基于PBL教學模式的計算思維培養研究

閆培靖

摘要：本文介紹了計算思維培養的核心內容和存在的問題，分析了基于構建主義的PBL（Problem-Based Learning，問題驅動教學法）學習模式教學思路，結合《大學信息技術》課程的開展情況研究面向計算思維培養的PBL教學模式構建策略。

關鍵詞：計算思維 PBL 教學模式 大學信息技術

大學計算機基礎教學的培養目標就是培養學生的信息素養和計算思維能力，計算思維能力的培養又可以細分為計算機認知能力、計算機解決問題能力、基于網絡的學習能力和信息基礎的共處能力4種能力的教學目標。作為大學計算機基礎教學的重要課程，《大學信息技術》是學習其他計算機相關技術課程的基礎課，承擔了計算思維培養的啟蒙職責。在信息技術高速發展的今天，各開設《大學信息技術》的高校教學研究部門不斷在教學內容、教學模式和考核方法等方面進行改革創新，提出了多種有助于提高課程效果的教學模式。

1 計算思維培養的核心內容和現狀

計算思維（computational thinking）是由美國卡內基-梅隆大學教授周以真提出，泛指涵蓋計算機科學各領域之廣度的一系列思維活動。面向計算思維的培養有助于提高學生解決問題、閱讀、了解世界等方面的能力。計算思維培養的核心內容就是促進學生的科學思維、邏輯思維、效率思維、創新思維等思維能力的行程，最終構建各自專業和社會環境的核心素養。培養學生的計算思維，首先就是教會學生如何運用抽象思維來進行問題的表達、分析、求解和處理，能夠準確判斷問題的核心點和找到最優解的工程思維。

在我國的計算機基礎教學中，雖然已經明確將計算思維作為培養目標，但教師和教學研究單位并未做出行之有效的改變來體現培養目標，存在的問題可以概括為如下3個方面：

（1）部分計算機基礎教師自身未接受過關于計算思維概念的教育或培訓，并沒有認識到計算思維對于當今社會的重要價值，或者自身并不清楚什么是計算思維，更無法構建能夠體現計算思維的課程體系。

（2）部分計算機基礎教師盡管認識到了計算思維是課程的重要培養目標，但專注于知識的傳授和技能的訓練，還沒有掌握計算思維培養需要的教學模式和教學方法。

（3）目前的計算機基礎教學產出仍以考試或小型項目為成果，教學活動并未幫助學生形成計算思維能力，也未對其未來面向社會解決實際問題的能力的提升產生影響。

2 PBL教學模式開展的基本思路

PBL教學模式最找出現于上世紀50年代醫學教育，是一種基于構建主義的教學方法。PBL教學模式是一種典型的以學生為中心，通過構建教學情景來提高教學成效的問題導向教學方法。在構建主義理論中，學習者的學習訴求是構建知識體系的基礎，教學內容不再是以書本、影音、板書和演示等形式存在的現實表征狀態，而是基于學習者的理解和假設的學習內容。在PBL模式中，每個學習者都要自我構建教學情景，教師要按照學生的知識背景和能力來幫助他們實現知識體系的認知，最終形成思維能力。由此可見，PBL模式對于計算思維培養教學的開展是非常有利的：首先PBL模式是以學生為中心，是通過學生自我構建來體現教學過程，這符合計算思維形成的客觀條件;其次PBL模式經過多年的研究和論證，并已經在歐美發達國家的高校中得到有效驗證，可以作為先進教學理念來引入到課堂中來;最后，基于構建主義的課堂教學，不在專注于問題的結果和具體技能，而是更強調學生在處理問題過程中體現的能力和知識獲取過程，具體包括知識獲取、分析問題、項目計劃、分工協作、溝通合作等，這些都是計算思維能力培養所需的綜合素質培養內容。

PBL教學模式開展的基本思路是將教學劃分為propose（分析問題）-plan（設計方案）-execute（問題解決）-judge（反思總結）四個階段，讓學生自由組隊、自選題目、討論規劃方案和實施解決過程，最終形成反思過程。教師在授課過程中不再主導教學過程，而是充當溝通、點播和教練的角色，由原有教學的知識來源轉換為學生構建核心素養的引路人和學科專家。學生在PBL教學模式的課堂中要自己學習知識，自己查閱資料，歸納總結技能要點，獨立設計方案，通過自己的思考來找到解決問題的方法和思維過程，最終形成計算思維能力的構建過程。總之，就是要突出“學生為學習中心，教師為學習輔助”。

3 《大學信息技術》課程的PBL教學模式構建策略

《大學信息技術》課程的PBL教學模式構建的基礎是教師要從學生的興趣點出發來設計教學環節，在明確培養目標的基礎上，實施以問題和項目為導向的計算思維能力培養教學活動，并圍繞思維訓練開展指導工作。構建以學生為中心，教師為輔助的引導式教學閉環，在每個教學環節中突出問題為導向，幫助學生構建核心素養。

《大學信息技術》課程的PBL教學模式構建思路是以模塊化形式來創建教學場景，將原有的教學單元變為學習項目，形成理論與實踐相結合的學習過程;每個教學單元的知識點設置應充分考慮學生的已有知識背景和接受能力;安排信息檢索、方案設計、項目實施和評價等自主學習環節;在實施教學活動過程中根據學生的接受程度適時調整教學進度和知識結構;總之就是要真正做到以學生為中心，幫助每個學生掌握計算機基礎知識和培養其計算思維能力。PBL教學模式構建的基本策略包括：

（1）教學內容應貼近生活

《大學信息技術》課程面向的是高校所有專業的學生，教學內容要符合學生的知識背景和接受能力，應盡量選擇貼近日常生活和學習的實例來構建教學情境。這樣可以有效提高學生學習興趣，激發他們自主探索和構建核心素養的學習動力。

（2）明確計算思維能力培養目標

項目內容的選定和教學方法的實施都不能脫離計算思維能力培養的基本目標，教學過程中的教學問題和項目要讓學生主動去探索和解決問題，體現出計算思維的邏輯性和嚴謹性。

（3）通過合作學習提高學生的團隊協作能力

可以設置由多人完成的教學項目，要求學生自由組隊和分配任務，通過學生之間的交流和合作來提高創造力和團隊精神。

（4）教師做好輔助引導工作

教師要深刻認識到課程培養目標和教學模式的特殊性，擺脫傳統教學中的知識傳授角色，真正把課堂中心讓給學生，可以安排學生參與到課程教學內容的編排和執行工作中來，讓教學內容更加貼近學生實際情況。

（5）優化課程評價體系

擺脫傳統應試教育“一卷定天下”的課程評價模式，在每個教學單元都組織學生進行項目反饋和互評活動，讓學生在自我評價和不斷修正中構建核心素養。

4 結語

大學計算機基礎教學要由基本的技能培訓形式向計算思維能力培養轉變，讓學生真正掌握用計算機解決實際問題的方法和技巧。在《大學信息技術》教學中實施PBL教學模式，有助于改變以教師為中心的課堂情境，實現學生主動探究式學習和知識自我構建的項目實踐過程。希望《大學信息技術》課程PBL教學模式研究與實踐，可以為高校計算機基礎教學中對計算思維進行系統化培養的教學模式探索提供一定的參考。

參考文獻

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