聚焦計算思維的中職信息技術課程單元設計研究

摘要：新時代的中職學生需要具備符合時代要求的計算思維能力，作者參考計算思維的已有研究，從中觀單元設計出發構建了聚焦思維培養的基本框架，并以“程序設計入門”單元為例進行了具體的設計和實踐落實。

關鍵詞：計算思維；中職信息技術；單元設計；程序設計入門

中圖分類號：G712? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）11-0108-05

《中等職業學校信息技術課程標準（2020年版）》（以下簡稱“新課標”）提出，學生要通過信息技術基礎知識與技能學習，發展計算思維，逐步具備符合時代要求的信息素養與適應職業發展需要的信息能力。面對新課標的要求，中職學校的信息技術課程如何開展計算思維培養，如何將其落實到課堂教學實踐中去，成了中職一線信息技術教師最為關注的問題。

鑒于此，筆者在計算思維相關研究的基礎上，結合所在學校的實踐經驗，嘗試構建了聚焦思維培養的單元設計框架，并以“程序設計入門”單元為例進行了實踐探索。

聚焦計算思維培養的單元設計基本框架

單元設計主要以一個單元的內容為單位進行整體設計。在中觀單元設計時，教師要考慮到計算思維與學科知識、學科活動的關系，要將知識和思維融入到學科活動中，且單元目標不能只關注逐個知識點的“了解”“識記”“理解”，而應指向“運用”“分析”“綜合”等高階目標。因此，筆者將學科知識以大單元、大概念的形式進行組織，主要是從一個單元整體的角度出發，聚焦思維培養目標，圍繞單元主題規劃，按照知識內在的邏輯結構及其相互關系，梳理單元知識的結構層次，形成可視的知識概念圖譜，以避免單課時的零散化、碎片化的知識割裂。學科活動以“基本問題—子問題”的問題鏈方式鏈接有關概念與活動，并以項目任務組的方式開展。主要考慮以單元大概念為統攝的單元知識概念圖，其概念體系缺少承載實踐任務活動的情境，通過“問問題”形式可以引發學生對具體問題的思考。所以說，單元設計要先厘清單元主題所涵蓋的單元大概念、大方法（計算思維），再將其細分為每個課時的小知識、小技能，并通過概念的情境活化，思考設計怎樣的基本問題及其子問題，形成邏輯關聯的問題鏈，以此有效鏈接知識概念與實踐活動，促進學生對知識的理解和建構。由此，筆者創建了如下頁圖1所示的基本框架。

1.單元目標和評估標準的共同指向

計算思維導向下的單元學習目標是單元教學的出發點和落腳點，也是單元評估的依據，二者都共同指向學科知識、問題解決、思維提升的三層結構。圖1所示的框架，該模式由外到內分兩層構成：外層是教師在了解學情的基礎上，聚焦單元計算思維，參考新課標內容和學業質量水平要求，確定預期的學習目標和單元評估標準，主要以單元大概念理解、大問題解決、單元思維提升的三層結構為指向；內層為單元課時的具體教學設計，主要以“課時知識理解、局部問題解決、具體化思維提升”為目標指向。內外層協調一致，共同作用。

2.單元設計整體思路

在圖1內層左側的單元設計中，整體遵循“課程標準解讀——學科知識技能+計算思維分析——問題解決活動設計——社會經驗取向內容提取——計算思維培養”的基本過程。單元內容結構從課標的內容和學業要求入手，一方面分析課程內容標準條目中規定的學科知識技能，挖掘學科知識所蘊含的內在邏輯，另一方面厘清本單元內容所對應的計算思維表現與水平，繼而通過問題解決活動這一中介，將學科知識與技能的掌握與計算思維培養關聯起來，然后結合活動設計，精心選擇適合學生的社會經驗主題，從而引導學生從學科知識走向問題解決進而上升至計算思維為主導的核心素養培養。

3.“知識—問題—思維”三層結構的課時組織

每個課時的教學開展都是單元設計的細化落實。在以學生為中心的教學中，自下而上的課堂知識、問題解決、思維提升三層結構是教學設計各環節的內在邏輯和線索。在該結構中，作為底層的課堂知識，是整個課程學習的知識基礎，教師需要提供豐富的資源和工具幫助學生理解、拓展知識概念，并形成結構化的知識表征；中間層的問題解決，是課堂活動設計與實施的直接要素，它既包括教學實踐中的實際應用問題，也包括各類型基于概念邏輯的抽象問題，并強調在差異化情境中，學生在學習伙伴（老師、同學）的幫助下解決問題的遷移應用能力；最高層學科思維的達成，需要關注課堂上的具體思維有沒有發生，并進行合理的評價反饋。

但在課堂具體的開展中，由于牽涉的學習要素眾多，而在一個課時內計算思維往往難以顯性化呈現或容易出現割裂，因此，教師要設計運用學科知識解決特定情境問題的活動。學生在解決問題的過程中，需要多次經歷螺旋式上升，才能逐步形成與之相對應的思維方法。

“程序設計入門”單元教學設計案例

1.明確單元目標與評估標準

“程序設計入門”是中職信息技術課程基礎模塊中的第5部分，共12課時。根據課標的內容和學業要求，可以將其知識性要求對應于單元目標中的學科知識，能力性要求對應于目標中的問題解決，從而將整個單元大概念劃分為四個主題，即四個大概念，如上頁表1所示。

在這一過程中，由于計算思維隱含在以知識理解為基礎的問題解決中，因此可以先初步確立各知識模塊對應的主要思維表現，再牽涉其他思維主題，各模塊形成以主要思維表現為主、其他思維主題為輔的對應關系，然后按照思維目標進行層次劃分，最終形成自我監控的最高目標，具體如圖2所示。

由此，本單元聚焦計算思維培養的三層目標就清晰可見（如表2），進而確立本單元的評估標準，具體的評估項目包含知識概念圖的繪制、算法思路解決問題基本過程、算法的三大結構和函數、功能庫調用、典型算法的運用、計算思維形成發展。

2.基于“知識-思維-經驗-問題-活動”鏈的單元設計

單元框架中的“課程標準解讀——學科知識技能+計算思維分析——問題解決活動設計——社會經驗取向內容提取——核心素養培養”基本過程，實際也是解決“知識-思維-經驗-問題-活動”鏈的具體過程。

（1）單元知識概念圖

單元知識本身強調自身內在的邏輯體系，相關知識內容按照其內在結構體系有秩序地進行組織編排，筆者按照知識結構本身梳理出了單元概念體系，如下頁圖3所示。

（2）單元知識與計算思維具體化相結合的學科活動主題

新課標的內容其實內隱了對計算思維的要求，其對知識、能力要求的深度和寬度是根據思維水平的總目標決定的，前述根據內容標準進行的學科知識和問題解決劃分，可以按照知識中的陳述性、程序性和策略性知識分類繼續細化，并進行對應的，即陳述性知識對應知識性要求的學科知識，程序性知識對應能力要求的問題解決，專注于如何學習和如何思維的策略性知識對應于計算思維。以此為基本思路，參考計算思維結構在“程序設計入門”模塊中的具體表現，教師可以建立蘊含思維的以學科知識解決為主的學科活動主題。例如，“算法與程序”知識模塊（2課時），其學科活動主題建立過程如表3所示。

（3）融入社會經驗的實踐活動主題

生活主題內容的選取非常廣泛，教師在選擇時，可以下面幾點為參考：一是要依據學科知識結構選取適合當代中職生（“數字土著”）生活經驗的內容；二是篩選出對學科發展而言具有一般意義的智慧內容，使其在符合當下信息情境的基礎上，也能指向未來信息社會發展；三是可以參考Sylvia C·Chard提出的以“問問題”的方式判斷主題的價值，如能否讓學生了解在真實信息生活情境中，算法對人的意義與價值？能否鼓勵學生運用算法思想解決問題？能否提供對現實問題進行抽象、分解、建模并運用程序設計語言解決的機會？例如，在“算法與程序”模塊中筆者融入了“我的中職學習之路”實踐活動的主題，具體設計如表4所示。

（4）“項目—任務—活動”三層結構的活動組織

在活動設計與開展時，考慮到學生認知水平、學校課時安排，以及單元知識的邏輯結構，教師可以選擇采用“單元學習項目—知識模塊微項目—課時任務—活動開展”的形式。例如，可以以“了解算法設計與Python程序實現”為整個學習項目，以各知識模塊為微項目，各課時的任務組織實施，每個任務下設2～3個相應的活動，每個活動以實際解決問題情境為主，至此，整個結構就清晰地架構出來了（如圖4）。

（5）助力活動開展的引領性問題設計

問題是思維的起點，也是創造的前提。教師要想引導學生在原有知識基礎上納入新的知識，必須在每一個環節開始加以引導，具體可以通過設計引領性問題，如使用類似于你思考過某個問題嗎、你覺得這個問題如何解決、你猜想這個問題有幾種可能的方案等這些引發學生思考、假設、估計、懷疑、猜測的口語化形式為思維活動提供支架。問題鏈的設計可以依據概念圖的逐層分解并結合思維具體水平進行，也可由師生頭腦風暴，再進行判斷、選擇、轉化界定。例如，圖5所示為“算法與程序”的引領問題。

實踐應用反思

筆者經過兩年多的課題研究和實踐應用，較好地檢驗和修正了聚焦計算思維培養的單元設計模式，學生對重視思維學習的課堂展現出較高的興趣和滿意度，單元模塊中的抽象建模、數據處理、流程組織、模塊調用等思維能力得到有效提升，系統設計制作以及小組合作能力也得到了加強。當然，在多次修改設計方案和案例調整的過程中，筆者也發現了一些問題，如：知識作為活動組織開展的基礎支撐，不能夠加以忽視，如果課堂上牽涉的是關鍵知識點，相關知識補充可以根據學生需要通過微課、練習或學案等課外方式進行；教師在課堂授課時，項目、任務、問題、活動、環節等口語化的表達很容易產生混淆，應注意在整個教學情境中的運用保持一致。

參考文獻：

張海青.以計算思維為導向的中職信息技術教學案例設計研究——以程序設計入門模塊《認識算法》一課為例[J].中國信息技術教育，2022（20）：108-112.

作者簡介：張海青（1979—），女，青島市城陽區職業中等專業學校講師，南京師范大學教育技術學碩士，研究方向為信息化教學設計。

基金項目：青島市教育科學“十三五”規劃教師專項課題“中職信息技術課程中計算思維的可視化研究”（課題批準號：QJK135D1278）。