基于PBL教學(xué)模式的計算思維培養(yǎng)研究

閆培靖

摘要：本文介紹了計算思維培養(yǎng)的核心內(nèi)容和存在的問題，分析了基于構(gòu)建主義的PBL（Problem-Based Learning，問題驅(qū)動教學(xué)法）學(xué)習(xí)模式教學(xué)思路，結(jié)合《大學(xué)信息技術(shù)》課程的開展情況研究面向計算思維培養(yǎng)的PBL教學(xué)模式構(gòu)建策略。

關(guān)鍵詞：計算思維 PBL 教學(xué)模式 大學(xué)信息技術(shù)

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和計算思維能力，計算思維能力的培養(yǎng)又可以細(xì)分為計算機(jī)認(rèn)知能力、計算機(jī)解決問題能力、基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力和信息基礎(chǔ)的共處能力4種能力的教學(xué)目標(biāo)。作為大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要課程，《大學(xué)信息技術(shù)》是學(xué)習(xí)其他計算機(jī)相關(guān)技術(shù)課程的基礎(chǔ)課，承擔(dān)了計算思維培養(yǎng)的啟蒙職責(zé)。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，各開設(shè)《大學(xué)信息技術(shù)》的高校教學(xué)研究部門不斷在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方法等方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，提出了多種有助于提高課程效果的教學(xué)模式。

1 計算思維培養(yǎng)的核心內(nèi)容和現(xiàn)狀

計算思維（computational thinking）是由美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)教授周以真提出，泛指涵蓋計算機(jī)科學(xué)各領(lǐng)域之廣度的一系列思維活動。面向計算思維的培養(yǎng)有助于提高學(xué)生解決問題、閱讀、了解世界等方面的能力。計算思維培養(yǎng)的核心內(nèi)容就是促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維、邏輯思維、效率思維、創(chuàng)新思維等思維能力的行程，最終構(gòu)建各自專業(yè)和社會環(huán)境的核心素養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，首先就是教會學(xué)生如何運用抽象思維來進(jìn)行問題的表達(dá)、分析、求解和處理，能夠準(zhǔn)確判斷問題的核心點和找到最優(yōu)解的工程思維。

在我國的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，雖然已經(jīng)明確將計算思維作為培養(yǎng)目標(biāo)，但教師和教學(xué)研究單位并未做出行之有效的改變來體現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，存在的問題可以概括為如下3個方面：

（1）部分計算機(jī)基礎(chǔ)教師自身未接受過關(guān)于計算思維概念的教育或培訓(xùn)，并沒有認(rèn)識到計算思維對于當(dāng)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(gòu)建能夠體現(xiàn)計算思維的課程體系。

（2）部分計算機(jī)基礎(chǔ)教師盡管認(rèn)識到了計算思維是課程的重要培養(yǎng)目標(biāo)，但專注于知識的傳授和技能的訓(xùn)練，還沒有掌握計算思維培養(yǎng)需要的教學(xué)模式和教學(xué)方法。

（3）目前的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)產(chǎn)出仍以考試或小型項目為成果，教學(xué)活動并未幫助學(xué)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(chǎn)生影響。

2 PBL教學(xué)模式開展的基本思路

PBL教學(xué)模式最找出現(xiàn)于上世紀(jì)50年代醫(yī)學(xué)教育，是一種基于構(gòu)建主義的教學(xué)方法。PBL教學(xué)模式是一種典型的以學(xué)生為中心，通過構(gòu)建教學(xué)情景來提高教學(xué)成效的問題導(dǎo)向教學(xué)方法。在構(gòu)建主義理論中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)訴求是構(gòu)建知識體系的基礎(chǔ)，教學(xué)內(nèi)容不再是以書本、影音、板書和演示等形式存在的現(xiàn)實表征狀態(tài)，而是基于學(xué)習(xí)者的理解和假設(shè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在PBL模式中，每個學(xué)習(xí)者都要自我構(gòu)建教學(xué)情景，教師要按照學(xué)生的知識背景和能力來幫助他們實現(xiàn)知識體系的認(rèn)知，最終形成思維能力。由此可見，PBL模式對于計算思維培養(yǎng)教學(xué)的開展是非常有利的：首先PBL模式是以學(xué)生為中心，是通過學(xué)生自我構(gòu)建來體現(xiàn)教學(xué)過程，這符合計算思維形成的客觀條件;其次PBL模式經(jīng)過多年的研究和論證，并已經(jīng)在歐美發(fā)達(dá)國家的高校中得到有效驗證，可以作為先進(jìn)教學(xué)理念來引入到課堂中來;最后，基于構(gòu)建主義的課堂教學(xué)，不在專注于問題的結(jié)果和具體技能，而是更強(qiáng)調(diào)學(xué)生在處理問題過程中體現(xiàn)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(xié)作、溝通合作等，這些都是計算思維能力培養(yǎng)所需的綜合素質(zhì)培養(yǎng)內(nèi)容。

PBL教學(xué)模式開展的基本思路是將教學(xué)劃分為propose（分析問題）-plan（設(shè)計方案）-execute（問題解決）-judge（反思總結(jié)）四個階段，讓學(xué)生自由組隊、自選題目、討論規(guī)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(dǎo)教學(xué)過程，而是充當(dāng)溝通、點播和教練的角色，由原有教學(xué)的知識來源轉(zhuǎn)換為學(xué)生構(gòu)建核心素養(yǎng)的引路人和學(xué)科專家。學(xué)生在PBL教學(xué)模式的課堂中要自己學(xué)習(xí)知識，自己查閱資料，歸納總結(jié)技能要點，獨立設(shè)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(gòu)建過程。總之，就是要突出“學(xué)生為學(xué)習(xí)中心，教師為學(xué)習(xí)輔助”。

3 《大學(xué)信息技術(shù)》課程的PBL教學(xué)模式構(gòu)建策略

《大學(xué)信息技術(shù)》課程的PBL教學(xué)模式構(gòu)建的基礎(chǔ)是教師要從學(xué)生的興趣點出發(fā)來設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，在明確培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實施以問題和項目為導(dǎo)向的計算思維能力培養(yǎng)教學(xué)活動，并圍繞思維訓(xùn)練開展指導(dǎo)工作。構(gòu)建以學(xué)生為中心，教師為輔助的引導(dǎo)式教學(xué)閉環(huán)，在每個教學(xué)環(huán)節(jié)中突出問題為導(dǎo)向，幫助學(xué)生構(gòu)建核心素養(yǎng)。

《大學(xué)信息技術(shù)》課程的PBL教學(xué)模式構(gòu)建思路是以模塊化形式來創(chuàng)建教學(xué)場景，將原有的教學(xué)單元變?yōu)閷W(xué)習(xí)項目，形成理論與實踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)過程;每個教學(xué)單元的知識點設(shè)置應(yīng)充分考慮學(xué)生的已有知識背景和接受能力;安排信息檢索、方案設(shè)計、項目實施和評價等自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié);在實施教學(xué)活動過程中根據(jù)學(xué)生的接受程度適時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和知識結(jié)構(gòu);總之就是要真正做到以學(xué)生為中心，幫助每個學(xué)生掌握計算機(jī)基礎(chǔ)知識和培養(yǎng)其計算思維能力。PBL教學(xué)模式構(gòu)建的基本策略包括：

（1）教學(xué)內(nèi)容應(yīng)貼近生活

《大學(xué)信息技術(shù)》課程面向的是高校所有專業(yè)的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容要符合學(xué)生的知識背景和接受能力，應(yīng)盡量選擇貼近日常生活和學(xué)習(xí)的實例來構(gòu)建教學(xué)情境。這樣可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們自主探索和構(gòu)建核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)動力。

（2）明確計算思維能力培養(yǎng)目標(biāo)

項目內(nèi)容的選定和教學(xué)方法的實施都不能脫離計算思維能力培養(yǎng)的基本目標(biāo)，教學(xué)過程中的教學(xué)問題和項目要讓學(xué)生主動去探索和解決問題，體現(xiàn)出計算思維的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

（3）通過合作學(xué)習(xí)提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力

可以設(shè)置由多人完成的教學(xué)項目，要求學(xué)生自由組隊和分配任務(wù)，通過學(xué)生之間的交流和合作來提高創(chuàng)造力和團(tuán)隊精神。

（4）教師做好輔助引導(dǎo)工作

教師要深刻認(rèn)識到課程培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)模式的特殊性，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)中的知識傳授角色，真正把課堂中心讓給學(xué)生，可以安排學(xué)生參與到課程教學(xué)內(nèi)容的編排和執(zhí)行工作中來，讓教學(xué)內(nèi)容更加貼近學(xué)生實際情況。

（5）優(yōu)化課程評價體系

擺脫傳統(tǒng)應(yīng)試教育“一卷定天下”的課程評價模式，在每個教學(xué)單元都組織學(xué)生進(jìn)行項目反饋和互評活動，讓學(xué)生在自我評價和不斷修正中構(gòu)建核心素養(yǎng)。

4 結(jié)語

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)要由基本的技能培訓(xùn)形式向計算思維能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生真正掌握用計算機(jī)解決實際問題的方法和技巧。在《大學(xué)信息技術(shù)》教學(xué)中實施PBL教學(xué)模式，有助于改變以教師為中心的課堂情境，實現(xiàn)學(xué)生主動探究式學(xué)習(xí)和知識自我構(gòu)建的項目實踐過程。希望《大學(xué)信息技術(shù)》課程PBL教學(xué)模式研究與實踐，可以為高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中對計算思維進(jìn)行系統(tǒng)化培養(yǎng)的教學(xué)模式探索提供一定的參考。

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