师范生现代教育技术课程蕴含的计算思维分析
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摘 要：在“互联网+”、人工智能时代，教师的培养是师范教育面临的一个重大问题。计算思维作为信息技术学科核心素养之一受到了格外关注。文章从计算思维提出的背景和师范生信息化教学能力标准着手，分析解读了计算思维的概念和内涵、然后从计算思维与师范生信息化教学能力标准、师范生现代教育技术课程的关系两方面进行了分析，认为师范生现代教育技术课程蕴含着大量的计算思维知识，计算思维能力是师范生的信息化教学能力培养的关键。
关键词：计算思维;现代教育技术;信息化教学能力;师范生
一、问题的提出
计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个概念，2006年，美国周以真教授在美国计算机权威刊物《Communications of the ACM》上首次提出了计算思维的概念，这一概念的提出引起了世界各国的共鸣，也引起了人们对计算思维能力培养的广泛关注。2012年英国教育部公布了将以计算思维为核心内容的计算课程作为学生的基础课程。2016年11月，美国的计算机协会、网络教育创新中心以及专家组联合发布了《K-12计算机科学框架》，确立了以计算思维为核心的面向基础教育阶段核心内容及框架。我国也明确提出将“计算思维”作为大学生计算机基础课程培养的核心目标;我国高中信息技术课程标准（2017）也提出把计算思维作为学科核心素养之一。
随着信息技术的快速发展，教师信息技术应用能力培养已成为研究和实践的热点领域，国家层面相继开展一系列项目、出台一系列的标准来促进教育信息技术应用能力的发展。比如，2013年10月，教育部颁布的《教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程的意见》;2014年5月，教育部办公厅相继颁布的《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》和《中小学教师信息技术应用能力培训课程标准（试行）》等。中小学教师作为教育教学的组织者和引导者，是推动教育信息化的中坚力量，其信息化应用能力和教学能力影响着课堂教学质量和效率，是教师必须掌握的核心技能之一。师范教育是国家培养中小学教师的主要途径，师范生作为未来教师的预备力量，其信息化教学能力将直接影响未来教育质量。
计算思维是21世纪三種科学思维方式之一，是学科核心素养培养的具体体现，是信息社会数字化公民所应具备的基本素养，是人们解决问题的基本能力。师范生信息化教学能力在教师专业能力培养中占据重要位置，是实现教育现代化的关键因素。因此，师范生计算思维的培养具有重要意义。师范生《现代教育技术》课程是以未来教育岗位需求为目标，以师范生信息技术应用能力为主线。培养师范生在教学中应用现代教育技术的意识和能力，优化教学过程，提高教学效果的理论与实践相结合的综合性课程。但是师范生培养体系中，没有具体的课程培养师范生的计算思维。2008年，美国计算机科学技术教师协会在《计算思维：一个所有课堂问题解决的工具》报告提出计算思维是每个学校的所有课程教学中都应使用的一种重要工具。现代教育技术课程作为培养师范生教育信息技术应用能力重要途径，挖掘师范生课程所蕴含的计算思维知识，可以为师范生现代教育技术课程教学提供一定的参考依据。
二、计算思维的概念、内涵
究竟什么是“计算思维”，这是理解应用计算思维的前提。对于计算思维的概念的理解不同学者有不同的见解。美国周以真教授认为“计算思维就是运用计算机科学的思维方式及基础概念进行问题解答和系统设计，像计算机科学家一样思考问题、理解问题、解决问题等一系列涵盖计算机科学的思维活动”。2010年周教授进一步补充：“计算思维是一种解决问题的思维过程，能够清晰、抽象地将问题和解决方案用信息处理代理（机器，或人）所能有效执行的方式表述出来”。我国陕西师范大学张立国教授通过文献检索，运用词频分析法对已有计算思维的概念进行分析发现：现有的对计算思维的界定可以归纳为五个方面，即问题解决说、系统说、过程说、活动及方法说、工具说。但是这五个方面的内涵都不能有效地涵盖计算思维的核心意蕴，他认为：计算思维本质上是人们理解自然系统与社会系统的思维方法和思维活动，是使用科学工具进行抽象模拟以寻求问题解决最优化方案的系统过程，从计算思维实践上来看，其包括组织、分析、简化、抽象、建模、递归、回溯等基本过程[5]。
正确理解计算思维的内涵还需要掌握计算思维的特征和内容。周以真教授认为计算思维是人的思维，不是计算机的思维;是概念化的，不是程序化;是基础的，不是机械的技能;是思想，不是人造品;是数学和工程思维的互补与融合;是一种普适技能，将融入生活的方方面面。计算思维是人利用计算机的原理思考问题解决问题的思维方式，是数学思维、逻辑思维、创新思维和批判性思维等多种思维的综合。计算思维的内容除了要学习计算机的概念原理之外，还要把握计算思维的过程要素和核心能力。美国国际教育技术协会和计算机科学教师协会认为计算思维的操作过程包括明确问题、分析数据、抽象、设计算法、评估最优方案、迁移解决方法六个要素。同时还规定了数据收集、数据分析、数据表征、问题分解、抽象、算法和程序、自动化、模拟、并行化九项核心概念和能力[6]。计算思维是问题解决的过程性思维活动，在教学过程中既要把握六个要素又要培养九项能力，开展与学科知识相融合的教育方式。
三、计算思维与师范生现代教育技术课程关系分析
（一）计算思维与《师范生信息化教学能力标准》分析
2018年6月29日，教育部一中移动“师范生信息化教学能力标准与培养模式实证研究”课题组颁布了研究成果《师范生信息化教学能力标准》。该标准根据师范生既是学生又是未来教师的特点，对“教师能力标准”进行了重新划分，将师范生信息化能力划分为“基础技术素养”、“技术支持教学”、“技术支持学习”三个方面，每个方面下包含三个维度[7]。
通过对师范生信息化教学能力标准分析发现，该标准涵盖了信息技术基础素养、信息技术支持学习、信息技术支持教学应用的三个层次。主要是培养师范生的核心素养（自主学习能力、交流协作能力、问题解决能力、计算思维、创新思维、决策能力和社会责任感）全面发展，提高师范生应用信息技术优化课堂教学能力和应用信息技术转变学习方式的能力[7]。为了进一步探究计算思维与师范生的信息化教学能力标准的关系，我们对师范生信息化教学能力标准与计算思维核心概念的关系进行了分析。 从师范生信息化教学能力标准与计算思维核心概念的关系分析来看。第一基础技术素养维度涵盖了信息技术（计算机基础）的基本要求，主要内容有主动学习信息技术的意识，掌握信息技术设备及软件的应用，自觉遵循法律道德规范。对信息技术设备及软件的应用突出了计算思维的信息技术本质特性，主动学习信息技术的意识和遵循法律道德法规是信息技术的归宿，计算思维强调通过系统化的设计问题，分析问题，解决问题的过程中培养学生理解社会和自然的思维方式。技术支持学习维度包括自主学习、交流协作和研究创新，具体内容涵盖了信息技术从基础学习到技术思想的整个过程。信息技术的学习离不开应用简约化、抽象化的思维方式分析问题，交流协调、解决问题、培养学生的批判性思维和创新能力，这些要求正好与计算思维内容相符合。技术支持教学维度包括自然准备、过程设计、实践储备，具体内容有设计制作教育资源、系统优化整合教育资源;系统化教学过程设计、合理利用信息技术进行教学实践等。信息技术教育不尽需要提高学生信息技术工具的操作与应用技能，也需要发展学生利用信息技术解决问题的能力，促进学生学科思维及创新思维的发展。推理与判读作为思维运作过程中解决问题能力的反映，从能力发展发展来看最主要的实在问题情境中进行体验、实践与反思，因此计算思维也需要在真实的情境中进行综合性的实践和应用[9]。可见计算思维作为师范生学习、分析问题、解决问题方案制定的重要依据，计算思维的培养不应该局限于计算机学科，应该以《师范生信息化教学标准》为指导，进行多学科教育。
（二）计算思维与现代教育技术课程内容分析
美国计算机科学技术教师协会认为，计算思维教育应当存在于每个学校的每堂课程教学中。我国衷克定教授也认为计算思维的培养要落实在学生对知识体系、工具操作、问题解决策略进行抽象和加工的能力培养上，这种基于抽象的能力不应只满足于解决知识获取的问题，应发展成为一种方法论的思维，并将这种思维应用到学生的专业学科领域中的每一门课程中。對于师范生现代教育技术课程而言，充分挖掘课程内容中所蕴含的计算思维，是有效培养师范生计算思维能力的前提。下面，主要从计算思维的内涵和操作性定义分析师范生现代教育技术课程蕴含的计算思维。
现代教育技术课程教学强调掌握现代教育技术基础知识和信息技术操作能力的基础上，注重培养学生用信息技术分析和解决问题的思维和能力，理解应用信息技术在处理问题过程中所展现的科学思维方式，从而不断提高学生实践能力和创新能力。现代教育技术课程与计算机教育不同，计算机教育包括大量的计算、抽象、自动化、评估及设计等具体知识，这与计算思维强调的计算、通信、协作、记忆、自动化、评估和设计等概念框架相符合。“计算思维”是内隐在具体课程内容中的，计算思维能力是通过知识学习过程中的行为表现判断的，需要教师去分析。
对现代教育技术课程分析发现，现代教育技术课程的内容大致分为现代教育技术理论技术学习、现代教育技术与学习、现代教育技术与教学、现代教育技术与评价、现代教育技术支持专业发展五个方面。现代教育技术理论技术的学习包括基本概念理论和多媒体资源的设计与制作;现代教育技术与学习包括利用信息技术分析问题、采集数据、形成方案等;现代教育技术与教学包括技术支持的各种教学模式及策略学习;现代教育技术与评价包括利用信息技术对学习过程进行监控管理、评估、分析、评价学习结果等;技术支持的专业发展是指利用信息技术与各个学科相融合，提升专业发展。现代教育技术课程的目标是体验现代教育技术与现代教学过程，能够应用合适的信息技术有效地获取与设计与制作资源，掌握常用的教育技术工具与方法，如文献管理、教学数据收集与统计分析等，根据学科特点设计教学设计方案，熟悉信息技术支持的专业发展方式建立信息技术与学科融合意识。现代教育技术课程的教学是围绕培养目标，将利用信息技术解决问题的能力融入和映射到理论知识点和应用技能点之中。从教学方法要求来分析，课程教学分为导入问题、确定任务、分析问题、形成解决问题的方案、合作交流解决问题、最后进行评价反馈，找到合理有效的方案迁移到更广泛的问题解决中。这种教学方法正好与计算思维的操作过程想吻合。所以师范生计算思维的培养要把能力标准作为现代教育技术课程的落脚点，以能力要求来推动学生计算思维品质的提升。
四、结语
师范生现代教育技术课程蕴含着计算思维能力的培养，所以师范生现代教育技术课程教学在强化信息技术基础知识和基本应用技能的基础上，注重培养学生用计算机（信息技术）分析和解决问题的思维和能力，理解计算机（信息技术）在处理问题过程中所展现的科学思维方式，从而不断提高师范生实践能力和创新能力。
参考文献
[1] 李锋，王吉庆.计算思维：从“为计算”到“用计算”[J].中国电化教育，2015（10）.
[2] 张立国，王国华.计算思维：信息技术学科核心素养培养的核心议题[J].电化教育研究，2018（05）.
[3] 陈鹏，黄荣怀，梁跃，张进宝.如何培养计算思维——基于2006-2016年研究文献及最新国际会议论文[J].现代远程教育研究，2018（01）.
[4] 衷克定.论大学计算机课程计算思维能力培养的人本位回归[J].中国大学教学， 2015（07）.
基金项目：文章为宁夏回族自治区高等职业教育教改项目“翻转课堂教学模式在学前教育专业《现代教育技术》课堂中的实践与创新研究”的研究成果，项目编号：宁教职成办[2017]152号。
作者简介：吴涛（1988.11- ），男，甘肃庆阳人，宁夏幼儿师范高等专科学校，助教，硕士研究生，研究方向：信息技术与教育。
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