關(guān)鍵詞：計算思維培養(yǎng)；DOK深度學(xué)習(xí)；教學(xué)設(shè)計；教學(xué)高效性；中職

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）28-0160-04

0 引言

在快速發(fā)展的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和全球互聯(lián)的計算機(jī)時代，人們的生活和思維方式被深深地影響著。計算思維作為人類科學(xué)思維的重要組成部分，涵蓋著問題解決、數(shù)據(jù)分析、創(chuàng)新設(shè)計等多個領(lǐng)域的思維能力，其培養(yǎng)已然成為社會人才競爭的重要抓手[1]。中職院校作為提升社會技能水平和培養(yǎng)各行各業(yè)合格人才的關(guān)鍵平臺，在這個背景下發(fā)揮著重要作用。2020 年，我國《中等職業(yè)學(xué)校信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱“新課標(biāo)”） [2]明確將計算思維定義為學(xué)科核心素養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)育人目標(biāo)與新時代學(xué)生需求的統(tǒng)一發(fā)展。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)課程不再僅追求知識技能的習(xí)得，而是更注重將思維過程與技術(shù)工具相結(jié)合，形成在技術(shù)支持下的問題解決過程與方法，以促進(jìn)學(xué)生思維模式和核心素養(yǎng)的發(fā)展。

傳統(tǒng)的知識導(dǎo)向課堂教學(xué)已無法滿足新課標(biāo)所強(qiáng)調(diào)的素質(zhì)發(fā)展導(dǎo)向育人目標(biāo)[3-4]，改變原有教學(xué)方式是發(fā)展學(xué)生計算思維的關(guān)鍵所在。深度學(xué)習(xí)作為一種新的教育理念[5]，旨在通過對知識進(jìn)行高度組織和深度加工來培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。在中職信息技術(shù)教學(xué)活動中，這種高階思維體現(xiàn)為計算思維。因此，深度學(xué)習(xí)是發(fā)展學(xué)iFtfVaFeLNWnYVMb/qzdrA==生計算思維的重要途徑。深度學(xué)習(xí)的最終實(shí)現(xiàn)需要依托課堂教學(xué)方式的改革[6]。美國教育評價專家Webb為表征學(xué)生的深度學(xué)習(xí)認(rèn)知水平，于1997年提出了DOK（Depth of Knowledge） 模型[7]。近年來，隨著教育改革的不斷推進(jìn)，DOK模型已被視為教育領(lǐng)域中的重要教學(xué)設(shè)計工具，用以促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)和培養(yǎng)高階思維能力[8]。

本研究綜合考慮新課標(biāo)對學(xué)生深度學(xué)習(xí)和計算思維的發(fā)展要求，深入理解計算思維、深度學(xué)習(xí)和DOK模型的內(nèi)涵，構(gòu)建了基于計算思維培養(yǎng)的DOK 深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計模型。同時，以中職網(wǎng)頁設(shè)計課程為例進(jìn)行案例研究，旨在有效地發(fā)展學(xué)生計算思維，幫助他們更好地應(yīng)對未來的職業(yè)發(fā)展，并為中職院校的課堂教學(xué)設(shè)計提供參考。

1 核心概念

1.1 計算思維

2006年，周以真教授在美國《Communications ofthe ACM》期刊中首次提出了計算思維的完整定義，自此引發(fā)了計算思維研究熱潮。周教授認(rèn)為：計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及理解人類行為等涵蓋廣泛計算機(jī)科學(xué)范疇的一系列思維活動[9]。隨后，學(xué)者們從不同角度給出計算思維定義，擇其共識：計算思維是一種獨(dú)特的解決問題過程，是需要系統(tǒng)培養(yǎng)、科學(xué)鍛煉的一種思維方式，其中蘊(yùn)含了不同的思維要素。由此可知，計算思維培養(yǎng)與問題解決過程密切相關(guān)。

在郁曉華副教授[10]的研究中，計算思維子能力被提煉為：問題識別與分解能力、抽象建模能力、算法設(shè)計能力、自動化能力、問題遷移能力和計算觀念，結(jié)合新課標(biāo)對計算思維的概述，我們將計算思維問題解決流程概括為界定問題、抽象建模、算法設(shè)計、程序自動化和優(yōu)化、遷移應(yīng)用五要素。將計算思維要素融入教學(xué)能夠為學(xué)生提供系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化的解決問題方法。這種思維方式有助于學(xué)生高效處理問題，提高問題解決的效率，同時培養(yǎng)和發(fā)展他們自身的計算思維能力。

1.2 深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)理念是由美國學(xué)者M(jìn)arton和Saljo[11]于1976年在他們對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的實(shí)驗研究基礎(chǔ)上，針對孤立記憶和簡單理解的淺層學(xué)習(xí)而提出來的[12-13]。之后，Smith[14]、Eric[15]等的研究強(qiáng)調(diào)認(rèn)知策略和認(rèn)知技能的重要性，主張采用多樣化的學(xué)習(xí)方法，并通過深入分析和處理學(xué)習(xí)過程以實(shí)現(xiàn)知識的深度認(rèn)知。2005年，何玲等[16]在國內(nèi)率先開啟了深度學(xué)習(xí)研究，強(qiáng)調(diào)以理解為前提，通過整合認(rèn)知結(jié)構(gòu)和知識遷移應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)問題解決。何克抗[5]、胡航等[17]專注于建立深度學(xué)習(xí)理論框架，通過系統(tǒng)研究概念、過程和作用等方面，指出深度學(xué)習(xí)有助于培養(yǎng)高階思維和深層認(rèn)知能力。劉哲雨等將深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵定義為：“深度學(xué)習(xí)是一種以深度理解為起點(diǎn)、以新情境中的遷移為導(dǎo)向、以解決復(fù)雜問題和發(fā)展高階思維為目標(biāo)的學(xué)習(xí)方式[18]。”

各個學(xué)者對深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵的界定均有所區(qū)別，但都強(qiáng)調(diào)深度學(xué)習(xí)的這些特征：（1） 知識的綜合運(yùn)用、分析與評價，而不僅僅是簡單地記憶和應(yīng)用。（2） 知識與實(shí)踐的相互作用。要求學(xué)生親自踐行，通過實(shí)際問題的解決完成知識建構(gòu)與遷移應(yīng)用。（3） 深度學(xué)習(xí)幫助發(fā)展學(xué)生的高階思維與深層認(rèn)知能力。

與傳統(tǒng)的教學(xué)理念相比，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生思維的培養(yǎng)，將知識在課堂中的地位降低，著重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用高階思維解決問題，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)科知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，并掌握學(xué)科的本質(zhì)和方法。計算思維作為學(xué)生必備的高階思維之一，其培養(yǎng)目標(biāo)與基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)理念存在著內(nèi)在的耦合性。

1.3 教學(xué)設(shè)計工具：知識深度（DOK）模型

DOK模型被分為四個層級，每個層級代表著學(xué)生對學(xué)科知識的不同認(rèn)知水平，如表1 所示。其中DOK1、DOK2與淺層學(xué)習(xí)相對應(yīng)，DOK3、DOK4與深度學(xué)習(xí)相對應(yīng)[19]。通過分析DOK模型各個層次的含義與模塊內(nèi)容，不難發(fā)現(xiàn)，利用DOK模型進(jìn)行教學(xué)設(shè)計能夠更有效地將知識點(diǎn)分級整合到課程設(shè)計中，指導(dǎo)學(xué)生逐步從表面到深層次進(jìn)行思考，實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式的深度思考。DOK模型在教學(xué)設(shè)計中幫助教師設(shè)計層次不同的問題和任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生不同層次學(xué)習(xí)和思維能力的培養(yǎng)，同時協(xié)助評估學(xué)生知識內(nèi)容的掌握程度，以實(shí)時改進(jìn)教學(xué)設(shè)計，提高教學(xué)效果。

2 基于計算思維培養(yǎng)的DOK 深度學(xué)習(xí)模型教學(xué)路徑探究

計算思維存在著難以在單個知識點(diǎn)講解或理論層面的應(yīng)用中形成的問題，其培養(yǎng)需要大量知識點(diǎn)的交織學(xué)習(xí)和應(yīng)用以及實(shí)踐操作，故選擇操作性極強(qiáng)的項目式教學(xué)來組織課堂。而程序化的計算思維問題解決流程是一個從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐應(yīng)用的完整環(huán)節(jié)，能夠為教師提供教學(xué)框架，引導(dǎo)學(xué)生分析和解決問題，促進(jìn)學(xué)生計算思維培養(yǎng)。

本研究具體教學(xué)設(shè)計思路為：在課堂教學(xué)中依托DOK模型評估學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平，導(dǎo)入具有一定難度的項目任務(wù)后，對項目進(jìn)行逐層分解，將困難場景演變?yōu)檫M(jìn)階型學(xué)習(xí)任務(wù)與活動，并融入計算思維問題解決流程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的發(fā)生與深化和計算思維的培養(yǎng)。教學(xué)設(shè)計模型如圖1所示。

本研究教學(xué)設(shè)計包括課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)和課堂評價三個模塊，其中核心是課堂教學(xué)模塊。這里，課堂教學(xué)的開展以前期準(zhǔn)備為基礎(chǔ)，這兩個模塊整體設(shè)計需要強(qiáng)調(diào)的是：

1） 課堂教學(xué)設(shè)計要在了解學(xué)生已有知識經(jīng)驗、評估學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平和分析教材的基礎(chǔ)上，將知識點(diǎn)整合導(dǎo)入計算思維問題解決過程，設(shè)計不同難度的學(xué)習(xí)任務(wù)。

2） 在真實(shí)情境中應(yīng)用所學(xué)知識解決問題是評估學(xué)生核心素養(yǎng)的最佳方法，所以應(yīng)注重課堂項目的情境化，以引起學(xué)生共鳴和思考，激發(fā)學(xué)生課堂參與積極性。

3） 計算思維問題解決流程“五要素”在計算思維培養(yǎng)中為教師開展教學(xué)提供抓手，為學(xué)生分析、解決問題提供思路，構(gòu)成教學(xué)循環(huán)過程。然而，針對不同的課堂任務(wù)，這五個步驟并非必不可少的，可以根據(jù)任務(wù)的具體復(fù)雜程度，適當(dāng)省略或重復(fù)某些步驟，以靈活應(yīng)對。

課程評價模塊并非只發(fā)生在課程結(jié)束時，而是貫穿于整個學(xué)習(xí)過程的持續(xù)活動。在本研究中，課程評價旨在將學(xué)生內(nèi)隱的計算思維變化以可視化形式呈現(xiàn)出來[20]。評價采用過程性評價和總結(jié)性評價兩種方式，同時要求師生共同參與。這種多樣化的評價方式有助于提升評價質(zhì)量，能夠更全面地綜合評判學(xué)生計算思維的變化?？偟膩碚f，對于計算思維的評價是基于課堂教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上的評價，不能脫離課堂教學(xué)目標(biāo)，二者是相輔相成的。

3 基于計算思維培養(yǎng)的DOK深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計實(shí)例

為了更有效地制定因材施教的教學(xué)策略，在對中職課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，必須首先充分了解中職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。調(diào)查顯示，中職學(xué)生普遍存在入學(xué)時基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)熱情不高、更依賴?yán)蠋煹闹笇?dǎo)和監(jiān)督、缺乏自主學(xué)習(xí)能力的現(xiàn)狀。然而，值得注意的是，他們易于接受新事物、新觀念，適應(yīng)性強(qiáng)[21]。本研究在充分考慮新課標(biāo)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)及中職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選取中職網(wǎng)頁設(shè)計課程中的第七章“表單的應(yīng)用”內(nèi)容為例展開教學(xué)活動設(shè)計。

3.1 教學(xué)設(shè)計—課前準(zhǔn)備

1） 學(xué)情分析。學(xué)生對網(wǎng)頁開發(fā)比較感興趣，對程序設(shè)計語言有了一定的了解，具備簡單代碼編寫能力；其喜歡形象化、活動式的教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)從簡單到復(fù)雜的學(xué)習(xí)模式。

2） 內(nèi)容解讀。本章節(jié)是對表單的定義標(biāo)簽和表單元素及屬性設(shè)置的知識學(xué)習(xí)。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握表單基礎(chǔ)知識，能夠在網(wǎng)頁中創(chuàng)建表單來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁登錄、注冊等功能，培養(yǎng)計算思維能力。

3） 課堂活動設(shè)計。課程首先以“用戶登錄界面”為例介紹課程內(nèi)容，通過簡單案例的分析和實(shí)踐，幫助學(xué)生掌握表單基礎(chǔ)知識；接著，引入“用戶注冊頁面”項目，通過實(shí)踐操作鞏固學(xué)習(xí)成果，并提升學(xué)生的問題解決能力和計算思維。最后，通過設(shè)置進(jìn)階項目“小米商城用戶注冊頁面”，將理論知識應(yīng)用到實(shí)際情境中，鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力，提出新穎的注冊頁面設(shè)計理念和功能需求。這樣的安排有助于學(xué)生在不斷遷移和應(yīng)用中熟練掌握計算思維問題解決流程，實(shí)現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)目標(biāo)。

3.2 教學(xué)設(shè)計—課堂教學(xué)

以下是“用戶注冊頁面”項目為例的教學(xué)設(shè)計，如表2所示。

3.3 教學(xué)設(shè)計—課堂評價

為了全面評估學(xué)生的計算思維發(fā)展?fàn)顩r和判斷他們是否具備運(yùn)用計算思維解決問題的意識和能力，我們從以下兩個方面具體出發(fā)。

一方面，在課堂上采取過程性評價方式，通過判斷計算思維能力的外在表現(xiàn)變化情況來評估學(xué)生的計算思維能力發(fā)展情況。例如，通過觀察學(xué)生參與課堂活動的表現(xiàn)，密切關(guān)注他們解決問題的思考方式、步驟和所采用的計算方法。組織小組討論和合作項目，讓學(xué)生在團(tuán)隊合作中共同解決問題，觀察他們在交流、思考深度和解決問題效率方面的表現(xiàn)。同時，教師可以利用學(xué)生自評和互評的方式，促進(jìn)學(xué)生的思考和自我反思，幫助他們評估在“抽象建模”“算法設(shè)計”等計算思維環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)情況。

另一方面，在課堂中進(jìn)行總結(jié)性評價，考查學(xué)生在分解、抽象、建模、遷移等計算思維方面的理論和認(rèn)知方面變化。這些內(nèi)在思維變化可通過標(biāo)準(zhǔn)化測試、成果展示、問卷調(diào)查和項目總結(jié)報告等可視化方式展現(xiàn)，以前后測結(jié)果對比分析學(xué)生思維變化情況?？偟膩碚f，計算思維的評價基于教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生課堂實(shí)踐表現(xiàn)展開。

4 結(jié)束語

本文以探討在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和全球互聯(lián)的信息時代背景下如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維為主題展開。通過對新課標(biāo)的分析和應(yīng)用Webb提出的DOK模型，建立了基于計算思維培養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計模型，并以網(wǎng)頁設(shè)計課程為例展示了相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計案例。在這一過程中，本文深入研究了計算思維的重要性，并探討了如何通過教學(xué)實(shí)踐來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，使其學(xué)會應(yīng)用計算思維解決問題。計算思維的培養(yǎng)是長期循序漸進(jìn)的過程，不僅僅是依靠少數(shù)項目式教學(xué)，而需師生共同努力、長期正向反饋和調(diào)整。未來，筆者將繼續(xù)探索并完善這一教學(xué)模型，以提高教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。同時，期望本研究能為信息技術(shù)教育領(lǐng)域的教學(xué)實(shí)踐提供有益的啟示和指導(dǎo)，并推動中職教育中計算思維培養(yǎng)的深入發(fā)展。