張彪

摘要：本文針對(duì)目前中職信息技術(shù)課程教學(xué)存在核心素養(yǎng)關(guān)注低、課程結(jié)構(gòu)缺乏科學(xué)性等不足，提出了以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的信息技術(shù)課程圖形化教學(xué)模式。為驗(yàn)證該模式的有效性，作者將其應(yīng)用于“Python語言程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)與過程中，實(shí)踐表明，該教學(xué)模式在提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，還能有效培養(yǎng)其計(jì)算思維。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;游戲法教學(xué);教學(xué)策略;信息技術(shù)課程

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2022）14-0110-03

導(dǎo)入

教育部2020年頒布的《中等職業(yè)學(xué)校信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2020版）》，明確提出“中等職業(yè)學(xué)校信息技術(shù)課程學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面”。[1]而Python以其語法簡(jiǎn)潔、易入門等特點(diǎn)，被逐步納入各學(xué)段的教學(xué)內(nèi)容體系，Python也因此被逐漸賦予培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重任。

信息技術(shù)課程教學(xué)過程中的難點(diǎn)

筆者擔(dān)任的是烹飪專業(yè)的信息技術(shù)教學(xué)工作，根據(jù)多年的實(shí)踐及研究，筆者發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在以下問題：①授課方式傳統(tǒng)。在教學(xué)過程中，教師只注重軟件的操作，忽略核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。②教學(xué)情境抽象且不真實(shí)，與學(xué)生的知識(shí)背景關(guān)聯(lián)不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生參與度較低。③程序語言、語法抽象，生澀難懂，學(xué)生很難理解。④課程間存在互相割裂的矛盾，忽視對(duì)學(xué)生遷移學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

針對(duì)以上不足，筆者以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心，以邏輯思維能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以學(xué)生專業(yè)為背景，運(yùn)用理實(shí)一體化的方法展開教學(xué)，提出了以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的信息技術(shù)課程圖形化教學(xué)模式，以期提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效培養(yǎng)其運(yùn)用和遷移計(jì)算思維的能力。

計(jì)算思維圖形化編程教學(xué)策略的構(gòu)建和實(shí)施

1.信息技術(shù)課程圖形形象化理論基礎(chǔ)

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在原有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在一定的社會(huì)文化情境中，主動(dòng)對(duì)外部信息進(jìn)行加工處理、建構(gòu)知識(shí)意義的過程。[2]教師建立帶有真實(shí)體驗(yàn)的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，以小組合作的形式完成課程理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能訓(xùn)練，這樣不僅能使學(xué)生成為知識(shí)建構(gòu)的主體，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)專注度。

2.教學(xué)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在“Python語言程序設(shè)計(jì)”課程中，抽象的知識(shí)點(diǎn)往往讓教師難以講解、學(xué)生難以理解，因此如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，讓學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)是一大難題。筆者以高一年級(jí)的73名學(xué)生為教學(xué)對(duì)象，以“Python語言程序設(shè)計(jì)”4.2節(jié)“程序的分支結(jié)構(gòu)”為例，對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，將學(xué)科專業(yè)知識(shí)和信息技術(shù)知識(shí)通過游戲引入，以問題為向?qū)В谟螒蛑袑ふ覍W(xué)科知識(shí)點(diǎn)和編程邏輯關(guān)系的相似性，通過理實(shí)結(jié)合的手段讓知識(shí)的理解過程更加形象化。

如圖1所示，在“圖形化教學(xué)模式”教學(xué)架構(gòu)中，由外而內(nèi)依次分為轉(zhuǎn)化層、教學(xué)方法層和計(jì)算思維層。轉(zhuǎn)化層貫穿于整個(gè)信息技術(shù)課程，使專業(yè)知識(shí)與信息技術(shù)之間形成了相互融通、相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，以專業(yè)思維幫助學(xué)生理解信息技術(shù)知識(shí)，以計(jì)算思維幫助學(xué)生解決專業(yè)問題。教學(xué)方法層是在專業(yè)知識(shí)與信息技術(shù)融通轉(zhuǎn)化框架下，以游戲化教學(xué)、思維導(dǎo)圖教學(xué)、問題導(dǎo)向教學(xué)等教學(xué)方法為支撐，開展以計(jì)算思維培養(yǎng)為核心的課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。計(jì)算思維層是“圖形形象化教學(xué)模式”教學(xué)架構(gòu)的核心，計(jì)算思維細(xì)分為合作能力、創(chuàng)新能力、批判思維、問題解決能力、算法思維等。

3.教學(xué)策略——教師行為

“程序的分支結(jié)構(gòu)”涉及條件判斷、選擇處理等邏輯操作，需要用計(jì)算思維對(duì)問題進(jìn)行思考、解答。筆者根據(jù)if-else函數(shù)的運(yùn)用方法，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容將項(xiàng)目明確為設(shè)置、單分支結(jié)構(gòu)、二分支結(jié)構(gòu)、多分支結(jié)構(gòu)、判斷條件及組合五個(gè)部分。情境設(shè)置是聯(lián)系學(xué)生背景知識(shí)與當(dāng)前知識(shí)的關(guān)鍵，各分支結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，判斷條件及組合是后續(xù)的知識(shí)補(bǔ)充。

（1）設(shè)計(jì)互動(dòng)游戲

筆者的教學(xué)對(duì)象為烹飪專業(yè)的高一中職學(xué)生，他們已有一定的烹飪實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，因此選擇烹飪菜肴作為切入點(diǎn)，用烹調(diào)過程來比喻分支結(jié)構(gòu)函數(shù)的運(yùn)行過程，將學(xué)生已有的判斷、選擇知識(shí)遷移到信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)中，提升學(xué)生的興趣，降低學(xué)習(xí)難度。

一條魚不同部位的烹飪方式是學(xué)生的專業(yè)課程《中餐爐臺(tái)技術(shù)》中的一部分。這里用一條魚的烹飪部位選擇，以及明確不同的部位要用不同的烹飪手法來實(shí)現(xiàn)選擇后就不能再繼續(xù)選用的原則。

在進(jìn)行if函數(shù)的課程引入設(shè)計(jì)過程中，筆者設(shè)置了以下場(chǎng)景。

引入：兩人一個(gè)組，用一條魚進(jìn)行一分為二（魚頭、魚身）的抓鬮游戲，每個(gè)小組只能一個(gè)人抽簽。

問題：抽簽一次可以確定每個(gè)人的烹制菜肴嗎？

（2）游戲歸納總結(jié)

教師對(duì)互動(dòng)游戲進(jìn)行總結(jié)，以流程圖或思維導(dǎo)圖梳理游戲脈絡(luò)，幫助學(xué)生形成解決問題的思路。同時(shí)，要求學(xué)生畫出以魚切分與烹制方式和成績(jī)分布為對(duì)比的圖例（如圖2），或者繪制思維導(dǎo)圖。

（3）知識(shí)體系構(gòu)建

教師需要以信息技術(shù)知識(shí)對(duì)構(gòu)建的思維導(dǎo)圖或流程圖進(jìn)行內(nèi)容替代，形成知識(shí)轉(zhuǎn)化。知識(shí)體系的構(gòu)建需要內(nèi)化的過程，也需要實(shí)際訓(xùn)練，為了讓知識(shí)更容易被學(xué)生理解，并實(shí)現(xiàn)更深入的學(xué)習(xí)，筆者以“程序的分支結(jié)構(gòu)”為例展開課程的深入學(xué)習(xí)。

引入：三人一個(gè)小組，同時(shí)將魚分成三部分，第一個(gè)人開始抽簽，如果抽到魚頭，則烹飪魚頭豆腐湯。

問題：現(xiàn)在剩下的兩個(gè)鬮，可以確定剩下的兩位同學(xué)烹制什么菜肴嗎？不行，只能繼續(xù)抽簽。

思考：分成三份后，需要進(jìn)行幾次判斷？

教師將各項(xiàng)目分解成若干個(gè)子任務(wù)，分析各子任務(wù)的特性，判斷其適合培養(yǎng)計(jì)算思維的哪一維度，并據(jù)此設(shè)置恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動(dòng)。任務(wù)可針對(duì)計(jì)算思維的某一維度進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以融合多個(gè)維度。這里還是以成績(jī)判斷為例和一條魚不同部位的不同烹飪方式進(jìn)行對(duì)比，圖形化相似模型如圖3所示。

（4）學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐

教師講解相關(guān)信息技術(shù)知識(shí)并演示，學(xué)生在實(shí)踐過程中重在理解：為什么這樣做？這樣做的前提是什么？采樣數(shù)據(jù)和定義數(shù)據(jù)之間是什么樣的關(guān)系？

在學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，除了要求學(xué)生完成學(xué)科階段性作業(yè)之外，筆者還設(shè)置了相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制和小組互助機(jī)制。獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制：學(xué)生完成任務(wù)并在前十名提交，由教師確認(rèn)正確后給予階梯式加分;小組互助機(jī)制：當(dāng)課堂任務(wù)完成后，在征得教師同意后，學(xué)生可以離開座位輔導(dǎo)其他同學(xué)。

（5）內(nèi)固知識(shí)體系

在學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上，提出具有一定難度的問題，要求以課堂作業(yè)的形式完成，進(jìn)而幫助學(xué)生理解消化知識(shí)，并形成主動(dòng)解決問題的能力。

學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程中，運(yùn)用計(jì)算思維的方法分析和解決問題，并思考該方法如何遷移應(yīng)用至其他領(lǐng)域;教師引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，解答學(xué)生所反饋的問題，并觀察、記錄學(xué)生在活動(dòng)中的行為和表現(xiàn)。

（6）總結(jié)教學(xué)知識(shí)

教師挑選部分學(xué)生提交的作品，讓其演示和講解，其他學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后由教師進(jìn)行課堂總結(jié)評(píng)價(jià)。

4.學(xué)生能力培養(yǎng)

對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①學(xué)生以小組為單位開展互動(dòng)游戲，而互動(dòng)游戲是結(jié)合學(xué)生自身專業(yè)而設(shè)計(jì)，因此，在互動(dòng)游戲過程中能更好地培養(yǎng)學(xué)生的合作能力。②學(xué)生積極參與到教師主導(dǎo)的思維導(dǎo)圖繪制中，明晰游戲條理，培養(yǎng)了算法思維;利用游戲與思維導(dǎo)圖階段梳理的脈絡(luò)，自主構(gòu)建解決問題的思路，培養(yǎng)了主動(dòng)解決問題的能力。③分享交流過程培養(yǎng)了學(xué)生的批判思維和創(chuàng)新能力。

5.總結(jié)評(píng)價(jià)

本教學(xué)模式注重對(duì)學(xué)生計(jì)算思維掌握程度的評(píng)價(jià)。一方面對(duì)學(xué)生提交的作業(yè)代碼進(jìn)行評(píng)估，如分析學(xué)生編寫的“if-else”語句作業(yè)，評(píng)判其運(yùn)用計(jì)算思維進(jìn)行頂層分析的能力，以及通過編寫代碼來解決問題的能力;另一方面對(duì)學(xué)生在活動(dòng)中的行為和表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估，如在“if-else-else語句的使用”中學(xué)生需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成任務(wù)，但有的學(xué)生合作能力較強(qiáng)，善于與他人協(xié)同完成任務(wù)。教師要詳細(xì)記錄組員的行為，才能更客觀、全面地進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)。

教學(xué)成效

筆者提出的圖形化教學(xué)模式將計(jì)算思維培養(yǎng)融入教學(xué)的各環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)踐，在確保學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，還能提升其運(yùn)用和遷移計(jì)算思維的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.關(guān)于發(fā)布《中等職業(yè)學(xué)校數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》等5門課程標(biāo)準(zhǔn)的公告[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/s5743/s5744/A07/202001/t20200120_416131.html.

[2]何克抗.建構(gòu)主義──革新傳統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)（上）[J].電化教育研究，1997（03）：3-9.