中職信息技術(shù)編程教育跨學(xué)科融合實(shí)踐研究

林珊瑚

（晉江市晉興職業(yè)中專學(xué)校，福建 晉江）

編程課愈來(lái)愈成為中職學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)課程，學(xué)術(shù)界也普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)編程能夠有效地提高中職學(xué)生的編程思維，是培養(yǎng)學(xué)生思維的重要教學(xué)方法。新時(shí)代學(xué)科教育的不斷深化改革推動(dòng)并形成了新的教育方式——學(xué)科融合教育方式，這有助于提高學(xué)生解決跨學(xué)科困難的技能以及有效促進(jìn)學(xué)生多方思考問(wèn)題以及全面提升學(xué)生的思維能力。在編程課程的教學(xué)過(guò)程中，有意識(shí)地融會(huì)貫通其他學(xué)科的知識(shí)，一方面能夠刺激學(xué)生進(jìn)行思維轉(zhuǎn)換，使其具備一定的創(chuàng)新意識(shí)，另一方面能夠促進(jìn)學(xué)生編程思維的形成，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合資質(zhì)。

一、跨學(xué)科融合編程教育的定義

對(duì)于跨學(xué)科融合編程教育的內(nèi)涵，于國(guó)文、曹一鳴（2017）[1]給出解釋，即把編程跟其他的學(xué)科之間建立有價(jià)值的連接，并以此為紐帶，進(jìn)行跨學(xué)科的融合教學(xué)，從而達(dá)到幫助學(xué)生形成批判以及計(jì)算思維的目的。首先，跨學(xué)科融合編程教育通過(guò)跨學(xué)科的教學(xué)模式，大大降低了學(xué)生接受編程教育的門(mén)檻，并且在教授編程課程的過(guò)程中應(yīng)用了其他學(xué)科的知識(shí)理念，能夠有效地提高學(xué)生的編程能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教育資源的公平分配。其次，教育的信息化經(jīng)歷了輔助工具、應(yīng)用整合以及創(chuàng)新融合三個(gè)過(guò)程，而在創(chuàng)新融合的這一過(guò)程中，教育信息化的產(chǎn)物——編程教育也參與其中?？鐚W(xué)科融合編程教育正是創(chuàng)新地將編程課程和其他的一些學(xué)科甚至是多學(xué)科同時(shí)進(jìn)行深度融合。最后，跨學(xué)科融合編程教育是將編程跟其他的學(xué)科之間建立有價(jià)值的連接，可以引導(dǎo)學(xué)生同時(shí)運(yùn)用兩種以上學(xué)科的綜合知識(shí)合力去解決一個(gè)難題或者現(xiàn)象，這種深度學(xué)習(xí)非常有意義，而且能夠加深學(xué)生對(duì)某個(gè)知識(shí)或者現(xiàn)象的理解。

二、中職學(xué)校信息技術(shù)編程類課程教學(xué)模式的現(xiàn)狀和問(wèn)題

（一）中職信息技術(shù)編程類課程教學(xué)模式的現(xiàn)狀分析

1.PPT+編程代碼演示型、講授型教學(xué)

通常教師會(huì)使用多媒體視頻功能播放PPT來(lái)講解編程的基本概念，然后利用編程軟件在大屏幕上給中職學(xué)生演示講解程序源代碼。優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生能夠在第一時(shí)間通過(guò)大屏幕接收到教師的操作過(guò)程和結(jié)果，進(jìn)而及時(shí)得到對(duì)編程課程的感性認(rèn)識(shí)以及學(xué)習(xí)編程的一個(gè)基本思路。缺點(diǎn)就是整個(gè)模式處于演示教學(xué)階段，將教師定位為教學(xué)活動(dòng)的中心，而本應(yīng)作為主體的學(xué)生則只能處于接受知識(shí)的被動(dòng)狀態(tài)，嚴(yán)重阻礙學(xué)生主觀能動(dòng)性的充分發(fā)揮。其本質(zhì)實(shí)際是一種教授為主、演示操作為輔的教育模式，而多媒體屏幕的演示過(guò)程僅僅只是方便了學(xué)生觀看。

2.講與練相結(jié)合的機(jī)房上機(jī)教學(xué)

在這種教學(xué)模式下，教師的教學(xué)行為一般是在學(xué)校計(jì)算機(jī)教室進(jìn)行，教師一邊操作計(jì)算機(jī)一邊講解，學(xué)生一邊學(xué)習(xí)一邊在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)踐。優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生能夠直接動(dòng)手操作，及時(shí)對(duì)教師教授的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，既了解了計(jì)算機(jī)編程的相關(guān)知識(shí)，又能夠?qū)嶋H上手練習(xí)。缺點(diǎn)就是學(xué)生會(huì)因?yàn)閷?duì)教師教授知識(shí)的接受能力不同而在計(jì)算機(jī)操作的速度上有明顯差別，因此教師沒(méi)有辦法使學(xué)生的步調(diào)保持一致，無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程的層次化教學(xué)，所以時(shí)常會(huì)發(fā)生部分學(xué)生早早做完練習(xí)內(nèi)容而另一部分學(xué)生還沒(méi)完成操作的現(xiàn)象。

3.C/S架構(gòu)與多媒體教學(xué)軟件的結(jié)合教學(xué)

在這種教學(xué)模式下，通過(guò)構(gòu)建C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）架構(gòu)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)一臺(tái)教師機(jī)器與多臺(tái)學(xué)生機(jī)器的內(nèi)網(wǎng)連接，教師可以通過(guò)操作多媒體教學(xué)軟件來(lái)控制學(xué)生機(jī)器。上課時(shí)，教師會(huì)通過(guò)內(nèi)網(wǎng)將要傳授的知識(shí)發(fā)送到學(xué)生的計(jì)算機(jī)上，學(xué)生通過(guò)自己的屏幕進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師需要講解知識(shí)時(shí)，會(huì)通過(guò)全屏廣播功能鎖定學(xué)生機(jī)器，使之無(wú)法進(jìn)行各種操作，而只能通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察學(xué)習(xí)教師的操作過(guò)程。教師教授完之后會(huì)解鎖學(xué)生的計(jì)算機(jī)，學(xué)生就可以自由操作，進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)。優(yōu)點(diǎn)是教師能夠通過(guò)教師計(jì)算機(jī)來(lái)檢測(cè)到學(xué)生的屏幕，以便及時(shí)地掌握學(xué)生的實(shí)操情況以及對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的消化吸收情況。當(dāng)學(xué)生有疑問(wèn)的時(shí)候，可以通過(guò)舉手或者網(wǎng)絡(luò)互連的方式請(qǐng)求教師給予指導(dǎo)。缺點(diǎn)就是，其實(shí)質(zhì)還是以教師教授為中心，而學(xué)生的主觀能動(dòng)性也并不能發(fā)揮到極致，所以也就沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)分層次教學(xué)的目標(biāo)。同時(shí)，這種教學(xué)模式也對(duì)學(xué)校提出了較高的計(jì)算機(jī)軟件以及硬件設(shè)備要求，為其帶來(lái)了較大的資金負(fù)擔(dān)。

（二）中職信息技術(shù)編程類課程教學(xué)模式現(xiàn)存問(wèn)題

以上現(xiàn)象面臨著一個(gè)共同的難題，那就是，教師為中心的單向授課是學(xué)生獲取和了解編程知識(shí)的基礎(chǔ)，只能按照統(tǒng)一的授課進(jìn)程來(lái)進(jìn)行，不能夠兼顧到學(xué)生的個(gè)體差異，不能夠從學(xué)生本身出發(fā)，刺激他們學(xué)習(xí)編程的動(dòng)力和興趣，也沒(méi)能夠給他們留有充足的空間和機(jī)會(huì)去獨(dú)立完成思考；缺乏教師對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)掘，學(xué)生跟教師的交流不夠充分，也不利于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，同時(shí)不利于學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)和能力的養(yǎng)成。[2-3]

三、信息技術(shù)編程類課程的特點(diǎn)和難點(diǎn)

此課程一大特點(diǎn)是對(duì)學(xué)習(xí)者的抽象思維以及實(shí)踐能力有相對(duì)較高的要求，此類課程通常以算法以及實(shí)現(xiàn)該算法的代碼為核心內(nèi)容，同時(shí)所用代碼必須遵守相對(duì)嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則。一方面算法和實(shí)現(xiàn)算法的代碼的學(xué)習(xí)相對(duì)其他學(xué)習(xí)內(nèi)容較為枯燥。另一方面學(xué)習(xí)者同時(shí)又必須有較高水平的邏輯分析能力。但是信息技術(shù)編程類課程的接受群體為中職學(xué)生，他們的抽象思維以及實(shí)踐能力比較弱，自主學(xué)習(xí)的意識(shí)薄弱，而且學(xué)習(xí)的自我控制能力以及忍耐力不夠強(qiáng)。如何實(shí)現(xiàn)中職信息技術(shù)編程類課程的特點(diǎn)和中職學(xué)生特性的融合成為這種教學(xué)模式的一大難點(diǎn)。從中職教育的培養(yǎng)目標(biāo)以及中職學(xué)生的特征來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)抽象思維以及邏輯分析的信息技術(shù)編程知識(shí)的傳授，需要做到運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式來(lái)合理組織編程課程的相關(guān)知識(shí)，以此有效刺激和帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而探索適合中職學(xué)生的教學(xué)方法，使中職學(xué)生能夠掌握自己編程學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，賦予信息技術(shù)編程類課程更加創(chuàng)新融合的學(xué)習(xí)模式。

四、編程課程跨學(xué)科融合教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用

中職學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的主動(dòng)性以及最終教學(xué)活動(dòng)的實(shí)際效果直接受教學(xué)活動(dòng)主題的影響。根據(jù)中職學(xué)校課程教學(xué)的特點(diǎn)，教學(xué)活動(dòng)類型能夠分成現(xiàn)象（過(guò)程）模擬型、原理概念型和探索實(shí)踐型三類。以上這三種教學(xué)活動(dòng)能夠完美地覆蓋語(yǔ)、數(shù)、外、音、體、美以及思政、科學(xué)、信息技術(shù)編程的相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)。中職學(xué)生既能夠完成自己的課程學(xué)習(xí)任務(wù)，又能夠?qū)崿F(xiàn)與其他學(xué)科的創(chuàng)新融合，這將極大地提升中職學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性以及解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。[4]

（一）原理概念型教學(xué)活動(dòng)

原理概念型教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施有賴于Python代碼式編程的實(shí)施工具。教師首先會(huì)將學(xué)生需要學(xué)習(xí)了解的學(xué)科知識(shí)總結(jié)歸納成一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，以方便學(xué)生在系統(tǒng)化的反復(fù)練習(xí)以及體驗(yàn)中不斷具備編程思維，并形成自己解決相應(yīng)問(wèn)題的方式方法。

原理概念型教學(xué)活動(dòng)一般能夠分成兩種類型：一種是通過(guò)編程的手段來(lái)對(duì)數(shù)學(xué)、自然以及科學(xué)的概念進(jìn)行驗(yàn)證。另一種是通過(guò)編程的手段來(lái)研究分析問(wèn)題的多種驗(yàn)證通道。以學(xué)習(xí)者所掌握的學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)編程的思維方法進(jìn)一步佐證。一方面可以加深學(xué)習(xí)者對(duì)已掌握學(xué)科知識(shí)的理解與思考，另一方面可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，進(jìn)而整體提高學(xué)生的綜合能力。比如，在語(yǔ)文學(xué)科與Python編程相結(jié)合的教學(xué)時(shí)，學(xué)生解決中文文本的詞頻統(tǒng)計(jì)分析中，Python編程能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)文本的快速分析，有利于學(xué)生在文本中得到更多的知識(shí)。再比如，給學(xué)生安排一項(xiàng)任務(wù)，讓每個(gè)學(xué)生隨機(jī)選擇五個(gè)成語(yǔ)，通過(guò)編程技術(shù)通俗易懂地展現(xiàn)出來(lái)，最終評(píng)選出優(yōu)秀作品，給予獎(jiǎng)勵(lì)，學(xué)生可以通過(guò)玩成語(yǔ)游戲來(lái)理解成語(yǔ)的由來(lái)和具體含義，并完成成語(yǔ)的記憶，不僅能夠提升編程水平，還可以強(qiáng)化對(duì)成語(yǔ)的理解和記憶。

（二）現(xiàn)象（過(guò)程）模擬型教學(xué)活動(dòng)

現(xiàn)象（過(guò)程）模擬型教學(xué)活動(dòng)通常使用圖形化界面軟件工具。由于中職學(xué)習(xí)中一般會(huì)有許多像是實(shí)驗(yàn)步驟、朗讀順序、課程安排等固有的流程，中職教學(xué)活動(dòng)會(huì)有相關(guān)游戲設(shè)計(jì)以及故事描述、藝術(shù)化呈現(xiàn)等，在這些教學(xué)活動(dòng)中，中職學(xué)生需要根據(jù)實(shí)踐過(guò)程的順序編寫(xiě)程序，最后形成一個(gè)完整的算法過(guò)程。

古詩(shī)詞比較凝練，且具有特定的語(yǔ)境，比較晦澀難懂，且中職的學(xué)生普遍喜歡玩游戲，因此可鼓勵(lì)學(xué)生利用Python編程技術(shù)，結(jié)合古詩(shī)詞特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出古詩(shī)詞類小游戲程序，可以隨時(shí)找語(yǔ)文教師和編程教師協(xié)助完成，這樣學(xué)生不僅有成就感，還提高了編程和語(yǔ)文學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生在玩中學(xué)、學(xué)中玩。在全程教學(xué)活動(dòng)中，課堂氛圍積極且融洽，同時(shí)學(xué)生參與度極高。其中的原因有二，一方面是諸如此類的教學(xué)活動(dòng)中用到的編程算法一般難度不高，另一方面是這些教學(xué)活動(dòng)都是模擬日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)此有極大的興趣，且使用性較強(qiáng)，學(xué)生更容易接受。

（三）探索實(shí)踐型教學(xué)活動(dòng)

探索實(shí)踐型教學(xué)活動(dòng)的主要內(nèi)容是日常生活中的實(shí)際問(wèn)題，有多種多樣的形式，更加具有開(kāi)放性。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生可自主地在既定主題之下發(fā)現(xiàn)所存在的問(wèn)題，進(jìn)行思考，找到解決問(wèn)題的方案并且能夠自由發(fā)揮進(jìn)行創(chuàng)意表達(dá)，這種類型的教學(xué)活動(dòng)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生自身的驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。將探索實(shí)踐型教學(xué)與生活問(wèn)題緊密結(jié)合，通過(guò)當(dāng)前所學(xué)編程工具開(kāi)發(fā)出智能化交通信號(hào)燈、灑水、滅火機(jī)器人等系列可滿足生活所需的智能創(chuàng)作，使得學(xué)生在將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的同時(shí)，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力得到大幅度提升。為更進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，在學(xué)生設(shè)計(jì)智能交通信號(hào)燈教學(xué)任務(wù)時(shí)，教師可先帶領(lǐng)部分學(xué)生在相對(duì)復(fù)雜的十字路口處進(jìn)行分段式觀察，總結(jié)十字路口信號(hào)燈的一般運(yùn)行規(guī)律，隨后把這種規(guī)律轉(zhuǎn)化成為編程語(yǔ)言，通過(guò)可視化的編程來(lái)進(jìn)行腳本的搭建，運(yùn)用Arduino主板以及LED燈來(lái)完成交通信號(hào)燈的規(guī)律性變化，最終成功地將十字路口交通信號(hào)燈自動(dòng)顯示的實(shí)際問(wèn)題解決掉。除此之外，教師還會(huì)在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展延伸，如東西向行駛的車(chē)輛較多的情況或者晚上9點(diǎn)之后十字路口四個(gè)方向的信號(hào)燈都閃爍黃燈的情況，還有丁字路口交通信號(hào)燈變化的情況，這些實(shí)際情況都是學(xué)生可以實(shí)際感受到的，所以更能夠較好地激起學(xué)生的積極性，并激發(fā)他們的想象力和勇于實(shí)踐探索的勇氣。

五、政策及建議

（一）轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，明確編程教育跨學(xué)科的重要性

一方面先要看清楚中職學(xué)生編程教育的教學(xué)模式，中職學(xué)生編程教育的實(shí)質(zhì)是對(duì)他們思維模式的培養(yǎng)。編程時(shí)中職學(xué)生思維模式的構(gòu)建以及情感的溝通表達(dá)都有著其特立獨(dú)行的作用。但是編程作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科課程，很難在短時(shí)間內(nèi)占據(jù)與語(yǔ)、數(shù)、外等基礎(chǔ)教育課程同等的地位。[5]因此，把中職學(xué)生編程教育與其他的相關(guān)學(xué)科建立有價(jià)值的連接，并以此為紐帶進(jìn)行跨學(xué)科的融合教學(xué)對(duì)于降低編程課程的學(xué)習(xí)難度和外在壓力以及中職學(xué)生邏輯思維能力的養(yǎng)成有著重要的意義。另一方面要清楚界定中職學(xué)生編程教育的價(jià)值。對(duì)于編程人才以及擁有跨學(xué)科綜合實(shí)力的人才的培養(yǎng)是順應(yīng)人工智能時(shí)代背景下新時(shí)代對(duì)人才的需求而產(chǎn)生的，并不僅僅是為了隨波逐流。

（二）提高教師隊(duì)伍整體素質(zhì)

一方面提高中職學(xué)?；鶎咏處熽?duì)伍對(duì)于對(duì)中職學(xué)生進(jìn)行編程教育的重視程度。中職學(xué)生編程教育跨學(xué)科融合并不是教育者頭腦的一時(shí)發(fā)熱，而是順應(yīng)整個(gè)時(shí)代背景和國(guó)際大環(huán)境的變化而產(chǎn)生的，關(guān)注并重視編程教育對(duì)中職學(xué)生思維邏輯能力的培養(yǎng)，對(duì)于基層教師來(lái)說(shuō)十分必要。中職學(xué)校的基層教師應(yīng)當(dāng)拿出對(duì)待語(yǔ)、數(shù)、外等基礎(chǔ)學(xué)科的那種熱情來(lái)對(duì)待編程教育，并積極地將編程教育融會(huì)貫通到其他學(xué)科的教育中。另一方面確保具備編程教育跨學(xué)科融合教學(xué)能力的師資力量，不斷展開(kāi)對(duì)中職學(xué)校遠(yuǎn)程教育人才的培養(yǎng)。一是可對(duì)當(dāng)前在校師范生進(jìn)行相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)培訓(xùn)，師范學(xué)生作為未來(lái)教育一線的堅(jiān)實(shí)力量，務(wù)必將重視編程教育的理念深深植入他們大腦中。二是做好在職中職教師的繼續(xù)教育工作，培養(yǎng)他們的編程教育理念和素養(yǎng)。

（三）完善跨學(xué)科融合保障機(jī)制

一個(gè)學(xué)校的政策措施以及支持手段是發(fā)展中職學(xué)校編程教育的重要保障。一是中職學(xué)校應(yīng)當(dāng)在政策層面制訂編程教育發(fā)展規(guī)劃綱要，構(gòu)建和完善中職學(xué)生編程教育的課程體系。二是提倡教師之間、教師與學(xué)生之間科學(xué)構(gòu)建學(xué)科編程共同體，也就是說(shuō)使具有不同學(xué)科背景的專業(yè)教師共同合作編排相關(guān)編程教案，并將相對(duì)不錯(cuò)的教案陳列出來(lái)再進(jìn)一步甄選出優(yōu)秀成果作為共同的教學(xué)案例。