核心素養下的計算機程序設計教學

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摘要：文章從文化基礎、自主發展、社會參與三個方面闡述了計算機程序設計與學生核心素養之間的關系，并基于維果茨基的社會文化歷史理論，提出了基于學生核心素養培育的高校計算機程序設計教學策略，旨在為新一輪計算機通識課程改革提供思路。

關鍵詞：核心素養；計算機程序設計；維果茨基

學生發展核心素養是回答“培養什么樣人”的問題。計算機程序設計有助于人們具備基本的信息素養、邏輯推理能力和計算思維[1]，是“怎樣培養人”。因此，在高校人才培養中，此類課程一直都是理、工、管等專業的通識課程。然而，結合學生發展核心素養的計算機程序設計教學研究相對較少，現有文獻大都側重個別素養，不夠深入和系統[2-3]。如何真正從學生自身的發展出發，最大程度地發掘計算機程序設計課程促進學生發展核心素養，是該類課程改革的重要方向。

一、計算機程序設計教學與學生核心素養的關系

根據《中國學生發展核心素養》的闡述，以培養“全面發展的人”為核心。核心素養分為文化基礎、自主發展與社會參與三個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養，具體細化為國家認同等十八個基本要點[4]。計算機程序設計能夠培養學生的邏輯推理、計算思維和語言表達等方面的能力，它是重要的基礎科學和思維科學，其思想方法具有一定代表性[5]。因而，此類課程與學生發展核心素養所包括的文化基礎、自主發展與社會參與這三個方面均具有直接的聯系。

（一）計算機程序設計與學生核心素養之文化基礎文化基礎，重在強調能習得人文、科學等各領域的知識和技能，掌握和運用人類優秀智慧成果，涵養內在精神，追求真善美的統一，發展成為有寬厚文化基礎，有更高精神追求的人[6]。文化基礎要求學生具備基本的人文底蘊和科學精神。成功的程序設計作品往往蘊含著寬厚的文化基礎。例如微軟的操作系統、谷歌搜索引擎，簡潔交互界面的設計融合了藝術學、美學和心理學等多種文化元素，而背后是算法賴以支撐的數學。另一個典型的例子是ACM國際大學生程序設計大賽。該大賽要求學生運用計算機、程序設計語言、數學、物理等學科知識和技能，結合程序設計解決實際問題。競賽中時刻要求學生保持理性思維、批判質疑、勇于探究等科學精神的基本要點。既然成功的程序設計作品蘊含著寬厚的文化基礎，那么，教授學生學習程序設計，就是利用計算機程序設計語言，綜合其他學科知識，解決實際問題，培育學生寬厚的文化基礎。有力的證明如廣受中小學學生喜愛的Scrath編程工具，其發明團隊領袖、麻省理工學院MitchelResnick教授一直倡導“編程化學習”，即把程序創造性地作為學習工具去承載豐富多彩的內容。例如，把它當作工具載體傳授數學知識和講解自然科學等。這種轉變將對學生的核心素養培養起到重要作用。

（二）計算機程序設計與學生核心素養之自主發展自主發展，重在強調學生能有效管理自己的學習和生活，認識和發現自我價值，發掘自身潛力，有效應對復雜多變的環境，成就出彩人生，發展成有明確人生方向、有生活品質的人。自主發展包括學會學習和健康生活兩大素養。計算機程序設計語言發展至今已有幾十種，且新的程序設計語言還在不斷地涌現。教師不可能將所有程序設計語言教授給學生，而絕大部分學生后續課程和工作的內容都不是當前學習的程序設計語言。這就要求教師在計算機程序設計課程的教學過程中，要培養學生的理論基礎、學習習慣、研究方法和獨立思考、解決問題的能力，強化學生的自主學習能力。學生應從學習模式、時間管理和學習規劃技巧等方面針對自身特點采取一系列學習活動。例如，許多大學生在學習期間沒有給自己設定明確的目標，就可能容易沉迷于網絡游戲中，甚至自身的性格也會變得沉默寡言。通過程序設計課程，學生將理解一個基本原理：一切網絡游戲、智能手機應用的背后都是程序員所編寫的代碼。大學生不應該受程序控制，應有自己的人生規劃，要能自我管理，健康生活。筆者的一名學生，在學習改革后的計算機程序設計課程時，就培養了非常強的自律意識和自我管理能力，并針對學生長時間玩游戲的問題，開發了一款屏幕自鎖程序，提醒大家不要長時間沉溺于網絡游戲。

（三）計算機程序設計與學生核心素養之社會參與社會參與，重在強調能處理好自我與社會的關系，養成現代公民所必須遵守和履行的道德準則和行為規范，增強社會責任感，提升創新精神和實踐能力，促進個人價值實現，推動社會發展進步，發展成為有理想信念、敢于擔當的人。社會參與涵蓋了擔當責任和實踐創新兩大素養。當代社會，隱私保護和信息安全越來越重要。因此，程序設計課程不僅應教授學生如何設計程序，同時也應樹立他們的信息社會責任，即不能編寫計算機程序竊取他人的個人信息和隱私，不能散布和傳播危害國家、社會安定的言論和病毒，不能參與和組織網絡盜取、詐騙他人財務等行為和活動。另外，計算機程序設計是一項思維創新的實踐活動，此類課程一般遵循由簡單到復雜的循序漸進式教學，逐步強調在動手實踐、不斷挑戰中培養實踐創新能力，以解決人們社會生活、生產中的實際問題為教學目的。

二、基于核心素養的計算機程序設計教學策略

著名心理學家和教育學家維果茨基所創立的社會文化歷史理論對世界心理學和教育學產生了深遠的影響。他的社會文化歷史理論包括“人是社會歷史產物”和“最近發展區”兩大重要概念。

（一）人是社會歷史產物與“分享—交流—互助”學習社區維果茨基在其社會文化歷史理論中指出“人從出生起就是一個社會實體，是社會歷史產物”，學習行為是在人際交往活動中產生和發展起來的。在學生學習過程中，教師和同伴是學生學習的促進者，而合作學習對學生的認知發展具有重要的促進意義。在課程教學實踐過程中，我們建設“分享—交流—互助”的學習社區，為學生搭建分享與交流學習過程和程序設計作品的互動平臺。例如，在新一輪課程改革中，我們搭建了有助于學習程序設計的網絡互動平臺，并逐步發展結合線上、線下的程序設計學習社區，為學生學習程序設計提供了學習資源分享、互商互助的學習環境，以及程序設計作品展示和評價和交流的平臺。線上社區的建立可以依托博客、微信群、QQ群等軟件工具。此外，線上平臺的建立使師生之間、生生之間在課下也可以不受時空限制地相互學習和相互啟發，嘗試解疑。因此，通過“分享—交流—互助”的方法，也有助于培養學生社會參與的意識和能力。

（二）最近發展區與“使用—修改—創作”教學方法“最近發展區”是維果茨基理論體系中影響最深遠的概念之一。“最近發展區”中明確闡釋了教學與學生發展之間的關系是“良好的教學走在發展前面并引導之”。教學應該落在學生的最近發展區內，這樣才能最大限度地發揮教學對學生發展的促進作用。在教學實踐中，我們采用“使用—修改一創作”的教學方法，循序漸進地幫助學生從了解和掌握知識，到自主創新。例如，在新一輪課程改革中，我們讓學生從使用、修改他人的程序設計作品中學習程序設計，了解并掌握程序設計的基本原理和概念，也幫助他們從中發現一些疑問，以供后期自主學習和創新。以教授“排序”算法的課程內容為例，筆者在介紹了排序的概念和常用的選擇排序算法后，把完整程序共享在交流平臺上，讓學生參與排序算法的“再創作”。在這一過程中，一些學生發現選擇排序算法對大多數雜亂無序的序列進行排序時，由于時間復雜度不高，算法性能較好；但對極端序列排序時，時間復雜度就高了，算法的收斂性就差。對此，他們改進了選擇排序算法并把程序代碼編寫出來，從“使用”和“修改”過渡到了“創作”。“使用—修改一創作”的教學過程還有助于促進學生培養自主學習的能力。仍然以“排序”算法為例，一些學生課后自主探究了其他排序算法，例如冒泡排序、快速排序、希爾排序和堆排序等，其中有些學生在理解了這些排序算法的原理后，自行設計程序并制作了微課視頻和大家共享。

三、結論

本文從文化基礎、自主發展和社會參與三個方面論述了計算機程序設計課程與學生發展核心素養之間的關系。以維果茨基的社會文化歷史理論為指導，鼓勵學生采用“使用—修改—創作”的方法，并依托“分享—交流—互助”的學習社區模式，發展學生的核心素養。計算機程序設計課程與學生發展核心素養相結合的改革之路，為走出灌輸模式的知識教育，提供了可行的實踐方法。

參考文獻：

[2]王旭卿.從計算思維到計算參與:美國中小學程序設計教學的社會化轉向與啟示[J].中國電化教育,2014,(3).

[3]魏爍佳.科學精神引領下的創新思維培養———以程序設計為教學載體[J].中國信息技術教育,2017,(5).

[4]張傳燧.基于學生發展核心素養培育的“四生課堂”建構研究[J].陜西師范大學學報:哲學社會科學版,2017,(5).

[5]核心素養研究課題組.中國學生發展核心素養[J].中國教育學刊,2016,(10).

[6][蘇]列•謝•維果茨基.維果茨基全集[M].龔浩然,許高渝,王永,等譯.合肥:安徽教育出版社,2016,(2):343—355.

作者：王紅梅 黃霞 單位：江蘇科技大學