面向計算思維的教學(xué)內(nèi)容的碎片化設(shè)計和重構(gòu)

楊元峰 鐘衛(wèi)銘 張 蘇

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)的廣域性、遠(yuǎn)程性和開放性使得知識生產(chǎn)和傳播突破了時空局限，人們的學(xué)習(xí)時間、空間都已從連續(xù)、固定、封閉走向靈活、開放、多元，學(xué)習(xí)呈現(xiàn)出碎片化，傳統(tǒng)的職業(yè)教育范式日益受到挑戰(zhàn)[1]。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011- 2020年)》明確指出，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施和信息資源建設(shè)，重點推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育的深度融合，促進(jìn)教育內(nèi)容、教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化。“互聯(lián)網(wǎng)＋教育”時代，微課、MOOC、SPOC 和翻轉(zhuǎn)課堂正在成為嶄新的教學(xué)模式[2]。微視頻隨著智能移動終端的普及，已成為碎片化學(xué)習(xí)時代傳播和共享知識的重要載體。

計算思維的概念由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授于2006年進(jìn)行了明確的界定，即一種建立在計算機(jī)處理能力及其局限性基礎(chǔ)之上的思維方式。計算思維倡導(dǎo)通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法將困難的問題闡述成一個易于解決的問題[3]。已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者們對計算思維的關(guān)注，并對其進(jìn)行了廣泛而深入的研究。以計算思維為導(dǎo)向的課程教學(xué)“以學(xué)生為中心”開展教學(xué)活動，在教學(xué)中通過創(chuàng)建設(shè)置問題情境，以基本問題為導(dǎo)向，引發(fā)學(xué)生對涉及的知識點的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生通過計算思維方法分析、解決問題。

本文針對目前計算機(jī)軟件類專業(yè)碎片化教學(xué)實施中存在的問題，將計算思維能力的培養(yǎng)引入到教學(xué)內(nèi)容的碎片化設(shè)計和重構(gòu)的過程中，將課程內(nèi)容構(gòu)建成為一個結(jié)構(gòu)清晰、邏輯完整的生態(tài)知識樹。使學(xué)習(xí)者在知識鏈路的自主學(xué)習(xí)過程中，有具體的、清晰的學(xué)習(xí)路徑。

1 碎片化教學(xué)的現(xiàn)狀分析

學(xué)習(xí)碎片化肇始于信息碎片化，進(jìn)而帶來知識碎片化、時間碎片化、空間碎片化、媒體碎片化、關(guān)系碎片化、思維碎片化、體驗碎片化等[4]。從知識碎片化來看，碎片化學(xué)習(xí)的內(nèi)容具有較強(qiáng)的針對性、實用性，內(nèi)容主題突出、問題聚集、知識點目標(biāo)明確、內(nèi)容精簡，適合學(xué)習(xí)者利用碎片化的、零散的時間學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)內(nèi)容集中，容量小則使得網(wǎng)絡(luò)傳輸方便，適用于基于智能移動終端的移動學(xué)習(xí)。方便實施翻轉(zhuǎn)課堂，實現(xiàn)采用線上和線下相結(jié)合的教學(xué)方法的改進(jìn)。然而，在實際調(diào)查中，學(xué)生獲取知識的碎片化現(xiàn)象嚴(yán)重，即獲取的知識零碎、割裂和不成體系[5]。最終導(dǎo)致在教學(xué)中碎片化的知識內(nèi)容在教學(xué)情景設(shè)置、思維過程展開、教學(xué)目標(biāo)體驗的形成過程中會出現(xiàn)不完整、不自主、不全面的現(xiàn)象。主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）孤立的碎片化知識

碎片化教學(xué)內(nèi)容一般根據(jù)某一教學(xué)環(huán)節(jié)或者知識點進(jìn)行劃分，知識點與知識點之間缺乏整體的架構(gòu)及邏輯關(guān)系，不能很好地貫穿起來。知識點孤立地存在于知識點網(wǎng)絡(luò)而成為碎片化的內(nèi)容。

（2）碎片化的思維過程

計算思維主線不清晰，也不夠完善。孤立的碎片化知識學(xué)習(xí)不能體現(xiàn)以問題引入、分析問題、解決問題、擴(kuò)展問題為主線的學(xué)生思維方式發(fā)展，學(xué)生的思維過程呈現(xiàn)出片段化現(xiàn)象。

2 教學(xué)內(nèi)容的碎片化設(shè)計

教學(xué)內(nèi)容的劃分方式和粒度在碎片化學(xué)習(xí)中起著決定性的作用。為滿足碎片化學(xué)習(xí)方式的特點以及學(xué)習(xí)情境的需求，本文認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容的分解主要是基于知識點設(shè)計的，即每個碎片化學(xué)習(xí)的內(nèi)容是獨立的知識點。我們以微課視頻作為碎片化學(xué)習(xí)時代承載碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容的載體。每個微課視頻除了保證知識點內(nèi)容的完整性和一致性之外，其內(nèi)容設(shè)計需要考慮其可重用的特性。微課視頻承載的知識點應(yīng)該是獨立的、可重用的課程構(gòu)件，能夠使得課程章節(jié)或情境之間、課程之間、甚至是專業(yè)之間共享該知識點。除此之外，教學(xué)內(nèi)容可被看作為知識點網(wǎng)絡(luò)，微課視頻承載的知識點是網(wǎng)絡(luò)中獨立的知識點，以一定的架構(gòu)及邏輯關(guān)系而構(gòu)成教學(xué)內(nèi)容，保證了教學(xué)內(nèi)容的模塊化和關(guān)聯(lián)化。

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，往往按照課程、章節(jié)及知識點進(jìn)行分解，如圖1 所示。這種分解方式呈現(xiàn)出單一化和程式化的特點，微課視頻僅僅是課堂錄像，加上極其簡單的PPT，采用的知識灌輸式和照本宣科式的教學(xué)限制了學(xué)生自主思考的能力。

圖1 傳統(tǒng)的課程分解過程

圖2 “反工藝”拆解過程

我們所希望的碎片化知識點應(yīng)該是針對教學(xué)情景設(shè)置，并在思維過程中展開。情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)符合生產(chǎn)的實際情況，在創(chuàng)設(shè)問題情境時要考慮到碎片化知識的完整性。本文的教學(xué)內(nèi)容的碎片化設(shè)計是根據(jù)課程的特征、教學(xué)目標(biāo)與知識體系劃分學(xué)習(xí)單元安排教學(xué)活動，按照“反工藝”順序的思想，對實踐項目進(jìn)行反向拆解，拆解出重構(gòu)實踐項目所需具備的專業(yè)技能，以完成實踐任務(wù)與需求為中心，設(shè)計每個碎片化學(xué)習(xí)的內(nèi)容的基礎(chǔ)理論知識點與實踐任務(wù)。實踐項目拆解過程如圖2 所示。按照這方式進(jìn)行的學(xué)習(xí)內(nèi)容的碎片化，能夠保證碎片化得到的知識點和實踐技能碎片滿足實際的應(yīng)用。

圖3 傳統(tǒng)的課程組裝過程

圖4 “反工藝”教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

3 教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

單一孤立的碎片化學(xué)習(xí)資源所發(fā)揮作用的與學(xué)習(xí)價值是有限的，需要將知識點碎片依照一定的組織策略和方式有序地進(jìn)行重組，形成結(jié)構(gòu)化、主題化的碎片式學(xué)習(xí)資源以滿足碎片化復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)的需求和提升碎片化學(xué)習(xí)的價值。與傳統(tǒng)教學(xué)中按照課程、章節(jié)及知識點進(jìn)行分解相對應(yīng)的課程組裝過程如圖3 所示。

課程章節(jié)以線性化方式排列組合時，需要對章節(jié)知識分析梳理、歸類，將知識關(guān)聯(lián)的章節(jié)整合與重組，繁雜的章節(jié)知識分解分類提煉為簡單的碎片化知識。與本文提出的“反工藝”拆解方式相結(jié)合，對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)過程如圖4 所示。

4 結(jié)束語

在碎片化學(xué)習(xí)時代，孤立的碎片化知和碎片化的思維過程會導(dǎo)致學(xué)習(xí)者無法正確感知知識的整體性。通過對實踐項目進(jìn)行“反工藝”的拆解，在實際應(yīng)用中進(jìn)行情境的創(chuàng)設(shè)，符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律、認(rèn)知心理。可以避免學(xué)生的思維過程出現(xiàn)片段化現(xiàn)象，促使學(xué)生在碎片化學(xué)習(xí)過程中具備完整的思維探究過程，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計算思維的目的。