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中职《计算机应用基础》课程中计算思维培养的思考和实践

作者:未知

  摘   要:目前中职校《计算机应用基础》教学仍以强调实践操作为主,忽视了计算思维的培养。随着以解决实际问题为目标中职校教育理念的深化,以及中职生专业发展需要,将计算思维引入《计算机应用基础》课程势在必行。文章以Excel中IF函数教学为例,阐述了在《计算机应用基础》课程中培养计算思维的必要性和具体实施的策略。
  关键词:中职;计算机应用基础;计算思维;IF函数教学
  中图分类号:G434 文献标志码:A 文章编号:1673-8454(2019)19-0070-04
  一、引言
  中等职业学校的计算机应用基础课程是一门理论与实践一体的公共基础课程。其中的Office办公软件操作,在后续专业学习和未来生活中的应用日益广泛。尤其是随着数据的爆炸性增长,筛选数据进行准确的数据处理,把数据转化为可洞察的模型,实现数据的价值越来越具有现实意义,培养学生具有良好的数据处理能力是中职Excel软件教学的重要目标。但目前实施的操作技能考核模式,教师过于强调实践操作,而忽视了学生的主观能动性和利用信息技术发现问题、解决问题的能力。特别是像Excel公式与函数的学习,更要求学生具备一定的逻辑思维能力,以强调应用和理解为主,而不是简单的操作训练。因此,中等职业学校的计算机基础课程目标不仅要培养学生熟练使用软件,还需要关注学生思辨能力的培养。
  二、中职《计算机应用基础》教学现状分析
  1.中职《计算机应用基础》课程的师生现状
  中等职业学校的学生,一方面喜欢电脑,特别是游戏和微信等娱乐方式,也热衷运用信息化技术处理学习、生活问题,如运用APP软件或小程序去查询特定目标。另一方面,在真正学习计算机知识的过程中,缺乏兴趣,出现“重操作,轻原理”“多盲从,缺思考”的现象,尤其对逻辑思维较强的Excel函数理解和应用能力较弱。
  计算机教师的教学方法往往存在两种倾向:一种是先示范操作,然后学生模仿操作;另一种是简单地以任务为导向,直接让学生自学,完成操作后集中点评。前者的结果是,教学模式较为单一,学生主动性不强,课堂教学往往达不到预期效果。后者的结果是,没有理论知识为基础的学生直接上机操作,仅仅是模仿,并不明确操作用意和内涵,虽可完成教学任务,但大大降低了教学的实效,当学生遇到类似Excel函数这样需要在对函数逻辑理解的基础上操作的知识时,便心生敬畏,无法真正实现教学目标。
  2.中职《计算机应用基础》教学内涵的思考
  由于中职校学生的基础相对较弱,忽视计算思维培养,导致学生无法达到学习计算机相关知识的能力,也无法养成独立思考、主动探究的学习习惯。随着计算机技术在各行各业的蓬勃发展,以职业为导向的中职学生在具备一定的计算机操作能力的同时,更应具备理解相关行为的一系列思维活动,勇于发现事物本质,这样才能真正有效解决问题,成为职场赢家。因此,将计算思维贯穿在中职《计算机应用基础》课程的教学设计中,具有非常重要的现实意义。因此,有效培养学生的计算思维能力,有利于学生学好专业和全面发展。
  三、计算思维对中职《计算机应用基础》课程的启示
  1.计算思维概述
  2006年3月,美国卡耐基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威期刊《美国计算机学会通讯》(Communications of the ACM)上对计算思维(Computational Thinking)进行如下定义:计算思维是指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。首次提出了发现问题和解决问题的基本理念,就是运用“计算机化”的方式去处理问题、分析问题、解决问题和展示表达的活动。计算思维本质上是一个问题解决的过程。将计算思维融入计算机应用基础课程中教学,能让中职学生在掌握操作技能的同时,学会使用计算思维来解决身边生活和工作的实际问题。
  2016年10月,美国新版国家计算机科学教育标准公布,《K-12计算机科学框架》(K-12 Computer Science Framework)(下文简称《框架》),直接描述从幼儿园到高中阶段学生需要达到的目标。《框架》的核心概念仍是计算思维,提倡“实施计算机科学教育与培养学生计算思维”融合教育。
  因此,计算思维提倡的以问题为导向的计算机科学模式,对以任务引领和实践项目教学为主的中职教育教学改革具有重要的参考价值和实际意义。
  2.计算思维对中职计算机应用基础课程的启示
  综上所述,计算思维和《框架》提出的对学生的计算机科学培养途径,与《计算机应用基础》课程目标中培养学生搜索和处理信息能力、分析和解决问题能力、团队协作能力的要求殊途同归。然而仔细分析计算思维的核心概念和实践要求,对比其内在核心与发展趋势,其提倡的“计算机”式思考问题能力的培养对深化计算机应用基础课程改革仍具有重要的启示。
  (1)关注学生专业的特点
  中职学生不同于普通高中学生,他们都是具体到每个专业的学生,《计算机应用基础》的课程任务多以生产生活实际和专业发展为背景,大多是鼓励学生运用基本的计算机技术解决复杂、跨学科的现实世界问题,旨在提高学生学习兴趣。
  (2)注意逻辑思维的培养
  《计算机应用基础》不能简单地以教授操作技巧为目的,应以解决实际问题为载体,在训练操作技能的同时,注重培养学生分析、判断、推理和表达等思维能力。教学中应主要关注学生在真实情境中分析问题和解决问题的能力。
  (3)注重信息素养的形成
  《计算机应用基础》讲授在实际操作过程中,强调通过学生應用相关软件处理特定任务,提升学生的综合信息素养。信息素养的核心是指,除了计算思维外,还应包含信息意识、信息价值观、信息安全。   通过计算思维培养的有效引导,《计算机应用基础》课程应围绕培养信息素养的目标,发展成为一门对接学生专业、创设情境、强化分析、注重实践,不断提升学生思维品质的公共基础课。真正地改变机械的操作模仿和单纯的实践练习,回归信息技术基础课程的教育本质。
  四、计算机应用基础课程聚焦计算思维培养的必要性
  以Excel函数教学为例,传统教学要求学生掌握使用公式,SUM、AVERAGE和IF等函数操作的方法,较少关注函数运行的逻辑过程,选取的任务也通常是计算平均成绩等。然而这并不能体现中职学生的职业特征,也未必达到专业人才培养的目标。挖掘Excel教育的真正意义,是要培养学生解决生活和工作的实际问题,发展学生的思维能力,真正养成收集数据和处理数据的习惯和能力。因此,在计算机应用基础课程中,有效提高计算思维能力培养是十分必要的。
  1.时代的需要
  教育部印发《教育信息化2.0 行动计划》,明确提出全面提升和加强学生信息素养培育,加强学生课内外一体化的信息技术知识、技能、应用能力,以及信息意识、信息伦理等方面的培育。《上海市教育信息化2.0行动计划(2018-2022)》也提出,要切实推进信息技术在各学科教学中的应用,创造泛在的信息技术学习和应用环境,提升学生的数字化学习与实践能力。从中可以看出,计算机应用基础课程不能再停留在操作层面的教学,要关注信息素养的培养,信息素养的核心就是将实际问题计算机化,以计算思维考虑问题的解决方案,最终解决实际问题。
  2.课程标准的需要
  教育部《中等职业学校计算机应用基础教学大纲》(2009版),提出的课程教学目标是使学生体验利用计算机技术获取信息、处理信息、分析信息、发布信息的过程,逐渐养成独立思考、主动探究的学习方法,培养严谨的科学态度和团队协作意识。上海市发布的《中职校信息技术基础课程标准》(2015版),也强调培养学生的搜索和处理信息能力、获取新知识能力、分析和解决问题能力、团队协作能力,特别是运用知识解决实际问题的能力,避免课程的理论化、学术化倾向。两者都关注了计算机应用基础课程对能力的培养要求,而能力的真正养成一定是思维的变化,能力的具备是思维成熟的必然结果。计算思维解决问题的基本能力,也正是中职学生必须掌握的基本思维形式之一。
  3.专业的需要
  “专业”是每个中职学生的天然属性,因而任何一门课程的培养目标都应当围绕本专业的人才培养方案和教学要求。笔者所设计的Excel 函数课程的教学对象是国际商务专业,该专业要求培养的人才具有较好的计算机应用能力和信息检索能力,具备初步的利用信息技术解决商贸活动中实际问题的能力。因此,计算机应用基础课程应当在与学生生活相关的素材、专业背景和感兴趣的事件中创设问题情境,按照任务的相关性来组织学科知识,即基于专业知识的原理,利用计算机的基本操作方法实施处理,以此提高学生利用计算机解决实际问题的能力。
  4.学生的需要
  随着物联网、云计算、大数据、移动互联等新IT技术在教育信息化领域的不断创新,作为一门公共基础课程,面对的学生都是互联网和电子产品的原住民,纯理论或简单地操作训练课程无法吸引学生参与,更不能激发学生的学习积极性。因此课程在原有的以操作为主的基础上,可以将培养学生学习潜能和后续学习作为目标,助力学生全面发展与个性化发展。上海市教育信息化2.0行动计划,也要求把“发掘学生潜质,激发学生兴趣,指导学生学习,成就学生价值”作为目标,学生潜质就是内在的逻辑思维,把思维过程理顺,就为学生的终身学习奠定了基础。
  五、计算思维在中职Excel函数教学设计中的实现
  笔者以Excel中的IF函数应用为主题,设计了一节《IF函数在多条件经济建模中的应用》课程,获2018年全国教学能力比赛教学设计二等奖。本节课程在Excel教学中,融入计算机思维能力的培养,以“函数在实际中的应用”为主题,从国际商务专业和生活中选取实际建模内容。改变了单纯的函数操作教学思路,突出逻辑思维训练,以利用计算机科学的概念和方法,对经济专业问题进行求解能力的培养。
  1.教学目标兼顾开拓学生思维
  通过认真的学情分析,由于在传统的“演示—操作”教学中,教学模式较为单一,中职学生主动性不强。另外,IF嵌套函数知识枯燥抽象,学生难以理解其内在逻辑,更难将其应用于实践当中。所以,课堂教学达不到预期效果。本次课程的授课对象是国际商务专业一年级学生,他们具有一定的自学能力,喜欢新媒体,善于动手操作,对学习抽象知识感到吃力,考虑到课程标准要求是Excel的IF函数教学,因此确定本节课的知识目标是通过课程,学生能实现IF嵌套函数的操作,同时能描述IF嵌套函数的思维逻辑过程。
  2.教学任务以解决实际问题为导向
  根据对学生和教材的分析,结合人才培养方案中要求“解决实际问题”需求,在完成教材基本练习后,教师选用了具有专业特色的累进税率征收作为基础巩固任务,生活中的居民公用事业阶梯征收模型(水、電、气)作为进阶任务。这些教学任务既符合课程标准里Excel中IF函数的知识要求,又重点关注学生利用Excel的IF函数处理实际经济问题的能力,积极发挥公共基础课为专业课保驾护航的作用。
  3.教学方法的逻辑性
  根据“课前自主学习,提升兴趣;课中聚焦重难点,师生互动,多次练习;课后有效巩固和预习”的原则,按照“基本概念—实践操作—思维强化—巩固加强”的步骤开展教学;以专业经济建模来引领任务,通过信息化手段,吸引学生参与实践。同时,利用教学平台和自主研发的自动评分程序,进行过程性评价和结果性评价。
  4.教学设计中贯穿思维训练
  课前设计游戏情境——猜汇率,使学生在情境体验中感受“如果-就”的IF函数逻辑。以专业知识为背景,体验情境化游戏,感受生活中IF函数思维,帮助学生抽象出函数的大致逻辑执行过程。课中的流程图拖拽游戏,化抽象的逻辑思维过程为直观的图形模块流程,帮助学生,理清函数判断条件及条件成立执行内容的思维逻辑。课堂反馈和课后的练习提升,帮助学生对思维进行整体回顾、整理和提升,可以有效巩固和提升学生的综合思维训练。   5.教学活动有机融合趣味性和思维性
  针对IF函数中的嵌套较难理解,笔者通过“小机器人回家”游戏,将抽象的IF函数的嵌套逻辑变得直观易懂,化静为动,化隐为显,目的是要突破IF嵌套函数思维瓶颈。游戏中小机器人面对三岔路口时,将在三个方向中选择正确的路线到达下个路口,判断每个路口和选择正确的路径,就相当于完成了一次IF函数语句,四个路口组合就完成了一次IF嵌套语句的使用,最終的函数语句会引导小机器人沿正确路线回家。过程中,学生不仅练习了用“如果……就”的句式描述问题,还激发了学习兴趣,提升了课堂参与度,同时也训练了学生的算法思维。
  整个课程设计关注学生的特点,针对学习难点,以学生喜闻乐见、乐于接受的游戏形式教学,将传统的函数操作训练与基础原理知识相结合,将难以量化的函数逻辑思维教学变得易控能评价,使学生以有趣的方式学会IF函数及其嵌套使用方法。改变了Excel单纯操作式教学,形成以实际应用为导向、操作和思维训练并重的教学方法。培养和开拓学生思维,利用Excel操作培养学生处理数据、解决问题的能力。
  六、结束语
  由于计算机技术更新快,发展迅猛,教学内容需要不断增加,如果中等职业学校的《计算机应用基础》课程仍停留在简单的实践训练和操作模仿上,将永远无法满足学习的需要,也无法保证学习内容的先进性和实用性。因此亟需将计算思维渗透在中职《计算机应用基础》课程教学中,有效培养学生的计算思维能力、解决实际问题的能力,才有利于学生的全面发展,为学生的后续学习和职业生涯发展夯实基础。
  中国正面临产业升级和经济转型发展,需要一大批具有高素质的思辨型技能人才,因此对于以学习应用技能为主的中职学生,在掌握操作技能的硬技术时,学会泛专业的思辨是必不可少的,因为创新来自于思考,只有会思考才能突破,才能有所发现。
  参考文献:
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  [4]邱美玲,李海霞,罗丹,岳赛赛,王冬青.美国《K-12计算机科学框架》对我国信息技术教学的启示[J].现代教育技术,2018(4):41-47.
  (编辑:王天鹏)
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