面向計算思維培養的DST教學設計流程構建

蔡榮華 陳鏈

摘? ?要：數字化故事敘述是一種設計型學習活動，以建構主義為指導，強調以問題解決為目標，能夠有效發展學生的計算思維技能。文章闡述了數字化故事敘述的概念，及其與計算思維之間的關系，并分析了計算思維的概念。在此基礎上，以計算思維培養為導向，融合設計型學習的理念，構建了面向計算思維培養的數字化故事敘述教學設計流程，以期為當前非編程環境下計算思維教學提供參考和借鑒。

關鍵詞：計算思維;DST;教學設計

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）15-0089-05

一、引言

作為二十一世紀所必備的技能之一，計算思維一直以來都深受國際專家學者們的關注。近年來，學生的計算思維培養問題更是成為了研究者們關注的熱點話題。2018年美國頒布的《ISTE教育者計算思維能力標準》中明確指出教育工作者應該致力于創造有意義的學習模式來促進學生計算思維的培養[1]。縱觀目前與計算思維培養相關的文獻，筆者發現絕對大多數都涉及編程教學，同時已有部分研究者在嘗試利用新的方法在不同的科學領域培養學生的計算思維[2-4]。DST（數字化故事敘述）作為一種設計型學習活動，以問題解決為目標，能有效地發展學生的合作交流、問題解決、批判思維、創新實踐等能力，這與計算思維的核心理念不謀而合。因此，利用DST教學來培養學生的計算思維對于促進學生的全面發展具有非常重要的意義。

二、相關概念

1.計算思維

計算思維一詞是由美國卡內基梅隆大學周以真教授于2006年所提出，她將計算思維定義為借鑒計算機科學的基本概念來解決問題、設計系統和理解人類行為的一種思維能力[5]。2015年，ISTE 把計算思維定義為創造力、算法思維、批判性思維、解決問題、合作性思維的共同體現，認為這五種技能為計算思維所包含的基本技能，并且強調計算思維教育的目的是使學生養成一種應用計算思維的習慣[6]。本文采用該定義，其認為計算思維主要包括以下五種技能：

（1）創造力：是一種表達自我，運用思維和想象力的能力[7]。

（2）算法思維：是指能夠清晰地定義和分析問題，形成問題的算法的技能。

（3）批判性思維：是指在目標的指導下根據個人的理解，通過分析、解釋、評估、結論等一系列操作后進行判斷和決定的能力。

（4）解決問題：解決問題能力是指在過去問題解決過程所得經驗的運用。

（5）合作性思維與溝通技巧：與他人溝通和合作，以便找到解決方案或完成共同任務的能力。

2.DST（數字化故事敘述）

DST（Digital Storytelling）是數字化故事敘述的簡稱，數字故事中心（2002）將數字化故事敘述描述為“古代敘事藝術的現代表達”[8]。可以將其簡單地理解為傳統故事藝術與現代數字媒體相結合的一種故事表達方式，是將傳統故事以圖像、音頻、視頻以及動畫等數字多媒體形式表述為數字化作品的過程。以下數字化故事敘述將用DST簡稱來代替。

DST是一種將信息通信技術融入DBL的活動形式，可以促進學生計算思維技能的有效發展。其中，DBL是一種基于設計的學習模式，它以建構主義為指導，能夠有效提高學生的思維能力。ICT指的是信息通信技術，使用信息通信技術的DBL活動被認為是計算思維教學的一種基本選擇，其三者關系如圖1所示。

DST強調以問題解決為目標，在整個過程中學生需要作為研究者、劇作家、設計師、媒體制作人和教育者完成各種任務，以實現最終的目標——形成數字化故事。DST不僅有效地提高了學生的數據組織能力、批判性思維和解決問題的能力，同時也加強了學生之間的合作與交流，為學生提供了個性化的學習體驗，促進了學生的創造力和創新能力的發展。

三、DST與計算思維的關系

對于如何將DST納入到計算思維教學中，已經有研究者進行了嘗試。如2012年，LHeureux等人嘗試在大學信息技術教育中利用DST的形式來培養計算思維， 該研究是在Alice編程環境下進行的。2014年Lee等人就中學生在語言藝術和歷史課中使用Scratch編程環境進行DST示例，探討了如何將數字化故事敘述納入K-8課程中。上述研究的共同之處在于都涉及到了編程環境，但DST強調的是數字化故事表達的整個過程，它不僅僅局限于編程環境，在非編程環境下也能夠達到相同的效果。2017年，Kordaki和Kakavas通過整理有關DST的文獻，提出了一個框架。該框架是圍繞著非編程環境下數字化故事敘述的創建階段，確定了每個階段中，計算思維技能的獲得與DST活動所培養的技能之間的關系。

該框架圍繞數字化故事構建的四個基本階段，提出了每個階段中相應任務可以培養的計算思維技能。本文根據計算思維的ISTE定義，對該框架進行相應的整理和歸納，得出各階段與計算思維技能培養之間關系如表1所示。

四、面向計算思維培養的DST教學設計流程構建

有研究者指出使用信息通信技術的DBL是計算思維教學的有效替代方法[9]。DST作為一項融入了ICT的DBL活動，以問題解決為目標，要求學生綜合應用多學科知識，通過合作的方式完成數字故事作品，以培養學生的算法思維、批判性思維、解決問題能力、合作與溝通技巧、創造能力等。因此，本文參考借鑒Kordaki和Kakavas在2017年提出的非編程環境下DST與計算思維之間的關系框架，提出了面向非編程環境下計算思維培養的DST教學設計流程，如圖2所示。整個教學設計以DST為核心，圍繞DST構建的四個基本階段分別從教師活動和學生活動兩個角度分階段進行設計。

1.設置階段

設計前期的設置任務有助于幫助學生明確目標，清晰地認識到自己在整個項目中的任務，為后期任務的開展指明方向。

（1）確定故事主題

①教師活動

教師首先需進行學情分析和目標制定，通過對學生的學習檔案、過往的學習表現、學生的年齡特征或者前期的測試進行分析，從而掌握學生的知識掌握程度和技能水平。并據此制定最終的目標，目標應以計算思維能力培養為核心，使學生通過數字化故事的開發不僅學會設計，而且能在此過程中獲得問題解決的能力，并能將這種能力泛化到實際生活中。

其次，教師需選定DST的大主題，并制定數字故事作品的評價標準。所確定的主題必須具有教育意義和概括性，同時也能貼切學生的生活背景和興趣。評價標準需包括組內評價標準和數字化故事評價標準，以便為學生之后的評估工作提供依據，使學生明確教師在每個學習階段的期望。

最后，教師需在主題情境中引導學生選定故事主題。在此過程中要注重培養學生創造力和批判性思維，組織學生通過討論或者頭腦風暴，分解出DST的子主題，引導學生以批判性的方式從故事子主題中選取感興趣的故事主題，并根據子主題的選擇進行小組安排。

②學生活動

學生置身于教師所創設的主題情境中，對DST主題進行初步理解，然后參與教師組織的主題討論或者頭腦風暴中。在此過程中，學生充分地發揮創造性思維，盡可能多地提出DST的子主題。最后，通過批判性思維技巧對眾多子主題的教育意義、受眾等多方面因素進行綜合判斷后，選定自己感興趣的主題，并據此進行小組組合。

（2）制定計劃

①教師活動

教師需負責協助小組制定數字故事敘述的計劃。在此過程中，教師要注重培養學生的算法思維能力，引導學生對數字化故事敘述進行相應的分析后（如數字故事目的、受眾、開發環境，資源等）對整個過程進行步驟化，在每個步驟上都按相應的規則來解決問題。

②學生活動

學生利用算法思維對小組的主題進行分析后，能夠提出詳細的DST計劃方案。包括分析數字化故事目的、數字化故事受眾以及開發環境和資源。進一步分析是為學生更加深入地理解主題，并在此基礎上結合組員特點進行詳細的計劃制定，計劃包括時間安排、所需使用的工具、組員分工等。

2.數字故事設計階段

這是一個將創意性想法進行可視化的過程，它為后續故事的開發提供依據，在這個階段能夠有效培養學生的批判性思維、算法思維、創造力、合作性思維與溝通技巧等能力。

（1）腳本寫作

①教師活動

教師首先需提供相關學習資源和評價標準。學習資源主要包括基礎知識支撐資源（如學習網站、微課視頻、PPT課件、導學案等）和故事腳本以及故事板的范例。為學生準備學習資源能夠提高學生的學習效率，讓他們將更多精力專注于故事的設計上。在數字故事作品制作之前給出評價標準，使學生明確每個階段教師的期望。其次，教師需引導小組完成詳細的數字故事腳本寫作。在這個環節中教師引導學生通過小組合作的形式完成故事腳本，有助于提高學生的合作與溝通技巧和創造力。除此之外，該項任務中教師最核心的任務是使學生養成良好的算法思維和批判性思維，因此，在此過程中，教師需引導小組從分析故事主題入手，逐步確定故事的主要情節，以明確數字故事的大綱，完成詳細的故事腳本寫作。

②學生活動

學生以小組的形式根據教師所提供的學習資源和評價標準進行主題相關研究，以批判的方式思考故事應該包含哪些故事情節，然后利用算法思維技巧將這些故事情節以合適的順序排列，以完成詳細的數字故事腳本寫作。對主題的研究，有助于學生深入了解數字故事主題，以便完成詳細的故事腳本，為后續故事板的創作和數字故事的開發提供依據。通過小組合作形式開展任務能夠加強學生之前的合作與溝通技巧，并且在小群體中有充足的空間表達自己的觀點和想法，對于學生的創造力也有著積極的影響。

（2）故事板創作

①教師活動

教師需協助小組將腳本進行可視化，引導學生厘清故事場景的先后順序、每個場景中所需工具以及呈現效果，使小組完成一個邏輯清晰且結構完整的故事板。引導小組對故事場景之間邏輯關系進行梳理，從而使學生形成算法思維的良好習慣，引導小組對每個場景所要呈現的效果，以及實現該效果所需的工具進行選擇和判斷，能夠有效培養學生的批判性思維和創造力。另外，教師在這個環節中需注重發展學生的解決問題能力，鼓勵學生獨立思考并聯系先驗知識來解決所遇到的難題。

②學生活動

學生首先以小組分工合作的形式，對故事主題資料進行收集，準備好所需的資料。其次，學生需合作完成小組故事板的創作。故事板被認為是一種算法，它由故事的一系列場景和事件組成，小組成員需通過算法思維和批判思維，將腳本分成一個邏輯結構清晰的序列。一個詳細的故事板還應該包括場景和事件的呈現效果和所需條件，小組成員需發揮創造力來構思場景和事件的呈現效果，然后運用自己的解決問題能力來為其提供解決方案。

（3）檢查與修改

①教師活動

教師需對小組的腳本和故事板進行反饋，并組織同伴反饋。在這個過程中，著重培養學生的批判思維能力，教師以及同伴的反饋能夠引導學生對本組的腳本和故事板進行全面反思，從而不斷地去完善腳本和故事板。需注意的是，在故事板創作之前，教師需協助學生盡可能完成好腳本的寫作，以防止以后進行大量更改。

②學生活動

在完成好腳本和故事板的創作之后，學生通過相應的形式反饋給教師，然后根據教師所制定的評價標準進行小組腳本和故事板互評，最后再根據反饋去完善小組腳本和故事板。在進行小組互評時，學生需利用批判性思維對同學做出客觀評價。學生先理解其他小組的數字化故事構思，然后根據評價標準以及自身的理解和判斷來提供客觀評價。同時，進行互評時能使學生重新審視本組的腳本和故事板，判斷其存在的不足，并據此對腳本和故事板進行完善。需注意的是，小組在作品開發之前需設計出完整的故事腳本和故事板。

3.數字故事開發階段

開發階段就是將設想進行實現的階段，將設計的數字故事通過工具和技術進行呈現。該階段能夠有效培養學生的批判性思維、算法思維、創造力、合作性思維與溝通技巧等能力。

（1）多媒體文件編輯，形成DST

①教師活動

首先，教師需為學生準備符合其能力水平的制作工具，如編輯圖片、錄制音頻的軟件等。其次，教師需對學生的數字故事開發過程進行指導。在指導時，教師需遵守循序漸進的原則，對于學生的疑問不能全盤托出，而是通過鼓勵小組成員間進行溝通和交流，發揮團隊的智慧，逐步引導學生找到問題的解決方法，以達到培養學生創造力、算法思維、批判性思維、合作與溝通技巧等能力的目標。

②學生活動

首先，學生根據小組故事板以批判的方式思考所需的多媒體文件。然后通過分工合作的形式編輯相應的多媒體文件（如所需的動畫、視頻），在此過程中，小組成員發揮自身的創造力，將想法通過多媒體作品表達出來。最后以小組的故事腳本和故事板為依據，按照一定的邏輯順序在開發工具上合成數字化故事作品。在整個過程中，組內需定時進行溝通和交流，以便及時解決所遇到的問題。

（2）DST檢查與修改

①教師活動

在小組完成數字化故事后，教師需引導學生對形成的數字化作品故事進行豐富和完善。在此環節中，教師提醒小組注意數字化故事作品的標準，可引導小組對本組作品進行反思和完善。教師的提示不僅能夠幫助學生快速地定位到作品的問題，還能促進學生批判思維的發展。

②學生活動

在形成初步的數字化故事作品后，小組成員充分利用批判思維能力，根據教師的提示行對所形成的數字化故事作品進行全面檢查，并據此修改和完善數字化故事，形成最終的數字化故事作品。

4.數字故事評估階段

通過多種形式的評估來對數字化故事作品進行反饋，以引導學生對數字故事作品進行完善，從而達到發展學生批判性思維的目標。

（1）組內評估

①教師活動

教師先組織學生進行組內評估，在評估之前教師需提供組內評估標準。該標準主要是用于衡量組員之間的貢獻、合作程度。基于小組成員之間的評估，有利于了解每個學生在學習過程中的表現，從而判斷教學是否達到了預期的目標。

②學生活動

學生根據教師提供的評價標準進行組內評估。在對小組成員進行評估時，學生應該對小組成員在數字化故事敘述過程中的表現、合作程度、貢獻等進行多方面的判斷和權衡，并據此給予組員最客觀的評價。

（2）組間評估

①教師活動

教師需組織學生進行小組作品的交流與展示，對小組作品進行評價，并組織小組進行互評。根據評價標準開展教師評價和小組互評，有利于引導學生從多個方面思考和權衡問題，從而有效發展學生的批判思維。在評價時，教師需仔細觀察小組的作品，認真傾聽學生的表達，從中抓住學生的創新點，從而給予肯定和相關建議，鼓勵學生不斷去完善數字化故事。最后，教師需提供每個小組的表現以及學生學到知識的反饋和結論。

②學生活動

學生進行小組數字化故事作品展示，并參與組間評估。在作品展示和交流階段，小組派代表將小組的合作方式、任務分配、數字化故事作品、在過程中所遇到的問題以及解決辦法等進行展示。在評估階段，學生應該根據教師制定的標準進行組間評估，學生應該對數字化故事作品各個要素進行全面權衡后給予評價。

五、結語

本文依據“設計型學習”的學習模式，在借鑒和參考DST與計算思維之間的關系框架基礎上，構建了面向計算思維培養的DST教學設計流程，為當下非編程環境下的計算思維教學提供了參考和借鑒。基于DST開展計算思維教學能夠有效促進學生解決問題能力的發展，提高學生的算法思維、批判性思維能力，并能有效加強學生之間的合作與溝通，促進學生創新能力的發展。因此，在肩負計算思維培養重任的學科中納入DST具有非常重要的意義。在本文中，筆者初步構建了面向計算思維培養的DST教學設計流程，下一步的研究重點是通過實證研究對該教學設計流程的有效性進行驗證，并對其進行不斷完善，以期為計算思維教學提供更廣闊、更高效的途徑。

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（編輯：王曉明）