数字时代高职学生计算思维培养的现状、策略及展望

万雅莹

摘要：高职信息技术课程是学生计算思维培养的主阵地。目前，高职信息技术课程存在课程定位不清晰、课程设置单一、教学方式陈旧等问题。高职信息技术课程应构建面向计算思维培养的课程教学体系，设计符合高职学生认知规律的教学内容，推进学生本位视角下的教育教学模式，实施贯穿于教学活动全过程的多元化教学评价，进而推动高职院校信息技术课程教育教学改革。

关键词：数字时代；高职院校；信息技术课程；计算思维

中图分类号：G717 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2023）18-0068-05

数字技术的持续、快速迭代，对人们在人际交往、社会参与等方面的数字化能力提出了更高的要求；以“机器人+”等为代表的智能设备在制造业、农业、建筑业、商贸物流业等经济发展领域的应用，对技能型人才培养提出了更高的要求；以“产教融合”“五育并举”为代表的职业教育理念的深入实施，对促进学生核心素养与专业学习的协同与互惠提出了更高的要求。在技术变革、智能设备升级、职教理念变革的多重影响下，计算思维培养日益引起人们重视。

一、高职信息技术课程计算思维培养的现状

2021年，教育部办公厅发布的《高等职业教育专科信息技术课程标准》（以下简称“2021版课标”）正式将计算思维列为高职信息技术学科的核心素养。计算思维指个体在问题求解、系统设计的过程中，运用计算机科学领域的思想与实践方法所产生的一系列思维活动。计算思维的典型特征即能采用计算机等智能化工具可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立模型、组织数据，能综合利用各种信息资源、科学方法和信息技术工具解决问题，能将这种解决问题的思维方式迁移运用到职业岗位和生活情境的相关问题解决过程中[1]。

虽然“2021版课标”明确了高职信息技术课程的学科核心素养和课程目标，但在实际教学中，高职信息技术课程的课程定位、课程设置和教学模式未能达成培养学生解决实际问题和支撑专业学习能力的目标。

（一）课程定位不清晰，仍存在“狭义工具论”

信息技术课程是高职院校通识教育的重要组成部分，在学生综合素质、创新能力培养等方面发挥着重要作用。如何正确认识和准确定位信息技术教学，一直是课程面临的重要挑战。高职院校长期以来存在着“信息技术课程就是办公软件培训班”“计算机会用即可”等片面观点，这些观点过于强调课程的工具特性，却淡化了学生对计算机领域核心思想与方法的掌握，也给高职信息技术课程带来了巨大冲击，如专业人才培养方案中学时被缩减、师资队伍得不到充分配置、计算思维培养不被重视等。

（二）课程设置较为单一，思维培养无法得到有效体现

“2021版课标”指出，高职院校信息技术课程分为基础和拓展两个模块，拓展模块包括程序设计基础、信息安全、大数据、人工智能等主题，高职院校可结合学校特色或专业需要，自主确定拓展模块教学内容。实际上，目前高职信息技术课程的教学内容，大多以基础模块即Office办公应用为主，极少涉及程序设计基础、人工智能等拓展模块课程内容，课程设置较为单一。虽然对于计算机专业来说，拓展模块相关课程已有多年的教学发展历史，但这些课程的教学内容、教学目标、教学定位并不适合非计算机专业的学生。如何依托高职信息技术课程体系的公共通识课程属性，打破文科、理科、艺术类等学科的界限，激发学生的创新思想和实践能力，促进学生计算思维的培养，进而开展面向计算思维培养的高职信息技术课程体系研究，是值得深思的问题。

（三）课程教学以验证性操作为主，缺乏迁移性应用

作为一门实践性强、操作性强的实训类课程，信息技术课程在教学实践中应更重视学生的实践操作成效。但是，课程当前的教学方法仍以传统式教学为主，通常采用教师讲解与演示、学生自主完成学习任务的形式，且大多是验证性操作或简单的操作应用，缺乏较为复杂的、与职业岗位或现实生活相结合的综合性实践内容。一方面，高职学生存在学习积极性有待加强、计算机操作水平薄弱且能力参差不齐等客观问题；另一方面，传统的教学模式不利于激发学生的学习动机和兴趣，也无助于培养学生的创造能力与解决实际问题的能力。

二、高職信息技术课程计算思维培养的策略

计算思维具有明显的计算机科学特征，作为一种高阶思维能力，学生计算思维培养需要在具体的课程教学中落实，而信息技术课程是高职学生计算思维培养的重要着力点。

（一）构建面向计算思维培养的课程教学体系

计算思维培养包含的内容不局限于一门课程，而要贯穿于高职信息技术课程组中，需要有一系列的信息技术基础课程作支撑和拓展，如信息技术基础、程序设计基础、人工智能、数字媒体等课程，这也与“2021版课标”中的“必修+拓展”课程体系要求同向而行、一脉相承。实际上，目前高职信息技术必修模块“信息技术基础”课程已包含了部分计算思维培养要素，只不过这些内容是隐性的、被动的、无意识的。比如，理论模块中计算机数据的表示以及进制转换部分，在讲解计算机世界数据表达方式、理解进制/基数/位权等基本概念的同时，要求学生具备一定的计算、抽象、迁移能力；实践模块中电子表格数据处理部分，利用函数公式统计分析数据并直观感受数字化图表变化，在分解问题、理解算法、评估完善的过程中潜移默化地促进了学生计算思维的培养。

在现有的高职信息技术课程组中，什么类型的课程最适合培养学生的计算思维？在培养学生计算思维的教学过程中，总是不可避免地涉及算法，使得程序设计语言成为计算思维培养的重要工具。因此，要构建面向计算思维培养的课程教学体系，“程序设计语言”无疑是最典型的课程。目前，已有不少研究者开展了在程序设计课程教学中培养学生计算思维的研究，如窦祥国在C语言程序设计课程中将算法设计思想与计算思维相结合来实施教学，以典型的图形输出任务为例，培养高职学生分析问题和利用计算机编程解决问题的能力[2]；汤如松介绍了在高职计算机公共课中以创客教育的理念开展Scratch程序设计课程的思路与实践，达到培养学生创新思维能力、计算思维的目的[3]。可见，尽管计算思维教育不等同于编程教育，但不可否认的是，利用程序设计课程培养学生计算思维具有显著优势，具体表现在两个方面：一是实现程序设计课程的教学目标，即从计算思维概念层面上促进学生在问题求解、系统设计的过程中，掌握计算机科学领域的核心思想与实践方法；二是程序设计解决问题的基本步骤与计算思维培养要素互相印证，即从计算思维技能层面上培养学生解决问题的能力和学习迁移的能力。

（二）设计符合高职学生认知规律的教学内容

作为需要兼顾不同学科/专业思维方式的通识课程，开设程序设计课程的目的不是培养程序员，而是让学生学习计算机求解问题的基本方法和思维模式，从而培养计算思维。因此，设计出符合高职学生特点及认知规律的教学内容尤为重要。

1.基于微项目设计，降低编程专业性

这里的“微项目”应体现“聚焦”和“短学时”两个特点。聚焦是指不强调学科知识体系的完整性和系统性，而是着眼课程的核心知识点和关键方法。短学时是指限制项目承载的知识量，项目学习在两学时内完成为妥。微项目设计可以提升学生的自我效能感，通过解决难度较低的编程问题，逐步积累解决思路和方法，增加解决更难的编程任务的自信心，大大降低高职学生对程序设计课程的畏难情绪。

2.基于游戏化设计，提高编程趣味性

思维类教学活动适宜采用游戏化的教学方法进行思维培养，在自由、宽松的环境里寓教于乐，学生往往敢于猜测，思维多向发散，能够较大限度发挥想象力 [4]。项目游戏化设计将编写程序代码与实现游戏角色动作联系起来，在调试运行过程中逐步实现图形/图片等可视化对象的预设功能，为编程学习增添趣味性和故事性，激发学生求知欲和创造力。

3.基于工作设计，加强编程实用性

通过前期信息技术基础课程的学习，高职学生已具备一定的办公软件操作基础，在高职信息技术教学体系的后续课程中，利用高级语言（如Python等）在办公自动化领域的应用优势，创设真实工作情境，实现批量处理Office文件、发送电子邮件等功能，为学生在未来的工作中摆脱机械、重复性的计算机操作提供程序设计解决方案，提升高职学生的职场竞争力。

（三）推进学生本位视角下的教育教学模式

教学内容的重构与革新势必引发对传统教学模式的反思，带来教学模式的变革[5]。怎么教要比教什么更重要，也更困难。什么样的教学模式最有利于培养学生的计算思维，研究者的角度与视野不尽相同。例如，李艳玲等提出建立多元交互的学习模式，认为采用课前网络平台自主学习、课中翻转课堂交流讨论、课后应用实践的教学模式进行教学，有利于在计算机通识课中培养学生的计算思维[6]。杜鸿羽等认为，计算思维问题解决其实是一个“探究—设计—再设计”的循环，在编程任务驱动过程中开展协作探究能够为学生提供发现解决方案的机会和必要的情感支持[7]。可以看出，计算思维培养在教学模式上主张启发式教学和协作性学习，需要更注重学生自主探究和协作交流，给学生更多开放的空间，在以学生为中心的教学活动中实现计算思维的培养。同时，还需要注重课堂教学活动与计算思维培养要素的契合，不仅要满足课程教学中存在的教学需求，还要培养学生对计算思维各要素的掌握能力。

在诸多教学模式中，最有代表性的是问题驱动教学模式。问题驱动教学模式有两个特点：一是以问题为中心，将课堂学习任务分解为若干个递进的问题，学习目标更明确、驱动性更强；二是以学生为主体，教师角色从传统的知识传授者转变为教学活动的组织者、引导者和总结者。有研究证明，问题驱动教学模式能够提高学生探究问题的能力、激发学生的学习热情，有利于促进思维类素养的形成和内化。高职信息技术课程以问题贯穿教学实施全过程，设计教师活动和学生活动，将计算思维培养要素与课堂学习活动相结合，构建问题驱动教学模式。一方面，教师在提出问题、知识讲解、资源支持、课堂答疑、组织展示、总结评价等教师活动中搭建学习框架，通过引导学生积极参与学习活动促进其计算思维的培养。另一方面，学生在明确问题、分解问题、设计算法、编写调试、展示成果、归纳迁移等活动中促进自身主动建构，提高解决问题的能力，进而实现计算思维的培养。

（四）实施贯穿教学活动全过程的多元化教学评价

多元化的评价方式为学生计算思维的培养和提升提供了重要依据，这里的多元化教学评价包含但不限于学生学业情况总结性评价，更注重计算思维培养有效性的评价。当前常见的评价途径有：一是计算思维评价量表测试。对学生计算思维水平进行前期调研，设计计算思维量表，在课程开始前与结束后分别开展问卷测试，分析前测和后测数据的差异性，检验学生参与课程学习之后计算思维的提升成效。二是教学活动数据分析。学习过程性数据最能体现学生思维方面的变化，依据出勤情况（学习态度）、作品方案的完成情况（问题解决）、团队探究的贡献情况（合作精神）、课堂活动的参与情况（学习兴趣）等，分析学生在学习过程中的综合学习情况。三是访谈/总结报告文本分析。课程学习结束后，可采用访谈调研或总结报告的形式，观察学生对课程的态度和反馈，分析访谈/总结报告文本内容，进一步验证学生的适应性和课程的有效性。

三、高职学生计算思维培养的建议与展望

计算思维是数字时代的产物，培养学生的计算思维，使之掌握运用计算机技术解决实际问题的过程和方法，成为合格的数字公民、技能劳动者、终身学习者，是当前高职教育面临的一项重要任务，也是高职信息技术课程教育教学改革的重要突破口。

（一）融入数字化社会实践的课程教学内容

高职教育应把培养技能型人才运用知识技能解决实际问题的能力作为重点。数字化社会的迅猛发展，促使高职课程的教学内容不断迭代更新，诸如第五代移动通信技术、物联网、人工智能等新型技术逐步融入企业生产实践，逐渐成为高职课程的热点内容。显而易见，如果相应教学内容在课程体系的占比较低，则会导致学生在未来的数字化社会参与过程中出现问题。因此，高职信息技术课程应依据课程特点，进一步改善数字化社会实践融入课程教学的环境氛围，将学校的理论技术优势与企业在生产中的实践优势相结合，重塑课程教学内容中融入先进技术的比例架构，保证教学内容的先进性和实践性。

（二）树立计算思维培养的跨课程教学目标

计算思维培养是思维方式和问题解决方法内化的过程。当前，通过有关编程的知识内容培养学生的计算思维已经达成了一定程度上的共识，但计算思维的培养不应该局限于信息技术或计算机相关课程，而应扩展为一种解决问题的思考逻辑，应用到不同教学内容中。现阶段的高职教育，可结合或依托不同高职院校的专业特色，构建面向计算思维、设计思维、工程思维的创新课程，在课堂教学、企业实践、创客活动等不同教学情境下，引导学生参与真实问题情境的项目实践，体验问题解决的完整流程，提升学生的思维能力和问题解决能力。

（三）开展多维计算思维评价工具的适应性研究

评价作为衡量学习者计算思维水平以及判断计算思维教育成效的关键环节，在国内的计算思维研究中仍然欠缺[8]。当前，国内外认可度、信效度较高的计算思维评价工具主要包括基于试题的评价、基于量表的评价、基于编程任务的评价、基于系统环境的评价四种类型，不同类型的评价工具有不同的评价优势和局限。虽然计算思维评价工具类型较为丰富，但是当前高职学生计算思维评价工具以量表型为主（如CTS计算思维评价量表等），维度相对单一，而計算思维本身具备一定的复杂性，单独使用一种评价工具无法达到全面测评的效果，宜采用多种评价工具进行混合测量，形成有效补充。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部办公厅关于印发高等职业教育专科英语、信息技术课程标准（2021年版）的通知[EB/OL].（2021-04-01）[2023-05-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/moe_737/s3876_qt/202104/t20210409_525482.html.

[2]窦祥国.面向计算思维培养的高职C程序设计案例教学研究[J].中国职业技术教育，2019（32）：93.

[3]汤如松.Scratch程序设计课程培养高职学生创新能力探索[J].中国教育信息化，2016（12）：4.

[4]高娇.基于游戏化教学的计算思维培养研究[D].西安：陕西师范大学，2014：12.

[5]王罗那，王建磐.人工智能时代需要关注的新素养：计算思维[J].比较教育研究，2021（3）：27.

[6]李艳玲，张剑妹，王文溥.新工科背景下地方本科院校计算机通识教育的探索研究——一项基于设计的研究[J].长治学院学报，2022（4）：82.

[7]杜鸿羽，马志强，芦镜羽.利用有效失败促进计算思维发展的编程教学设计[J].开放学习研究，2022（4）：29.

[8]惠恭健，兰小芳，钱逸舟.计算思维该如何评？——基于国内外14种评价工具的比较分析[J].远程教育杂志，2020（4）：84.

责任编辑：殷伟