師范生現代教育技術課程蘊含的計算思維分析

摘 要：在“互聯網+”、人工智能時代，教師的培養是師范教育面臨的一個重大問題。計算思維作為信息技術學科核心素養之一受到了格外關注。文章從計算思維提出的背景和師范生信息化教學能力標準著手，分析解讀了計算思維的概念和內涵、然后從計算思維與師范生信息化教學能力標準、師范生現代教育技術課程的關系兩方面進行了分析，認為師范生現代教育技術課程蘊含著大量的計算思維知識，計算思維能力是師范生的信息化教學能力培養的關鍵。

關鍵詞：計算思維;現代教育技術;信息化教學能力;師范生

一、問題的提出

計算思維是當前國際計算機界廣為關注的一個概念，2006年，美國周以真教授在美國計算機權威刊物《Communications of the ACM》上首次提出了計算思維的概念，這一概念的提出引起了世界各國的共鳴，也引起了人們對計算思維能力培養的廣泛關注。2012年英國教育部公布了將以計算思維為核心內容的計算課程作為學生的基礎課程。2016年11月，美國的計算機協會、網絡教育創新中心以及專家組聯合發布了《K-12計算機科學框架》，確立了以計算思維為核心的面向基礎教育階段核心內容及框架。我國也明確提出將“計算思維”作為大學生計算機基礎課程培養的核心目標;我國高中信息技術課程標準（2017）也提出把計算思維作為學科核心素養之一。

隨著信息技術的快速發展，教師信息技術應用能力培養已成為研究和實踐的熱點領域，國家層面相繼開展一系列項目、出臺一系列的標準來促進教育信息技術應用能力的發展。比如，2013年10月，教育部頒布的《教育部關于實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程的意見》;2014年5月，教育部辦公廳相繼頒布的《中小學教師信息技術應用能力標準（試行）》和《中小學教師信息技術應用能力培訓課程標準（試行）》等。中小學教師作為教育教學的組織者和引導者，是推動教育信息化的中堅力量，其信息化應用能力和教學能力影響著課堂教學質量和效率，是教師必須掌握的核心技能之一。師范教育是國家培養中小學教師的主要途徑，師范生作為未來教師的預備力量，其信息化教學能力將直接影響未來教育質量。

計算思維是21世紀三種科學思維方式之一，是學科核心素養培養的具體體現，是信息社會數字化公民所應具備的基本素養，是人們解決問題的基本能力。師范生信息化教學能力在教師專業能力培養中占據重要位置，是實現教育現代化的關鍵因素。因此，師范生計算思維的培養具有重要意義。師范生《現代教育技術》課程是以未來教育崗位需求為目標，以師范生信息技術應用能力為主線。培養師范生在教學中應用現代教育技術的意識和能力，優化教學過程，提高教學效果的理論與實踐相結合的綜合性課程。但是師范生培養體系中，沒有具體的課程培養師范生的計算思維。2008年，美國計算機科學技術教師協會在《計算思維：一個所有課堂問題解決的工具》報告提出計算思維是每個學校的所有課程教學中都應使用的一種重要工具。現代教育技術課程作為培養師范生教育信息技術應用能力重要途徑，挖掘師范生課程所蘊含的計算思維知識，可以為師范生現代教育技術課程教學提供一定的參考依據。

二、計算思維的概念、內涵

究竟什么是“計算思維”，這是理解應用計算思維的前提。對于計算思維的概念的理解不同學者有不同的見解。美國周以真教授認為“計算思維就是運用計算機科學的思維方式及基礎概念進行問題解答和系統設計，像計算機科學家一樣思考問題、理解問題、解決問題等一系列涵蓋計算機科學的思維活動”。2010年周教授進一步補充：“計算思維是一種解決問題的思維過程，能夠清晰、抽象地將問題和解決方案用信息處理代理（機器，或人）所能有效執行的方式表述出來”。我國陜西師范大學張立國教授通過文獻檢索，運用詞頻分析法對已有計算思維的概念進行分析發現：現有的對計算思維的界定可以歸納為五個方面，即問題解決說、系統說、過程說、活動及方法說、工具說。但是這五個方面的內涵都不能有效地涵蓋計算思維的核心意蘊，他認為：計算思維本質上是人們理解自然系統與社會系統的思維方法和思維活動，是使用科學工具進行抽象模擬以尋求問題解決最優化方案的系統過程，從計算思維實踐上來看，其包括組織、分析、簡化、抽象、建模、遞歸、回溯等基本過程[5]。

正確理解計算思維的內涵還需要掌握計算思維的特征和內容。周以真教授認為計算思維是人的思維，不是計算機的思維;是概念化的，不是程序化;是基礎的，不是機械的技能;是思想，不是人造品;是數學和工程思維的互補與融合;是一種普適技能，將融入生活的方方面面。計算思維是人利用計算機的原理思考問題解決問題的思維方式，是數學思維、邏輯思維、創新思維和批判性思維等多種思維的綜合。計算思維的內容除了要學習計算機的概念原理之外，還要把握計算思維的過程要素和核心能力。美國國際教育技術協會和計算機科學教師協會認為計算思維的操作過程包括明確問題、分析數據、抽象、設計算法、評估最優方案、遷移解決方法六個要素。同時還規定了數據收集、數據分析、數據表征、問題分解、抽象、算法和程序、自動化、模擬、并行化九項核心概念和能力[6]。計算思維是問題解決的過程性思維活動，在教學過程中既要把握六個要素又要培養九項能力，開展與學科知識相融合的教育方式。

三、計算思維與師范生現代教育技術課程關系分析

（一）計算思維與《師范生信息化教學能力標準》分析

2018年6月29日，教育部一中移動“師范生信息化教學能力標準與培養模式實證研究”課題組頒布了研究成果《師范生信息化教學能力標準》。該標準根據師范生既是學生又是未來教師的特點，對“教師能力標準”進行了重新劃分，將師范生信息化能力劃分為“基礎技術素養”、“技術支持教學”、“技術支持學習”三個方面，每個方面下包含三個維度[7]。

通過對師范生信息化教學能力標準分析發現，該標準涵蓋了信息技術基礎素養、信息技術支持學習、信息技術支持教學應用的三個層次。主要是培養師范生的核心素養（自主學習能力、交流協作能力、問題解決能力、計算思維、創新思維、決策能力和社會責任感）全面發展，提高師范生應用信息技術優化課堂教學能力和應用信息技術轉變學習方式的能力[7]。為了進一步探究計算思維與師范生的信息化教學能力標準的關系，我們對師范生信息化教學能力標準與計算思維核心概念的關系進行了分析。

從師范生信息化教學能力標準與計算思維核心概念的關系分析來看。第一基礎技術素養維度涵蓋了信息技術（計算機基礎）的基本要求，主要內容有主動學習信息技術的意識，掌握信息技術設備及軟件的應用，自覺遵循法律道德規范。對信息技術設備及軟件的應用突出了計算思維的信息技術本質特性，主動學習信息技術的意識和遵循法律道德法規是信息技術的歸宿，計算思維強調通過系統化的設計問題，分析問題，解決問題的過程中培養學生理解社會和自然的思維方式。技術支持學習維度包括自主學習、交流協作和研究創新，具體內容涵蓋了信息技術從基礎學習到技術思想的整個過程。信息技術的學習離不開應用簡約化、抽象化的思維方式分析問題，交流協調、解決問題、培養學生的批判性思維和創新能力，這些要求正好與計算思維內容相符合。技術支持教學維度包括自然準備、過程設計、實踐儲備，具體內容有設計制作教育資源、系統優化整合教育資源;系統化教學過程設計、合理利用信息技術進行教學實踐等。信息技術教育不盡需要提高學生信息技術工具的操作與應用技能，也需要發展學生利用信息技術解決問題的能力，促進學生學科思維及創新思維的發展。推理與判讀作為思維運作過程中解決問題能力的反映，從能力發展發展來看最主要的實在問題情境中進行體驗、實踐與反思，因此計算思維也需要在真實的情境中進行綜合性的實踐和應用[9]。可見計算思維作為師范生學習、分析問題、解決問題方案制定的重要依據，計算思維的培養不應該局限于計算機學科，應該以《師范生信息化教學標準》為指導，進行多學科教育。

（二）計算思維與現代教育技術課程內容分析

美國計算機科學技術教師協會認為，計算思維教育應當存在于每個學校的每堂課程教學中。我國衷克定教授也認為計算思維的培養要落實在學生對知識體系、工具操作、問題解決策略進行抽象和加工的能力培養上，這種基于抽象的能力不應只滿足于解決知識獲取的問題，應發展成為一種方法論的思維，并將這種思維應用到學生的專業學科領域中的每一門課程中。對于師范生現代教育技術課程而言，充分挖掘課程內容中所蘊含的計算思維，是有效培養師范生計算思維能力的前提。下面，主要從計算思維的內涵和操作性定義分析師范生現代教育技術課程蘊含的計算思維。

現代教育技術課程教學強調掌握現代教育技術基礎知識和信息技術操作能力的基礎上，注重培養學生用信息技術分析和解決問題的思維和能力，理解應用信息技術在處理問題過程中所展現的科學思維方式，從而不斷提高學生實踐能力和創新能力。現代教育技術課程與計算機教育不同，計算機教育包括大量的計算、抽象、自動化、評估及設計等具體知識，這與計算思維強調的計算、通信、協作、記憶、自動化、評估和設計等概念框架相符合。“計算思維”是內隱在具體課程內容中的，計算思維能力是通過知識學習過程中的行為表現判斷的，需要教師去分析。

對現代教育技術課程分析發現，現代教育技術課程的內容大致分為現代教育技術理論技術學習、現代教育技術與學習、現代教育技術與教學、現代教育技術與評價、現代教育技術支持專業發展五個方面。現代教育技術理論技術的學習包括基本概念理論和多媒體資源的設計與制作;現代教育技術與學習包括利用信息技術分析問題、采集數據、形成方案等;現代教育技術與教學包括技術支持的各種教學模式及策略學習;現代教育技術與評價包括利用信息技術對學習過程進行監控管理、評估、分析、評價學習結果等;技術支持的專業發展是指利用信息技術與各個學科相融合，提升專業發展。現代教育技術課程的目標是體驗現代教育技術與現代教學過程，能夠應用合適的信息技術有效地獲取與設計與制作資源，掌握常用的教育技術工具與方法，如文獻管理、教學數據收集與統計分析等，根據學科特點設計教學設計方案，熟悉信息技術支持的專業發展方式建立信息技術與學科融合意識。現代教育技術課程的教學是圍繞培養目標，將利用信息技術解決問題的能力融入和映射到理論知識點和應用技能點之中。從教學方法要求來分析，課程教學分為導入問題、確定任務、分析問題、形成解決問題的方案、合作交流解決問題、最后進行評價反饋，找到合理有效的方案遷移到更廣泛的問題解決中。這種教學方法正好與計算思維的操作過程想吻合。所以師范生計算思維的培養要把能力標準作為現代教育技術課程的落腳點，以能力要求來推動學生計算思維品質的提升。

四、結語

師范生現代教育技術課程蘊含著計算思維能力的培養，所以師范生現代教育技術課程教學在強化信息技術基礎知識和基本應用技能的基礎上，注重培養學生用計算機（信息技術）分析和解決問題的思維和能力，理解計算機（信息技術）在處理問題過程中所展現的科學思維方式，從而不斷提高師范生實踐能力和創新能力。

參考文獻

[1] 李鋒，王吉慶.計算思維：從“為計算”到“用計算”[J].中國電化教育，2015（10）.

[2] 張立國，王國華.計算思維：信息技術學科核心素養培養的核心議題[J].電化教育研究，2018（05）.

[3] 陳鵬，黃榮懷，梁躍，張進寶.如何培養計算思維——基于2006-2016年研究文獻及最新國際會議論文[J].現代遠程教育研究，2018（01）.

[4] 衷克定.論大學計算機課程計算思維能力培養的人本位回歸[J].中國大學教學， 2015（07）.

基金項目：文章為寧夏回族自治區高等職業教育教改項目“翻轉課堂教學模式在學前教育專業《現代教育技術》課堂中的實踐與創新研究”的研究成果，項目編號：寧教職成辦[2017]152號。

作者簡介：吳濤（1988.11- ），男，甘肅慶陽人，寧夏幼兒師范高等專科學校，助教，碩士研究生，研究方向：信息技術與教育。