摘?要：在程序設(shè)計(jì)類專業(yè)技能課程的學(xué)習(xí)中，職校學(xué)生普遍存在著目標(biāo)不清、認(rèn)識(shí)不明、理解不易和畏難情緒嚴(yán)重等問題?；谛聲r(shí)代教育對(duì)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的要求展開理論研究，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是程序設(shè)計(jì)課程實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)，而跨學(xué)科融合教學(xué)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的突破口。因此，借助豐富的信息技術(shù)手段制訂教學(xué)方案，提高了學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)了學(xué)生的參與度、滿意度及愉悅度。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科教學(xué)；計(jì)算思維；程序設(shè)計(jì)課程

Abstract：In the study of program design professional skills，there are many problems in vocational school students，such as unclear goals，unclear understanding，difficult understanding and serious fear of difficulties.Based on the requirements of the new era education to improve students' core literacy，theoretical research is carried out，and it is found that cultivating students' computational thinking is the key point of the implementation of programming curriculum，and interdisciplinary integrated teaching is the breakthrough to achieve this goal.Therefore，with the help of rich information technology means to develop teaching programs，improve the learning effect，enhance students' participation，satisfaction and pleasure.

Keywords：Interdisciplinary teaching；Computational thinking；Program Design course

1 新時(shí)代人才培養(yǎng)的要求與價(jià)值取向

教育部確定了發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的一項(xiàng)重要舉措。我國在新一輪信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，也將計(jì)算思維列為信息技術(shù)課程的核心學(xué)科素養(yǎng)，“引導(dǎo)學(xué)生親歷計(jì)算思維過程”在課堂教學(xué)的變革中占有突出位置。計(jì)算思維教育已是當(dāng)前國際計(jì)算機(jī)領(lǐng)域廣為關(guān)注的一個(gè)重要概念，也是當(dāng)前信息技術(shù)教育研究的一個(gè)重要課題。程序設(shè)計(jì)作為信息技術(shù)學(xué)習(xí)中的一大難點(diǎn)，應(yīng)依據(jù)新理念及時(shí)改進(jìn)教學(xué)，助力學(xué)生的高質(zhì)量學(xué)習(xí)與全面發(fā)展。

2 職校學(xué)生程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)存在著諸多問題

2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)不清晰

“C語言程序設(shè)計(jì)”屬于專業(yè)技能核心課程，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，學(xué)生需具備從事本專業(yè)職業(yè)崗位所必需的程序設(shè)計(jì)基本知識(shí)、理論和技能，并具有程序設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的開發(fā)能力，進(jìn)而通過學(xué)業(yè)水平測(cè)試獲取全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)C語言合格證。由此一來，學(xué)生會(huì)片面地認(rèn)為“學(xué)習(xí)=考證”，目標(biāo)功利化導(dǎo)致學(xué)生接受知識(shí)的方式方法過于死板。但是，考證是學(xué)業(yè)要求，職業(yè)發(fā)展、素養(yǎng)提高與終身學(xué)習(xí)能力才是教育的深層價(jià)值所在。尤其是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)尚且薄弱時(shí)，程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)還需要逐步建立學(xué)生的高階思維，過于追求結(jié)果，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生遇難而退，止步不前。

2.2 專業(yè)認(rèn)識(shí)不明確

課程教材《C語言程序設(shè)計(jì)》按照江蘇省《學(xué)業(yè)水平測(cè)試考試大綱》的要求編寫，該教材中項(xiàng)目的設(shè)置雖然接近學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，但是不能激發(fā)他們的興趣，與學(xué)生的職業(yè)定位相關(guān)性弱，知識(shí)點(diǎn)向本專業(yè)工作內(nèi)容的遷移程度不高。中職階段的學(xué)生仍未脫離小學(xué)、初中階段學(xué)科學(xué)習(xí)的慣性思維，專業(yè)認(rèn)識(shí)與職業(yè)定位尚不明晰，這使得學(xué)生只是被動(dòng)地、機(jī)械地接受學(xué)校和老師所做的一切學(xué)習(xí)安排，主觀能動(dòng)性受到極大的限制，學(xué)習(xí)興趣相應(yīng)地有所抑制，這與職業(yè)教育提倡學(xué)生多實(shí)踐，有創(chuàng)新的教育目標(biāo)存在矛盾。

2.3 知識(shí)理解不容易

中職生學(xué)習(xí)能力相對(duì)較弱，主要體現(xiàn)在對(duì)知識(shí)的理解以及理論向?qū)嵺`的遷移上。學(xué)生對(duì)專業(yè)課內(nèi)容幾乎都是第一次接觸，在程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)過程中兩極分化現(xiàn)象嚴(yán)重。例如，通過教學(xué)內(nèi)容編排和活動(dòng)的組織，個(gè)別同學(xué)能迅速獲取知識(shí)要點(diǎn)，達(dá)到“頓悟”的狀態(tài)，而相應(yīng)地，一部分同學(xué)通過反復(fù)探索仍無法在知識(shí)間建立關(guān)聯(lián)，如何使兩者互“利”共贏，并在計(jì)算思維的觸發(fā)下，漸漸主動(dòng)、共同生成科學(xué)有效的學(xué)習(xí)機(jī)制，進(jìn)而專業(yè)課間的學(xué)習(xí)和知識(shí)應(yīng)用上形成聯(lián)動(dòng)，是本研究關(guān)注的焦點(diǎn)。

2.4 畏難情緒很嚴(yán)重

中考后進(jìn)入職校的學(xué)生自我效能感較弱，畏難情緒是普遍存在的，故而要從學(xué)生易消化、接受快的方面入手，潛移默化，攻其不備，逐步增強(qiáng)他們的自我效能感，提升其學(xué)習(xí)獲得感與專業(yè)素養(yǎng)，將工匠精神的塑造融入日常。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1 面向計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)

計(jì)算思維是以計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的學(xué)科方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)，通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，并可遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中的一種學(xué)科思維。面對(duì)世界各國遭遇的各種環(huán)境、生態(tài)、能源、安全、經(jīng)濟(jì)、政治等諸多復(fù)雜問題，培養(yǎng)跨領(lǐng)域思考、具有高度理性與客觀、以問題解決為導(dǎo)向的復(fù)合型人才已經(jīng)是大勢(shì)所趨［1］。國外計(jì)算思維的應(yīng)用研究也聚焦于計(jì)算思維的教育過程，應(yīng)用層次涵蓋了K-12到高等教育的所有學(xué)段，但主要集中在K-12階段［2］。目前國外在探討如何促進(jìn)與評(píng)估計(jì)算思維發(fā)展的實(shí)際問題時(shí)，更加關(guān)注K-12階段。國內(nèi)自核心素養(yǎng)正式提出以來，計(jì)算思維培養(yǎng)的研究層次逐步從高等教育聚焦到基礎(chǔ)教育上來。從內(nèi)容上看，高等教育針對(duì)如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不僅探索了以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)有效改革的相關(guān)模式、策略、方法與實(shí)踐等，而且還從宏觀層面探討了在高等教育階段開展計(jì)算思維教育的相關(guān)對(duì)策與實(shí)施的有效路徑。而初中等教育主要通過教學(xué)實(shí)踐探究，促進(jìn)計(jì)算思維的生成，提升核心素養(yǎng)，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。

3.2 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)

當(dāng)前，國外計(jì)算思維研究的重心已轉(zhuǎn)向如何促進(jìn)與評(píng)估計(jì)算思維發(fā)展的實(shí)際問題上。關(guān)于如何促進(jìn)計(jì)算思維的落地，雖然學(xué)者們一致認(rèn)為應(yīng)在具體的教學(xué)中推進(jìn)，但對(duì)于在教學(xué)中是把計(jì)算思維視為一般學(xué)科、學(xué)科專業(yè)還是多學(xué)科專題的問題尚未達(dá)成共識(shí)。此外，需要在教學(xué)中培養(yǎng)的思維并不僅有計(jì)算思維，還有正在形成的其他思維。對(duì)此，計(jì)算思維的倡導(dǎo)者指出，雖然計(jì)算思維與數(shù)學(xué)、工程和設(shè)計(jì)思想共享元素，并且利用了其他思維方式的相關(guān)框架，但計(jì)算思維以其獨(dú)特的方式對(duì)其他思維技能進(jìn)行了擴(kuò)展［3］。關(guān)于課程的選擇，國外相關(guān)的研究主要聚焦于計(jì)算機(jī)編程或計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)的課程，但也有少量的研究涉及英語、數(shù)學(xué)、語言藝術(shù)等課程。

近年來，隨著關(guān)注中小學(xué)計(jì)算思維教育學(xué)者的增多，研究層次在中小學(xué)教育的文獻(xiàn)數(shù)量也有所增加。這些研究也聚焦于如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不同的是它們更側(cè)重于在信息技術(shù)課程中探索培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的有效教學(xué)模式、方法與策略。

3.3 基于跨學(xué)科融合教學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)

國外之所以聚集在K-12階段，是因?yàn)樵S多學(xué)者與教育界人士認(rèn)為，計(jì)算思維這種“多元抽象的思維”可從計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)展到所有學(xué)科，為分析和開發(fā)能夠通過計(jì)算方法解決的問題提供一種獨(dú)特的方法，理應(yīng)成為K-12學(xué)生的基本要求［4］。更為重要的是，計(jì)算思維與培養(yǎng)學(xué)生21世紀(jì)核心競(jìng)爭(zhēng)力在許多方面是一致的，譬如創(chuàng)造力、批判性思維與問題解決等。隨著計(jì)算思維被視為科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)（STEM）學(xué)科的核心，許多教育工作者都深刻認(rèn)識(shí)到，培養(yǎng)K-12階段學(xué)生的計(jì)算思維有助于學(xué)生能夠盡早地使用計(jì)算思維，更好地解決現(xiàn)實(shí)世界中遇到的各種問題。

國內(nèi)研究中最早實(shí)施跨學(xué)科計(jì)算思維教學(xué)的學(xué)者是北京大學(xué)的李曉明教授，他以社會(huì)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)的若干經(jīng)典問題為背景，以應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念為語言，向?qū)W生展示了一種交叉學(xué)科尤其是計(jì)算思維在社會(huì)科學(xué)中運(yùn)用的廣闊圖景［5］。復(fù)旦大學(xué)的徐迎曉博士探討了在跨學(xué)科課堂中開展統(tǒng)一的、結(jié)合學(xué)生各自學(xué)科的計(jì)算思維練習(xí)形式，結(jié)合跨學(xué)科的通識(shí)教育課程，通過設(shè)計(jì)統(tǒng)一的練習(xí)，使不同學(xué)科的學(xué)生都能夠結(jié)合自己的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算思維特定方面的訓(xùn)練，并實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的相互啟發(fā)［6］。近年來，從基礎(chǔ)教育領(lǐng)域越來越多的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，跨學(xué)科融合教學(xué)能夠通過促進(jìn)學(xué)生建立計(jì)算思維，從而提高其問題解決能力。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

4.1 教學(xué)分析

授課對(duì)象為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（無人機(jī)）專業(yè)的五年制高職一年級(jí)學(xué)生，基于調(diào)查和訪談發(fā)現(xiàn)，其在入校前計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)較差，編程經(jīng)驗(yàn)全部為零。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，能夠讀懂基本結(jié)構(gòu)的程序代碼，95%以上的同學(xué)能夠使用基本的C語言元素和結(jié)構(gòu)編寫簡(jiǎn)單的程序。在日常教學(xué)與管理中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)無人機(jī)專業(yè)課有著極大的興趣，并且在職業(yè)規(guī)劃上有所偏向，因此與該門課程的任課老師展開協(xié)同備課，實(shí)施跨學(xué)科融合。此外，傳統(tǒng)課堂中講練結(jié)合的方法難以促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，故而借助豐富的信息技術(shù)手段，使得學(xué)生思維可視化，感知理解的發(fā)生。

4.2 教學(xué)實(shí)施

“數(shù)組”是C語言學(xué)習(xí)中的一大難點(diǎn)，“一維數(shù)組”屬于教材《數(shù)組與字符串》中的一個(gè)教學(xué)單元，旨在使學(xué)生理解C語言中數(shù)組的概念，掌握其使用方法，進(jìn)而建立批量化處理思想，為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生深造大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供底層認(rèn)知。計(jì)算思維解決問題一般有四個(gè)基本步驟：分解、抽象、模擬和算法。本文以一維數(shù)組的學(xué)習(xí)展開論述，以計(jì)算思維建立的主要環(huán)節(jié)為線索，切實(shí)探究跨學(xué)科融合教學(xué)中生成計(jì)算思維的具體實(shí)施策略，針對(duì)性地化解學(xué)生的學(xué)習(xí)難題。

4.2.1 情境導(dǎo)入，分解問題

在計(jì)算思維建立過程中，“分解”是指將一個(gè)問題拆分成幾個(gè)可執(zhí)行的操作步驟。通過觀看“無人機(jī)點(diǎn)亮夜空 向建黨百年獻(xiàn)上真摯祝?！钡恼鸷骋曨l，在融入課程思政的同時(shí)，創(chuàng)設(shè)無人機(jī)編隊(duì)形的跨學(xué)科專業(yè)情境，與學(xué)生當(dāng)前所學(xué)的無人機(jī)模擬操作聯(lián)系起來。思考問題，已有矩陣列隊(duì)有什么樣的局限性？以問題為橋梁，將條件語句和數(shù)組這兩個(gè)前后知識(shí)巧妙關(guān)聯(lián)。學(xué)生能夠在理解的基礎(chǔ)上，順利地將大項(xiàng)目分解為小步驟，在問題界定中融入知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)自然過渡，銜接學(xué)習(xí)內(nèi)容，并體現(xiàn)出程序設(shè)計(jì)的優(yōu)化理念。

跨學(xué)科的情境設(shè)置有利于學(xué)生進(jìn)行問題分解，將虛擬抽象的程序代碼跟真實(shí)可觸的無人機(jī)操作建立了思維聯(lián)結(jié)。

4.2.2 概念提取，抽象要素

計(jì)算思維中“抽象”是指提取現(xiàn)實(shí)問題中的關(guān)鍵概念，并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)科學(xué)中具體的可執(zhí)行要素。這一過程主要實(shí)現(xiàn)問題的化繁為簡(jiǎn)，在程序設(shè)計(jì)中用代碼元素來表示問題的關(guān)鍵概念。通過微課展示，無人機(jī)列隊(duì)與數(shù)組矩陣可以在視覺上進(jìn)行直觀的對(duì)應(yīng)、轉(zhuǎn)換。無人機(jī)點(diǎn)位可以抽象成數(shù)組中的元素，學(xué)生可利用課前自主學(xué)習(xí)的命令，將元素按照順序保存在數(shù)組中，完成“數(shù)組的定義、初始化”這一教學(xué)重點(diǎn)。

在新知識(shí)學(xué)習(xí)初期，“抽象”思維的水平取決于學(xué)生對(duì)概念的理解程度，利用更加具象化的內(nèi)容來降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，將高度概括的計(jì)算機(jī)術(shù)語表征為學(xué)生易接受的事物。

4.2.3 規(guī)律對(duì)比，模擬方法

“模擬”是指預(yù)測(cè)問題發(fā)生的規(guī)律，并找出符合這個(gè)規(guī)律的模式來進(jìn)行測(cè)試。使用動(dòng)畫演示一維數(shù)組引用的原理，帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在輸入輸出時(shí)，數(shù)組引用的規(guī)律——一般情況下，與for循環(huán)結(jié)合使用。根據(jù)學(xué)生在無人機(jī)實(shí)操課上的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，vlog記錄無人機(jī)排列隊(duì)伍實(shí)況，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在入場(chǎng)和出場(chǎng)時(shí)具有“結(jié)構(gòu)固定”的規(guī)律。利用這兩個(gè)模式的相通點(diǎn)，在數(shù)組引用時(shí)采取for循環(huán)的方法模擬無人機(jī)的進(jìn)場(chǎng)與出場(chǎng)。

4.2.4 分析結(jié)構(gòu)，形成算法

計(jì)算思維生成中的“算法”這一環(huán)節(jié)是指創(chuàng)建一個(gè)機(jī)制，其中包含了能夠解決同一模式相似問題的可重復(fù)執(zhí)行的具體步驟。算法的形成是C語言程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)、痛點(diǎn)、堵點(diǎn)。經(jīng)過以上環(huán)節(jié)的鋪墊，完成向“算法”的轉(zhuǎn)化以及“算法思想”的遷移是發(fā)展學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的一大飛躍。無人機(jī)操控課程可見可操控，但較難激發(fā)學(xué)生思考，學(xué)習(xí)的深度不足。因此，利用無人機(jī)課程的“形”與“實(shí)”來攻克C語言程序設(shè)計(jì)的“道”與“虛”，通過實(shí)操及視頻記錄發(fā)現(xiàn)規(guī)律，使用在線協(xié)作工具Processon，通過小組合作的方式將規(guī)律用思維導(dǎo)圖（流程圖）的形式表示出來，并用程序語言描述，加以比對(duì)，進(jìn)而形成算法。結(jié)合算法“反哺”無人機(jī)操控模擬，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。

在協(xié)作學(xué)習(xí)中，學(xué)生參與度提高明顯是由于對(duì)信息化手段的好奇心，并且使用工具可以認(rèn)可每一位學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的點(diǎn)滴付出，而非以最終結(jié)果的正誤“一錘定音”，這樣學(xué)生能更容易感受到學(xué)習(xí)的發(fā)生。

4.3 教學(xué)效果

“空間展示”“動(dòng)態(tài)變化”“現(xiàn)象模擬”……這些跨學(xué)科學(xué)習(xí)不僅有助于學(xué)生掌握多學(xué)科的知識(shí)和技能，更能提供豐富的知覺刺激來促進(jìn)其發(fā)散思維、拓寬眼界，在“一技之長(zhǎng)”的基礎(chǔ)上，逐漸邁向高素質(zhì)提升。根據(jù)作品檔案袋分析法的結(jié)果顯示，從縱向（與往屆學(xué)生相比）與橫向（與同屆學(xué)生相比）兩方面來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果均有顯著提高。同時(shí)，在課堂教學(xué)觀察中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度、滿意度及愉悅度均有所增強(qiáng)，在練中思、做中學(xué)，實(shí)現(xiàn)了技能的有意義學(xué)習(xí)目標(biāo)。

結(jié)語

在新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展的背景下，職教人才所需的不僅是專業(yè)技能上的高度，更要具備多元化跨領(lǐng)域的廣度與深度?？鐚W(xué)科融合教學(xué)的方式通過更為現(xiàn)實(shí)且系統(tǒng)的問題解決，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)之初明確了符合自身認(rèn)知水平的學(xué)習(xí)目標(biāo)，激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)識(shí)所學(xué)專業(yè)，用學(xué)生的興趣點(diǎn)降低其畏難情緒。同時(shí)，在建立計(jì)算思維的基礎(chǔ)上，有效提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解水平，在教學(xué)引導(dǎo)下完成內(nèi)容的意義建構(gòu)，在潛移默化中實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

參考文獻(xiàn)：

［1］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(huì)議論文［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2018（1）：98-112.

［2］FilizK，YaseminG，VolkanK.A Framework for Computational Thinking Based on a Systematic Research Review［J］.Baltic Journal of Modern Computing，2016（3）：583-596.

［3］LeeI，MartinF，DennerJ，etal.Computational Thinking for Youth in Practice［J］.AcmInroads，2011（1）：32-37.

［4］HeintzF，MannilaL，F(xiàn)arnqvistT.A Review of Models for Introducing Computational Thinking，Computer Scienceand Computing in K-12 Education［C］.Frontiersin Education Conference，2016：1-9.

［5］李曉明.跨學(xué)科計(jì)算思維教學(xué)的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐淺談［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2011（11）：4-5.

［6］徐迎曉，李妍.跨學(xué)科課堂的計(jì)算思維練習(xí)［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2014，36（A2）：46-48.

基金項(xiàng)目：南京市第十一期個(gè)人課題“程序設(shè)計(jì)課程跨學(xué)科融合教學(xué)研究——以C語言教學(xué)為例”（項(xiàng)目編號(hào)：Aq3175）

作者簡(jiǎn)介：王云樓（1992—?），女，河南洛陽人，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)教學(xué)、信息技術(shù)與教育應(yīng)用。