(xiàn)個人謀生手段的過程。世界經(jīng)濟論壇曾發(fā)布報道稱，未來65%的職業(yè)將會消失，而其中大多數(shù)屬于初、中級技術(shù)崗位?，F(xiàn)代信息社會，人工智能、大數(shù)據(jù)、AI迅速進入“職業(yè)領(lǐng)域”，企業(yè)需要的是能創(chuàng)造性解決問題的人，需要的是具有合作意識的人，需要的是有多崗位的適應(yīng)能力的人。從“有業(yè)”到“樂業(yè)”是實現(xiàn)自我價值的過程。職業(yè)教育的出發(fā)點和歸宿點，就是要服務(wù)人的全面發(fā)展，服務(wù)社會經(jīng)濟的發(fā)展，從而實現(xiàn)個人的自我價值。信息化社會需要的是能夠加工、處理信息的人；需要的是具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力的人；需要的是能夠不斷學(xué)習(xí)，持續(xù)發(fā)展的人。在信息飛速發(fā)展的時代，知識與技能日新月異，現(xiàn)代職業(yè)教育唯有“教思維”才能使學(xué)生“有業(yè)”，進而“樂業(yè)”。

2.1計算思維是計算科學(xué)的實踐核心，是信息時代公民的基本素養(yǎng)

計算科學(xué)概念的核心是算法，而算法就是在有限的步驟內(nèi)按照一定的順序解決問題的過程，而計算科學(xué)實踐的核心是計算思維，即，如何通過計算科學(xué)的基本概念和方法去思考和解決問題。2016年美國發(fā)布《K-12計算機科學(xué)框架》，框架強調(diào)：“計算思維是我們每個人的基本技能，計算思維應(yīng)融入每個孩子的分析能力中?！蔽覈镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》將計算思維與信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任作為學(xué)科核心素養(yǎng)。在計算機無處不在，無處不用的時代，“計算思維”將成為公民的基本素養(yǎng)和衡量個人素質(zhì)的重要指標(biāo)。

2.2計算思維是培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的基石，是學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的重要保證

計算思維是一種根本技能，是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的?，F(xiàn)代職業(yè)教育在培養(yǎng)學(xué)生具備一定的職業(yè)綜合能力的同時要使學(xué)生具有適應(yīng)信息高速發(fā)展的職業(yè)素養(yǎng)。在信息社會，知識的更新周期越來越快，產(chǎn)品、技術(shù)換代不斷加速，相對應(yīng)的，職業(yè)更替更加頻繁，勞動崗位全面流動，僅僅依靠學(xué)校教育獲得的知識和技能不足以滿足個人的職業(yè)生涯的持續(xù)發(fā)展。在一個技術(shù)驅(qū)動的信息時代，學(xué)習(xí)計算思維，是實現(xiàn)終生學(xué)習(xí)和自我更新的一個重要途徑。計算思維的培養(yǎng)不是單純知識點的講授，也不是具體技能的培養(yǎng)，而是建立在理論知識與職業(yè)技能基礎(chǔ)上的一種適應(yīng)信息時代的思維習(xí)慣，是各行各業(yè)必須具備的職業(yè)思維，唯有良好的思維習(xí)慣才能在瞬息萬變的信息社會實現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。

2.3計算思維是創(chuàng)新教育的載體，是學(xué)習(xí)者實現(xiàn)自我價值的有力武器

創(chuàng)新教育就是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，是新世紀(jì)勞動者素養(yǎng)的核心。職業(yè)教育培養(yǎng)的應(yīng)用型人才，不僅要求具有較強的實踐技能，還應(yīng)該具有較強的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力。創(chuàng)新既是個人自我實現(xiàn)的需要，也是個體發(fā)展的最高境界。中等職業(yè)學(xué)校在創(chuàng)新教育的教學(xué)實踐中，常常存在理論多，實踐少；形式多，內(nèi)容少的缺點。創(chuàng)新教育不是開設(shè)一門課程，也不是學(xué)習(xí)一種技能，而是思維方式和技能方法的綜合。在信息技術(shù)高速發(fā)展和計算機應(yīng)用場景極度豐富的今天，運用計算機解決問題是實現(xiàn)創(chuàng)新的重要手段，計算思維可以成為創(chuàng)新教育的載體，使創(chuàng)新教育找到落腳點，而基于計算機基礎(chǔ)應(yīng)用課程的計算思維培養(yǎng)既是一種思維訓(xùn)練，也是一種技能培訓(xùn)。思維與技能的結(jié)合將有助于創(chuàng)新教育目標(biāo)的實現(xiàn)，也為學(xué)習(xí)者在以后的從業(yè)過程中實現(xiàn)自我的價值打下基礎(chǔ)。

3職業(yè)教育應(yīng)該如何培養(yǎng)計算思維

3.1以可視化編程工具為依托，開展編程教育

開展信息技術(shù)課程是培養(yǎng)計算思維的重要方式，而學(xué)習(xí)程序設(shè)計是培養(yǎng)計算思維的重要載體。我們可以看到程序設(shè)計的一般過程是分析問題，抽象數(shù)據(jù)模型，確定算法，編寫代碼，運行調(diào)試，這一系列的過程與計算思維的本質(zhì)：抽象與自動化有著緊密的聯(lián)系。對于非計算機專業(yè)的學(xué)生，程序設(shè)計的學(xué)習(xí)有助于他們建立計算思維的概念與結(jié)構(gòu)，為計算思維的培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。職業(yè)院校學(xué)生普遍存在著認(rèn)知能力不高、自信心不足、學(xué)習(xí)興趣不濃、自控力不強等問題，因此涉及到編程相關(guān)語法、語義等概念，對于職業(yè)院校的學(xué)生，特別是中職學(xué)生來說存在著較大的困難。而可視化編程工具的蓬勃發(fā)展為解決這些難題提供了可能，如SCRATCH的搭積木方式、LOGO的繪圖方式等，這些工具改變了編程在人們頭腦中固有的一堆枯燥代碼的印象，降低了學(xué)習(xí)編程的難度。選擇適宜的編程工具，通過教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)、生活的實際開展游戲開發(fā)、動畫設(shè)計等編程教學(xué)，不僅有助于培養(yǎng)分解、抽象、算法、調(diào)試等計算思維能力，還有助于建立學(xué)生正確的審美情趣與信息倫理。

3.2以學(xué)生特點為依據(jù)，創(chuàng)新教學(xué)模式

職業(yè)教育的學(xué)生雖然基礎(chǔ)知識較差，學(xué)習(xí)興趣不高，但無可否認(rèn)，他們具有著更加強烈的好奇心，由好奇到好學(xué)是教師教學(xué)藝術(shù)的體現(xiàn)?！盎趩栴}解決”的教學(xué)模式不失為一種好的選擇，它體現(xiàn)了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的思想，它將學(xué)習(xí)目標(biāo)定位于知識的靈活運用和高層次思維能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生通過問題解決來獲取新知識，提高運用知識解決問題的能力和高層次思維能力。但是可以看到，傳統(tǒng)的“基于問題解決”的教學(xué)模式將選擇和設(shè)計問題作為教學(xué)中最為關(guān)鍵的步驟，而對問題創(chuàng)設(shè)的種種要求，使得教師在實踐中難以把握，增加了運用的難度。針對職業(yè)教育學(xué)生的特點，在教學(xué)模式上進行創(chuàng)新，將問題的提出由教師轉(zhuǎn)向?qū)W生，讓學(xué)生成為教學(xué)中的主導(dǎo)者，教學(xué)的內(nèi)容由學(xué)生確定，而不是教師。以SCRATCH編程教學(xué)為例，教師只需要簡單介紹幾個基本積木塊的使用，即可完成課堂講授的過程，其余則是通過學(xué)生“問題”的解決完成教學(xué)過程，實現(xiàn)每個學(xué)生的個體目標(biāo)。皮亞杰認(rèn)為，知識是個體在與周圍環(huán)境相互作用的過程中，逐步建構(gòu)起來的對于外部世界的認(rèn)識，從而使自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展。學(xué)習(xí)是學(xué)生自己建構(gòu)知識的過程。而學(xué)習(xí)者通過與SCRATCH中小貓的“玩”，激發(fā)興趣，建立自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，實現(xiàn)知識的建構(gòu)。為了讓學(xué)生知道如何去“玩”，教師可以結(jié)合學(xué)生數(shù)學(xué)、物理等相關(guān)科目的學(xué)習(xí)進度準(zhǔn)備“玩”的主題，既可以激發(fā)學(xué)生的興趣，又不至于讓學(xué)生感覺陌生。通過“玩”，在提高學(xué)生抽象、算法、重復(fù)、調(diào)試等計算思維能力的同時，給其他課程的學(xué)習(xí)提供了切實的經(jīng)驗。

3.3以多元化評價為基礎(chǔ)，改革評價機制

由于計算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容多樣，形式靈活，因此目前還很難通過統(tǒng)一的、有效的工具進行教學(xué)效果的評估。但是基于編程的計算思維教育的評價在國內(nèi)外已經(jīng)有了較為豐富的研究和實踐。 如，美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室（MIT）的三維框架，從計算概念、計算實踐、計算觀念三個維度進行計算思維的培養(yǎng)與評價。Scratch 編程環(huán)境下的Dr. Scratch，通過分析Scratch作品的源代碼來評估計算思維能力。此外，編程效能感量表、綜合訪談、情景創(chuàng)設(shè)等方法的研究也具有一定的實踐指導(dǎo)意義。在職業(yè)教育中基于編程的計算思維培養(yǎng)不是考查學(xué)生的編程水平，單一的通過作品進行評價存在一定的片面性，計算思維的評價應(yīng)該貫穿于計算思維的教學(xué)過程中，在基于“問題解決”的教學(xué)模式中，“問題”為計算思維的評價提供了有效的途徑，通過分析學(xué)生的“問題”能夠評估學(xué)生的思維水平和分析問題、解決問題的能力。以MIT計算思維的三維框架為基礎(chǔ)，從學(xué)生問題出發(fā)，通過分析學(xué)生作品，綜合訪談等多種評價手段的綜合應(yīng)用評估學(xué)生計算思維能力，評價教師教學(xué)效果。總之，計算思維教學(xué)的評價既不是通過一張試卷，也不是通過一個作品來評定，而是貫穿于教學(xué)整個過程的綜合評價過程，這一方面增加了評價的難度，另一方面也對教師提出了更高的要求。

4結(jié)束語

計算思維教育是一種思維教育，教學(xué)習(xí)者（下轉(zhuǎn)第19頁）（上接第12頁）信息時代的思維方式；計算思維教育是一種創(chuàng)新教育，給學(xué)習(xí)者足夠的思維空間，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)問題，解決問題；計算思維教育是一種職業(yè)素養(yǎng)教育，提高學(xué)習(xí)者的崗位適應(yīng)能力。信息時代，計算思維已經(jīng)成為職業(yè)素養(yǎng)的重要組成部分。當(dāng)然僅僅通過編程就形成計算思維是不切實際的，思維習(xí)慣是在長期的生產(chǎn)生活中積累形成的，而計算思維教育也應(yīng)該滲透到各基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程中，滲透入學(xué)習(xí)者的生活中。但是，編程特別是可視化編程，為職業(yè)教育學(xué)生提供了形成計算思維的基礎(chǔ)，為職業(yè)教育教師的提供了培養(yǎng)計算思維的載體，為計算思維在各學(xué)科的滲透積累經(jīng)驗。

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