安萍

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)深度融合到日常學(xué)習(xí)、工作和生活，計(jì)算思維逐漸成為時代發(fā)展所必需的一項(xiàng)能力。該文在分析了高職院校人才培養(yǎng)的需求和信息技術(shù)課潛在問題的基礎(chǔ)上，借鑒了著名信息技術(shù)公司谷歌的計(jì)算思維課和受全球?qū)W習(xí)者追捧的哈佛CS50（Computer Science 50）課的內(nèi)容和組織形式上，在布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)的理論指導(dǎo)下，從課程觀、課程目標(biāo)、課程體系、課程組織與評價四方面開展基于培養(yǎng)計(jì)算思維的信息技術(shù)課程重構(gòu)。該重構(gòu)課程組織架構(gòu)清晰，實(shí)施方式詳盡，可為相關(guān)院校的信息技術(shù)課程實(shí)施提供借鑒。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué);信息技術(shù)課程

1 問題的提出

計(jì)算思維（computational thinking）這個詞語最初出現(xiàn)在1980年西蒙·帕爾特（Seymour Papert）的著作《頭腦風(fēng)暴：兒童，計(jì)算機(jī)和強(qiáng)大的觀念》一書中[1]。1996年西蒙·帕爾特（Seymour Papert）在其著作《數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域的探索》中又再次提到了該詞[2]，2006年美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家，卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)教授周以真在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上以“計(jì)算思維”為題詳細(xì)闡述了其對該詞的理解，她認(rèn)為：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念、理論、方法進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動[3]。隨著社會自動化、信息化程度的普及，眾多學(xué)者認(rèn)為計(jì)算思維使每個學(xué)習(xí)者都能“計(jì)算滿足他們的需求”，并不是每個人都需要成為計(jì)算機(jī)高級程序員，但是在我們的數(shù)字世界中，應(yīng)該使每個人都能夠理解計(jì)算的基礎(chǔ)知識以及使精通技術(shù)的專家能夠解決我們這一代所遇到的復(fù)雜問題并能協(xié)助我們做事[4]。2017年7月，首屆以計(jì)算思維教育為主題的國際性會議（International Conference on Computational Thinking Education 2017，CTE2017）在香港教育大學(xué)召開，來自全球的教育者和研究者分享了在不同教育情境下進(jìn)行計(jì)算思維教育的實(shí)證研究[5]： 美國麻省理工學(xué)院的Hal Abelson教授在會議上指出：計(jì)算思維包括的不僅僅是技能知識，對計(jì)算思維的支持也使賦予數(shù)字化世界生命的計(jì)算理念得到尊重，對計(jì)算理念的認(rèn)同也使得計(jì)算活動成為可能，年輕人也可以由此通過計(jì)算思維來改善他們的生活、家庭與社會[6]。香港溢達(dá)集團(tuán)董事長楊敏德女士也在CTE2017會議上表示創(chuàng)新與創(chuàng)造當(dāng)前社會和企業(yè)發(fā)展的核心要素，而計(jì)算思維是創(chuàng)新和創(chuàng)造能力形成的前提。計(jì)算思維不僅僅是一種技術(shù)型的技能，更是一種分解與整合不同思想、針對某問題形成實(shí)際解決方案的基本能力[7]。

雖然，大家也認(rèn)可計(jì)算思維培育的重要價值，但是“計(jì)算思維”的概念界定依舊不是很清晰和具體，既不是特定的“計(jì)算方法”和“計(jì)算機(jī)科學(xué)”，更應(yīng)該把其看成一個專有名詞，一種“特定”的以“計(jì)算”為基礎(chǔ)的問題求解的方法論[8]。正是因?yàn)椤坝?jì)算思維”概念的抽象性和多面性，對于計(jì)算思維培育的研究才顯得各有千秋、種類繁多，在我國高等教育階段，《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中將計(jì)算思維能力培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)[9]，實(shí)施路徑方面有的以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課為載體從數(shù)據(jù)獲取、分析等方面培育學(xué)生的計(jì)算思維[10];有的圍繞程序設(shè)計(jì)課程實(shí)施計(jì)算思維培育[11]。

基于以上的綜述，本文認(rèn)為考慮到“計(jì)算思維”概念的復(fù)雜性，我們應(yīng)該從大處著眼、宏觀規(guī)劃出發(fā)構(gòu)建計(jì)算思維課程體系，以課程體系為基準(zhǔn)培育計(jì)算思維。因此，本文主要研究的問題是如何重構(gòu)培養(yǎng)計(jì)算思維的信息技術(shù)課。

2 計(jì)算思維教育理念推動高職院校信息技術(shù)課重構(gòu)的適切性分析

2.1 高職院校人才培養(yǎng)方案的制定需要

2013 年教育部計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會發(fā)布的《計(jì)算思維教學(xué)改革宣言》，把計(jì)算思維的培養(yǎng)提升到了創(chuàng)新人才培養(yǎng)和國家發(fā)展的高度，并指出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革面臨的最大挑戰(zhàn)就是構(gòu)建培養(yǎng)計(jì)算思維能力的教學(xué)體系，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的核心任務(wù)[12]。2010年，中國首屆以北京大學(xué)、清華大學(xué)等9所知名大學(xué)形成的高校聯(lián)盟（簡稱C9）進(jìn)行了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會，并發(fā)表了《九校聯(lián)盟（ C9） 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，指出要高度重視計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要地位，將計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，同時，大力推進(jìn)全國高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革[13]。2017年5月，全國電子商務(wù)職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會在常州召開高等職業(yè)教育電子商務(wù)類專業(yè)教學(xué)改革研討會，會議提出：商業(yè)人才需要逐步構(gòu)建起“計(jì)算思維”“數(shù)據(jù)思維”“交互思維”“哲學(xué)思維”等[14]。2019年《教育部關(guān)于職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂與實(shí)施工作的指導(dǎo)意見》（教職成〔2019〕13號）同樣也指出：高等職業(yè)學(xué)校應(yīng)當(dāng)將職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、信息技術(shù)、職業(yè)素養(yǎng)等列為必修課或限定選修課[15]。由此可見，對計(jì)算思維的培養(yǎng)從時代需求上來、從各級學(xué)校的認(rèn)可度來看都有一定的期待。

2.2 信息技術(shù)課程存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)

信息技術(shù)課作為高等教育體系中的必修內(nèi)容蘊(yùn)含著時代對人才的要求，它的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)側(cè)重于信息技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，而且致力于培養(yǎng)問題解決能力[16]，使用信息科學(xué)的方法論來解決問題[8]。目前，很多高職院校的信息技術(shù)課程都因?yàn)閷π畔⒓夹g(shù)課的價值認(rèn)識不足，出現(xiàn)以下問題：

（1）唯工具論。采用Windows系統(tǒng)學(xué)習(xí)、Office軟件系列操作為主的教學(xué)安排。信息技術(shù)課主要就是學(xué)習(xí)一些辦公軟件的操作，沒有其他[23];

（2）唯機(jī)械實(shí)踐論。以培養(yǎng)機(jī)械的實(shí)踐操作技能者為目標(biāo)。注重肢體操作的速度和熟練度，而忽視思維的培養(yǎng)和養(yǎng)成[24];

（3）結(jié)構(gòu)離散化。各個課程模塊與內(nèi)容互相獨(dú)立，沒有關(guān)聯(lián)，沒有遞進(jìn)或迭代關(guān)系;

（4）計(jì)算思維能力弱。職業(yè)學(xué)校學(xué)生存在一個共性問題：學(xué)生對復(fù)雜的、抽象的或邏輯性較強(qiáng)的問題以及解決方案的解讀、判斷、決策普遍失誤率較高[25]。

基于以上的問題，筆者認(rèn)為到了對信息技術(shù)課重新梳理重構(gòu)的時代了。

3 基于計(jì)算思維理念的信息技術(shù)課程重構(gòu)

3.1 谷歌、哈佛計(jì)算思維課

2014年，谷歌探索計(jì)算思維（ECT）網(wǎng)站上給出了一則通告：谷歌計(jì)算思維教學(xué)課程計(jì)劃。該計(jì)劃指出谷歌教育部希望能開發(fā)一些易于上課的教程、示例和程序，以便教育工作者可以輕松地將計(jì)算思維融入課程中[17]。該課程體系有五大模塊的內(nèi)容：計(jì)算思維簡介、算法探究、模式發(fā)掘、算法開發(fā)及綜合應(yīng)用項(xiàng)目，每個模塊包含一組適合四個不同群體的混合課程與活動：人文學(xué)科教師、數(shù)學(xué)教師、科學(xué)教師、計(jì)算機(jī)科學(xué)教師，課程活動包括用于增強(qiáng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維意識的實(shí)例模擬、程序與練習(xí)，計(jì)算思維整合案例的展示，并允許學(xué)習(xí)者通過互動方式將計(jì)算思維應(yīng)用到各自的學(xué)科領(lǐng)域。課程活動同時提供了完成活動任務(wù)的操作步驟，延伸學(xué)習(xí)內(nèi)容的一些鏈接，用于實(shí)踐技能和反饋獲取的活動，以及一個分享想法和尋求幫助的討論社區(qū)，課程項(xiàng)目提供把你在課堂上所學(xué)技巧應(yīng)用于實(shí)踐的機(jī)會[18]。谷歌教學(xué)設(shè)計(jì)師Amit Deutsch參與了課程的介紹及設(shè)計(jì)。作為一項(xiàng)幫助中小學(xué)階段教師計(jì)算思維教育的輔助、引導(dǎo)課程，該課程體系短小、精悍，而又不失激發(fā)學(xué)生對計(jì)算思維的操作和反思環(huán)節(jié)，可以說一經(jīng)推出很受歡迎，目前國內(nèi)很多中小學(xué)的信息技術(shù)課都參考其課程內(nèi)容及結(jié)構(gòu)。其課程的具體內(nèi)容和層次結(jié)構(gòu)如表1所示。

1.1.2計(jì)算思維的要素

1.1.3將計(jì)算思維應(yīng)用在未來課堂中

1.2課程運(yùn)作介紹 2、算法探究 介紹學(xué)科領(lǐng)域算法實(shí)例。認(rèn)識并理解算法是可以提高學(xué)習(xí)者能力的工具，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)算法和完成算法的自動化。 2.1.1計(jì)算機(jī)科學(xué)：旅行

2.1.2人文學(xué)科：與時俱進(jìn)的字詞

2.1.3數(shù)學(xué)：元胞自動機(jī)

2.1.4科學(xué)：基因組學(xué)

2.2課程反思 3、模式發(fā)掘 探索學(xué)科案例中蘊(yùn)含的模式，并形成一套獨(dú)有的、借助模式識別方法進(jìn)行問題研究的流程。 3.1.1計(jì)算機(jī)科學(xué)：數(shù)據(jù)壓縮

3.1.2人文學(xué)科：音樂

3.1.3數(shù)學(xué)：小海龜幾何

3.1.4科學(xué)：分類

3.2課程反思 4、算法開發(fā) 增強(qiáng)解決問題過程中應(yīng)用計(jì)算過程的信心，了解算法是如何清晰表達(dá)一個過程或規(guī)則。 4.1.1計(jì)算機(jī)科學(xué)：漢諾塔

4.1.2人文學(xué)科：聊天機(jī)器人

4.1.3數(shù)學(xué)：計(jì)算器

4.1.4科學(xué)：彈力球

4.2課程反思 5、綜合應(yīng)用項(xiàng)目 撰寫一份關(guān)于如何將計(jì)算思維應(yīng)用到您學(xué)科的陳述，完成將計(jì)算思維整合到工作與課堂中的行動方案。 5.1項(xiàng)目概要

5.2反饋、評估、評分

5.3樣例項(xiàng)目

5.4總結(jié) ]

由此課程設(shè)計(jì)可以看到，谷歌認(rèn)為計(jì)算思維是一種問題解決的方式。這種思維將問題分解，并且利用所掌握的計(jì)算知識找出解決問題的辦法。計(jì)算思維可以劃分為四個主要組成部分：其一，所謂“解構(gòu)或分解”，即把問題進(jìn)行拆分，同時厘清各個部分的屬性，明晰如何拆解一個任務(wù);其二，所謂“模式識別”，即找出拆分后問題各部分之間的異同，為后續(xù)的預(yù)測提供依據(jù);其三，所謂“模式歸納”，或“抽象化”，即探尋形成這些模式背后的一般規(guī)律;其四，所謂“算法開發(fā)”，即針對相似的問題提供逐步的解決辦法。

CS50（Computer Science 50）是哈佛大學(xué)一門計(jì)算機(jī)科學(xué)的導(dǎo)論性的課程[19]。該課程主要體現(xiàn)的思想是計(jì)算的中心思想，是計(jì)算思維，并且包含了The College Board（美國大學(xué)理事會） 提出的計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)原則（CSP，computer-science-principles），其中包含了7大思想（7 big ideas）：創(chuàng)造性、抽象、數(shù)據(jù)與信息、算法、編程、互聯(lián)網(wǎng)及全球影響力[20]。CS50有著很好的推廣，較為著名的就是CS50x和CS50AP，CS50x是在慕課平臺edx上開設(shè)的，CS50AP是大學(xué)先修課，一般在中學(xué)進(jìn)行開設(shè)。CS50AP共有9章，在內(nèi)容組織上，將計(jì)算機(jī)基本概念、程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、網(wǎng)絡(luò)、Web前端與后端、人工智能等融合在一起，注重讓學(xué)習(xí)者對計(jì)算機(jī)科學(xué)有全面和整體的把握，具體章節(jié)內(nèi)容如表2所示[22]。

同時，結(jié)合6個計(jì)算思維實(shí)踐真正將計(jì)算思維落到實(shí)處[21]，具體6個計(jì)算思維實(shí)踐內(nèi)容如表3所示[22]。

3.2 基于計(jì)算思維理念的高職院校信息技術(shù)課程重構(gòu)流程

本文結(jié)合高職院校人才培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)、目標(biāo)及學(xué)情，并借鑒以上谷歌、哈佛計(jì)算思維課的體系與實(shí)施過程，從課程觀、課程目標(biāo)、課程體系、課程組織與評價四方面開展基于計(jì)算思維理念的高職院校信息技術(shù)課程重構(gòu)。

1）課程觀

基于以上對谷歌和哈佛計(jì)算思維課的內(nèi)容及實(shí)施流程的了解，我們綜合、融通他們的思想發(fā)現(xiàn)：都基于能力的發(fā)展而展開，數(shù)字土著們都應(yīng)該具備了解計(jì)算工具、會使用計(jì)算工具解決問題的能力。這種能力應(yīng)該在生活和學(xué)習(xí)的各個方面都需要用到，谷歌的計(jì)算思維課更是特別的舉例將應(yīng)用場景搬到人文學(xué)科、數(shù)學(xué)和科學(xué)中，凸顯計(jì)算思維“無處不在”的特點(diǎn)及應(yīng)用性。同時，哈佛的課程還關(guān)注計(jì)算機(jī)的工作原理和過程。通過讓人們理解計(jì)算機(jī)的工作而培養(yǎng)計(jì)算思維，但又不是把人和計(jì)算機(jī)一樣看待，這點(diǎn)從其計(jì)算思維培養(yǎng)第五點(diǎn)“交流”和第六點(diǎn)“合作”就能看出來教育者的用心，計(jì)算思維是人的思維，而不是機(jī)器的思維。因此，重構(gòu)后的課程觀應(yīng)該是以人的主觀能動性出發(fā)，充分調(diào)動、升級人的駕馭、應(yīng)用計(jì)算機(jī)能力的過程。

2）課程目標(biāo)

重構(gòu)后的信息技術(shù)課程目標(biāo)在于對計(jì)算思維的認(rèn)識及其四大要素：分解、模式識別、抽象、算法開發(fā)的理解?！胺纸狻本褪前褦?shù)據(jù)、過程或問題分解成更小的、易于管理或解決的部分，比如學(xué)習(xí)文學(xué)就需要從韻律、結(jié)構(gòu)、措辭、含義等方面分析詩歌;“模式識別”就是能夠觀察數(shù)據(jù)的模式、趨勢和規(guī)律，并培養(yǎng)數(shù)據(jù)的敏感度，比如在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，通過數(shù)據(jù)曲線可以分析國家經(jīng)濟(jì)增長和下降的循環(huán)模式;“抽象”就是識別模式形成背后的一般原理，并對生活和學(xué)習(xí)中遇到的事件與問題進(jìn)行歸類，比如在數(shù)學(xué)中找出二階多項(xiàng)式分解法則，這就是抽象;“算法開發(fā)”就是為解決某一類問題撰寫一系列詳細(xì)的指令，并且借助計(jì)算機(jī)工具去實(shí)施的過程。比如編寫一個計(jì)算機(jī)程序來對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。如果從三維目標(biāo)視角來定位課程目標(biāo)的話，本文認(rèn)為知識、技能方面應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)習(xí)者熟悉、掌握計(jì)算的工具（更多的指：計(jì)算機(jī)）與方法;過程與方法方面更注重實(shí)施的步驟和策略，所以這一維的目標(biāo)主要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者分析、解決問題的能力，最終的信息技術(shù)課程并不是教計(jì)算機(jī)的使用，而是人們?yōu)榱私鉀Q某些或某類問題而使用的工具，這門課不應(yīng)該僅僅是計(jì)算機(jī)系的學(xué)生去學(xué)習(xí)，更應(yīng)該是所有專業(yè)的學(xué)生都要接觸的、體驗(yàn)的。情感、態(tài)度、價值觀方面應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生正確、客觀認(rèn)識和接受計(jì)算思維，并使之融入自我思維體系之中。

3）課程體系

基于前期眾多學(xué)者對計(jì)算思維的解讀，以及谷歌和哈佛兩大計(jì)算思維課程的借鑒和學(xué)習(xí)，本文認(rèn)為重構(gòu)的信息技術(shù)課應(yīng)以培養(yǎng)計(jì)算思維為靈魂，以真實(shí)的項(xiàng)目或問題為驅(qū)動，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識的整合，注重知識的綜合運(yùn)用，同時采用計(jì)算科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)工具與技術(shù)高效、準(zhǔn)確探尋問題的答案。

那么，學(xué)習(xí)和實(shí)踐哪些內(nèi)容從而達(dá)到計(jì)算思維的培養(yǎng)呢？首先，我們需要理解計(jì)算思維的邏輯內(nèi)涵。廣泛的科學(xué)文獻(xiàn)及美國國會、美國政府、各大企業(yè)的報(bào)告也指出科學(xué)思維主要分為理論思維、實(shí)驗(yàn)思維和計(jì)算思維三大類[23]。這三大思維體系創(chuàng)造和推動了人類文明和技術(shù)的進(jìn)步。理論思維源于數(shù)學(xué)，通過定義、定理和證明發(fā)現(xiàn)、了解世界規(guī)律;實(shí)驗(yàn)思維源于意大利著名的物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家伽利略，愛因斯坦評論說：“伽利略使用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志物理學(xué)的開始！”[26];而計(jì)算思維的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速更新迭代發(fā)展也變得普及和重要，在世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，自然語言處理和搜索專家、作家吳軍博士表示：過去三年，人類獲得的數(shù)據(jù)量超過了人類六千年歷史的總和，而預(yù)測一年半后，又將翻一番。學(xué)習(xí)、工作、生活中很多的信息將會以電子數(shù)據(jù)的形式存儲、運(yùn)算、處理于各類電子設(shè)備中，人類的活動也更多依賴計(jì)算機(jī)設(shè)備，因此培養(yǎng)計(jì)算思維應(yīng)該圍繞計(jì)算機(jī)的工作原理、計(jì)算機(jī)常用工具的使用而展開。計(jì)算機(jī)工作原理包含計(jì)算機(jī)的組成、運(yùn)行原理等;計(jì)算機(jī)工具主要介紹借助計(jì)算機(jī)工具開展建模、編程、分析等領(lǐng)域的應(yīng)用，重點(diǎn)突出問題解決的領(lǐng)域案例。學(xué)生不僅要了解計(jì)算機(jī)的組成原理、工作原理作為知識基礎(chǔ)，還需要掌握經(jīng)典的、代表性的計(jì)算機(jī)工具的使用，同時還需要學(xué)會計(jì)算方法論思考并解決各類問題。因此，在課程內(nèi)容上本文借鑒布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)中對知識維度的分類，將知識分為事實(shí)性知識、概念性知識、程序性知識和元認(rèn)知知識[32]，其中，程序性知識和元認(rèn)知知識是更為關(guān)注“如何做的過程”[33]，同時也是計(jì)算思維培養(yǎng)和形成的升華過程，通過相關(guān)領(lǐng)域項(xiàng)目或案例的實(shí)踐和探究可以有效內(nèi)化計(jì)算思維，具體內(nèi)容及其架構(gòu)設(shè)計(jì)如表4所示。

計(jì)算機(jī)工作原理模塊主要認(rèn)識和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成、工作原理及計(jì)算原理。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)需要了解網(wǎng)絡(luò)的組建過程，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)流程，通過HTML、CSS、JavaScript、Ajax、JSON、Cookies、Sessions等網(wǎng)站技術(shù)的實(shí)操掌握網(wǎng)頁的設(shè)計(jì)與編寫，培養(yǎng)的方法論是分布式處理思想。知識、技能與方法論的層級迭代促使認(rèn)知的提升與內(nèi)化，實(shí)現(xiàn)從組網(wǎng)、管網(wǎng)到用網(wǎng)的領(lǐng)悟過程，最終實(shí)現(xiàn)分布式處理思想的精髓。分布式處理從機(jī)器工作的視角來看可以彌補(bǔ)單機(jī)處理能力有限的問題，通過構(gòu)建分布式處理環(huán)境提高系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性[27]，區(qū)塊鏈技術(shù)就是該思想的一種應(yīng)用案例;從事務(wù)處理的視角來看，分布式處理可以作為一種管理方法，再如共享文檔、網(wǎng)盤的共享讀取與編輯，都是體現(xiàn)了分布式處理的思想。只要學(xué)生在學(xué)習(xí)、工作中能有分布式處理的意識和安排，其實(shí)就等于一種思維的養(yǎng)成。

計(jì)算機(jī)組成主要是偏計(jì)算機(jī)硬件的學(xué)習(xí)，這里需要回顧了解計(jì)算機(jī)組成發(fā)展史及思想史。圖靈機(jī)、馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型、存儲程序計(jì)算機(jī)揭示了計(jì)算機(jī)定義的思想史[28];基本組成原理、指令系統(tǒng)及執(zhí)行介紹了計(jì)算機(jī)依賴數(shù)理邏輯和物理邏輯的本質(zhì)特性;非傳統(tǒng)計(jì)算模型主要從量子計(jì)算、分子計(jì)算、光計(jì)算等技術(shù)領(lǐng)域介紹未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢及其特征。這一模塊需要了解自動化技術(shù)與理念在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)中使用程序控制實(shí)現(xiàn)的發(fā)展過程。

計(jì)算理論及過程需要了解二進(jìn)制、ASCII、可計(jì)算問題、停機(jī)問題、計(jì)算復(fù)雜性等計(jì)算原理。二進(jìn)制作為計(jì)算機(jī)基本數(shù)據(jù)單位，采用0或1的數(shù)據(jù)類型表示兩種不同的狀態(tài)大大提高機(jī)器的抗干擾能力，提高可靠性[29]?？捎?jì)算問題、停機(jī)問題、計(jì)算復(fù)雜性等計(jì)算原理作為計(jì)算理論的分支是計(jì)算機(jī)科學(xué)的理論基礎(chǔ)之一，研究在不同的計(jì)算模型下哪些算法問題能夠被解決。這一部分內(nèi)容也是對計(jì)算機(jī)工作原理和過程的深入了解。至此，我們通過計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算原理等三大領(lǐng)域的學(xué)習(xí)對計(jì)算機(jī)的構(gòu)造、工作原理都有了基本的了解，這為后續(xù)操作計(jì)算機(jī)奠定了知識與技能基礎(chǔ)，可以說這一模塊的內(nèi)容屬于“先行組織者”，目的是促進(jìn)后續(xù)知識的學(xué)習(xí)。

算法（Algorithm）是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制。這一模塊也是計(jì)算思維的核心和靈魂所在。同一問題可用不同的算法解決，但是執(zhí)行效率卻有千差萬別，此節(jié)就是需要不僅了解經(jīng)典算法的實(shí)施步驟：基本算法、迭代、遞歸、排序、查找等，還要掌握算法的設(shè)計(jì)思路、具備算法的分析能力，才可以將任何問題以計(jì)算機(jī)視角去解決，才算具備計(jì)算思維能力。

程序設(shè)計(jì)模塊是算法模塊的表現(xiàn)載體。通過學(xué)習(xí)和應(yīng)用低級程序與高級程序，掌握算法的表現(xiàn)形式與技巧。這一模塊更多是學(xué)習(xí)編程中變量、常量、函數(shù)、其他語法的定義及規(guī)范，掌握三大程序結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，最終達(dá)到使用計(jì)算機(jī)對世間萬物進(jìn)行抽象與建模的意識和能力。前面介紹的谷歌計(jì)算思維課中就展現(xiàn)了不同學(xué)科中抽象與建模的過程。只不過作為高職學(xué)生，能力應(yīng)該不僅僅停留在理解抽象與建模，還應(yīng)該能用計(jì)算機(jī)展示。

Python語言作為專門一個模塊被提出來，也是因?yàn)榇髷?shù)據(jù)思維的興起。據(jù)IDC（國際數(shù)據(jù)公司）的估算，全球數(shù)據(jù)總量在2030年可以達(dá)到2500ZB（1ZB=1021字節(jié)），而這一數(shù)據(jù)在2009年僅為0.8ZB[30]。可見數(shù)據(jù)已經(jīng)作為信息技術(shù)時代的產(chǎn)物，并且這種產(chǎn)物給我們提供了認(rèn)識世界的新思維和新視角。在大數(shù)據(jù)時代，信息技術(shù)將成為變革者、引領(lǐng)者，引領(lǐng)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，Python語言作為杰出的新興軟件，其在工程、科學(xué)計(jì)算、文件管理、界面設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域均有豐富的擴(kuò)展庫，可以輕易完成各種高級任務(wù)，更是可以作為大數(shù)據(jù)分析的有力工具[31]，也是展現(xiàn)和培養(yǎng)數(shù)據(jù)思維的有效媒介。

軟件是指學(xué)習(xí)基于Windows操作系統(tǒng)為主的主流軟件的操作，例如辦公自動化軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、人工智能類軟件等。不僅需要掌握常用軟件的使用，還需要熟悉軟件的特性，并使其能方便學(xué)習(xí)和工作。真正使軟件操作為人而服務(wù)、為問題而服務(wù)。

4）課程組織與評價

根據(jù)布盧姆對知識的分類，我們可以看到不同類型的知識（事實(shí)性知識、概念性知識、程序性知識和元認(rèn)知知識）[32]支撐著計(jì)算思維的形成與培育，因此，多維的、多元的教學(xué)組織與評價需要融入課程中去。如圖1所示。

針對事實(shí)性知識與概念性知識，主要通過記憶和理解類的活動促進(jìn)學(xué)習(xí)，并且一般采用復(fù)述和復(fù)寫的形式檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成效;針對程序性知識，主要通過記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價等類型的活動促進(jìn)學(xué)習(xí)，采用實(shí)操練習(xí)的方式查漏補(bǔ)缺、更新知識體系;元認(rèn)知知識更注重知識的融會貫通和觸類旁通，能體現(xiàn)學(xué)習(xí)者將正在學(xué)習(xí)的知識構(gòu)建到已有知識體系的過程，最終實(shí)現(xiàn)自我知識聯(lián)結(jié)體系的更新和擴(kuò)充，因此，使用實(shí)操練習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)造的評價形式考量其學(xué)習(xí)成效。

4 結(jié)語

時代飛速演變，計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)凸顯得更為重要，同時也是未來社會所必備的素質(zhì)。本文借鑒了谷歌貼近生活的計(jì)算思維課程和哈佛具有完備知識體系的計(jì)算思維課程，集中融合了兩大經(jīng)典計(jì)算思維課程的精華，既突出項(xiàng)目為導(dǎo)向的課程形式，又借鑒布盧姆教育目標(biāo)分類理論重新梳理知識體系，將計(jì)算思維的培養(yǎng)落實(shí)到以項(xiàng)目為載體，以事實(shí)性知識、概念性知識、程序性知識、元認(rèn)知知識進(jìn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)的分類，構(gòu)建了由點(diǎn)及面，立體豐富的適宜高職學(xué)生學(xué)情的，符合其最近發(fā)展區(qū)的學(xué)習(xí)體系和課程實(shí)施建議。可以說，本文的研究也是基于前人已有研究成果的基礎(chǔ)進(jìn)行二次加工和反思形成的。具體的效果及適應(yīng)性還需要實(shí)踐的檢驗(yàn)，但是有一點(diǎn)可以肯定的是對于計(jì)算思維培育的研究還會不斷向具體化、可行化、適宜化的方向發(fā)展，只有明晰計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)，理清、完備其教學(xué)內(nèi)容，發(fā)掘其更適宜的教學(xué)模式才能實(shí)現(xiàn)培育出符合時代要求人才的遠(yuǎn)大愿景。

參考文獻(xiàn)：

[1] Papert S. Mindstorms： children， computers， and powerful ideas Basic Books[J]. Inc. New York， NY， 1980.

[2] Papert S. An exploration in the space of mathematics educations[J]. International Journal of Computers for Mathematical Learning， 1996， 1（1）： 95-123.

[3] Wing J M. Computational thinking[J]. Communications of the ACM， 2006， 49（3）：33-35.

[4] Bocconi S， Chioccariello A， Dettori G， et al. Developing computational thinking in compulsory education-Implications for policy and practice[R]. Joint Research Centre （Seville site）， 2016.

[5] 陳鵬，黃榮懷，梁躍，等. 如何培養(yǎng)計(jì)算思維 ——基于2006-2016年研究文獻(xiàn)及最新國際會議論文[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2018（1）：98-112.

[6] Abelson H. Computational Thinking， Computational Values， Computational Actions[R]. International Conference on Computational Thinking Education， 2017.

[7] Yang M. Why Is Computational Thinking Education Important as the Foundation for Innovation？[R]. International Conference on Computational Thinking Education， 2017.

[8] 唐培和，秦福利，唐新來.論計(jì)算思維及其教育[M].科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2018.

[9] 李廉.以計(jì)算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向深化大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（4）：7-11.

[10] 汪紅兵，姚琳，武航星，等.C語言程序設(shè)計(jì)課程中的計(jì)算思維探析[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（9）：59-62.

[11] 陸漢權(quán)，何欽銘，徐鏡春.基于計(jì)算思維的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（9）：55-58.

[12] 教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會計(jì)算思維教學(xué)改革宣言[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（7）：7-10，17.

[13] 董榮勝.《九校聯(lián)盟（ C9） 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》呼喚教育的轉(zhuǎn)型[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（10）：14-15.

[14] 李瑤.人才培養(yǎng)[J].職業(yè)技術(shù)教育，2017，38（17）：6.

[15] 劉瀟翰.教育部關(guān)于職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂與實(shí)施工作的指導(dǎo)意見[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/moe_953/201906/t20190618_386287.html.2019-06-11.

[16] 王少峰.信息技術(shù)課“問題驅(qū)動”的有效設(shè)計(jì)[J].上海教育科研，2014（2）：95-96.

[17] Google. computational thinking course[EB/OL]. https：//computationalthinkingcourse.withgoogle.com/course？use_last_location=true. 2018-01-04.

[18] 搜狐. 學(xué)生如何用Computational Thinking解決問題？[EB/OL].https：//m.sohu.com/a/152774480_374603. 2017-06-28.

[19] Harvard. CS50[EB/OL]. https：//cs50.harvard.edu.2020-01-11

[20] 唐大仕. 哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課CS50及其啟示[J].教育教學(xué)論壇，2019（39）：5-7.

[21] Harvard. CS50[EB/OL]. https：//ap.cs50.net/.2020-01-11.

[22] Harvard. CS50[EB/OL]. https：//cs50.harvard.edu/ap/2020/curriculum/.2020-01-11.

[23] 陳國良，董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（1）：7-11，32.

[24] 段躍興.計(jì)算思維下的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（19）：24-26.

[25] 張兆芹，陳守芳，等.職業(yè)教育中學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)方案探析[J].職教論壇，2016（3）：14-19.

[26] 愛因斯坦.相對論（經(jīng)典通讀）[M].北京出版社，2011.

[27] 陸申明，左志強(qiáng)，王林章.靜態(tài)程序分析并行化研究進(jìn)展[J].軟件學(xué)報(bào)，2020，31（5）：1243-1254.

[28] 黃鐵軍，余肇飛，劉怡俊.類腦機(jī)的思想與體系結(jié)構(gòu)綜述[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2019，56（6）：1135-1148.

[29] 廣西師范學(xué)院數(shù)學(xué)系計(jì)算數(shù)學(xué)教研組. 二進(jìn)制簡介[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會科學(xué)版，1978（3）：74-83.

[30] 沈陽，田浩，曾海軍.大數(shù)據(jù)時代的教育：若干認(rèn)識與思考——訪中國科學(xué)院院士梅宏教授[J].電化教育研究，2020，41（7）：5-10.

[31] 哈林頓.機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)[M].人民郵電出版社，2013.

[32] 安德林，索斯尼克.布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)：40年的回顧[M].華東師范大學(xué)出版社，1998.

[33] 盛群力，褚獻(xiàn)華.布盧姆認(rèn)知目標(biāo)分類修訂的二維框架[J].課程·教材·教法，2004（9）：90-96.

【通聯(lián)編輯：代影】