基于OBE理念的現(xiàn)代教育專業(yè)學(xué)生計算思維培養(yǎng)探索與實踐

李行 莫秀錦

關(guān)鍵詞：OBE理念；師范生；計算思維；數(shù)學(xué)思維

我國《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，為了滿足人工智能技術(shù)飛速發(fā)展帶來的相關(guān)各層次崗位的增長需求，需要積極推進(jìn)與實施全民智能教育項目，同時需要在中小學(xué)階段開設(shè)人工智能及編程教育相關(guān)課程[1]。在2022年發(fā)布的《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）中，將傳統(tǒng)的信息技術(shù)課轉(zhuǎn)變?yōu)榱丝萍颊n，更注重信息學(xué)科關(guān)鍵能力和思維意義等素養(yǎng)的培養(yǎng)[2]。多鯨教育研究院發(fā)布的《2024少兒編程教育行業(yè)發(fā)展趨勢報告》中提到，2023 年少兒編程市場規(guī)模約為420億元，但編程教育的師資來源問題一直是行業(yè)一大痛點[3]。少兒編程的培養(yǎng)目標(biāo)是注重培養(yǎng)青少年的計算思維以及用數(shù)字化的方法和手段解決實際問題的能力。由此可見，中小學(xué)信息科技教師的職業(yè)能力需求有了順應(yīng)時代發(fā)展的變化，研究將基于此展開分析研究及探索實踐。

1 OBE 理念在中小學(xué)信息科技教師培養(yǎng)中的重要性分析

1.1 OBE 理念的核心思想與特點

成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，簡稱OBE） 是一種以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念，采用反向設(shè)計方法[4]。在這種人才培養(yǎng)模式下，需要從用人單位對崗位的需求出發(fā)，明確培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建課程體系及設(shè)計教學(xué)模式，保證教學(xué)活動為學(xué)生的發(fā)展服務(wù)。OBE的核心理念是，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，而不僅僅是考試成績。這種學(xué)習(xí)成果包括理論與實踐的結(jié)合，以及培養(yǎng)學(xué)生思維能力與解決問題的能力，以滿足崗位需求。

1.2 中小學(xué)信息科技教師的職業(yè)需求變化

通過研究新課標(biāo)的要求，周孟楠[5]將信息科技教師的職業(yè)核心素養(yǎng)分為學(xué)科素養(yǎng)、教學(xué)素養(yǎng)、職業(yè)素養(yǎng)。邵繪宇[6]等研究者也根據(jù)新課標(biāo)總結(jié)出了新的要求，為明確培養(yǎng)方向提供了有益參考。

從2019年起，廣西教育學(xué)院的現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)通過與行業(yè)教師、中小學(xué)校實習(xí)基地、校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、畢業(yè)生等多方溝通，明確了現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)的職業(yè)定位是符合人工智能時代發(fā)展需求的中小學(xué)信息科技教師及少兒編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教師。基于這個定位，人才培養(yǎng)需要從三個方面進(jìn)行變化：一是課程體系要符合職業(yè)所需的知識與技能；二是實踐能力要符合職業(yè)的工作要求；三是能力的發(fā)展要與行業(yè)的變化趨勢相適應(yīng)。

1.3 計算思維培養(yǎng)在職業(yè)能力中的重要性

計算思維主要通過計算機(jī)科學(xué)來開展相關(guān)思維活動，包括問題求解、行為理解和系統(tǒng)設(shè)計等。在新課標(biāo)中，計算思維是四個核心素養(yǎng)之一，而其他三個核心素養(yǎng)與計算思維緊密相關(guān)。計算思維的三種思維活動——問題求解、行為理解和系統(tǒng)設(shè)計，基本上對應(yīng)了三項核心職業(yè)能力。通過培養(yǎng)計算思維，可以提高學(xué)生邏輯化思考問題的能力（問題求解）、設(shè)計程序系統(tǒng)解決問題的能力（系統(tǒng)設(shè)計）以及理解、闡述及教授程序的能力（行為理解）。因此，計算思維的培養(yǎng)在現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生的職業(yè)能力培養(yǎng)中具有重要地位。

2“ 任務(wù)—引導(dǎo)—實踐—評價”閉環(huán)能力培養(yǎng)模式探索與實踐

2.1 OBE 理念下的人才培養(yǎng)模式改革內(nèi)容

基于OBE理念，廣西教育學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)針對職業(yè)需求變化進(jìn)行了三項改革。

1） 在課程體系中增設(shè)了機(jī)器人搭建教學(xué)設(shè)計與實踐和圖形化編程教學(xué)設(shè)計與實踐兩門課程。機(jī)器人搭建教學(xué)設(shè)計與實踐課程著重培養(yǎng)學(xué)生在樂高搭建型積木組裝與編程方面的教學(xué)設(shè)計和實踐能力，與中小學(xué)的機(jī)器人科技課、樂高搭建編程課程及相關(guān)競賽對標(biāo)。圖形化編程教學(xué)設(shè)計與實踐課程則注重培養(yǎng)學(xué)生在“編程貓”圖形化編程方面的教學(xué)設(shè)計和實踐能力，與中小學(xué)信息科技課的圖形化編程內(nèi)容以及相關(guān)編程競賽對標(biāo)。

2） 大力加強(qiáng)學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)，成立工作室并開展各種實踐活動。工作室通過多種渠道開展業(yè)務(wù)，包括派學(xué)生參與校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的教學(xué)與競賽活動，參與中小學(xué)的校本課程教學(xué)以及自主組織開設(shè)興趣班授課等。這些活動讓學(xué)生真正站在講臺上擔(dān)任教師角色，有效鍛煉了他們的實際教學(xué)能力。此外，工作室的經(jīng)濟(jì)收益與學(xué)生的能力和績效掛鉤，為學(xué)生提供了多方面的激勵。

3） 積極參與相關(guān)競賽，包括自治區(qū)級師范生教學(xué)應(yīng)用大賽、自治區(qū)級師范生創(chuàng)客教育大賽、全國大學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新與實踐大賽等。通過參賽活動，學(xué)生能夠調(diào)動各種資源，全面培養(yǎng)課程設(shè)計能力、作品設(shè)計能力、多媒體信息處理能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。在這些賽事中，學(xué)生均獲得了較好的成績。

2.2“ 任務(wù)—引導(dǎo)—實踐—評價”閉環(huán)能力培養(yǎng)模式

通過對OBE教育理念內(nèi)涵的剖析和探究，構(gòu)建并實踐了“任務(wù)—引導(dǎo)—實踐—評價”閉環(huán)能力培養(yǎng)模式，如圖1所示。

在新的培養(yǎng)模式中，“任務(wù)”不再是單一的作業(yè)或考試，而是基于職業(yè)需求場景提出的實踐性任務(wù)?！霸u價”也不再僅僅關(guān)注成績，而是建立了一個多維度評價系統(tǒng)，對任務(wù)完成過程和結(jié)果進(jìn)行評價。這樣，在學(xué)生、教師的引導(dǎo)下，形成了一個大閉環(huán)，“引導(dǎo)”和“實踐”也形成了小閉環(huán)。這些實踐活動以學(xué)生為中心，通過教師的引導(dǎo)，逐步展開。每一步都在反饋中引導(dǎo)學(xué)生逐漸接近任務(wù)目標(biāo)，這種螺旋上升的過程將支撐最終的評價。針對不同的教學(xué)與實踐活動，培養(yǎng)模式的每一步都有不同的內(nèi)涵和操作，如表1所示。

為了培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，以滿足信息科技教師職業(yè)對計算思維的要求，學(xué)生需要理解、掌握和運(yùn)用計算思維來解決問題。在新的課標(biāo)中，計算思維活動被分解為抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動。具備計算思維的學(xué)生能夠通過模擬、仿真和驗證來解決問題，反思和優(yōu)化解決方案，并將其應(yīng)用于解決其他問題。在教學(xué)和實踐過程中，按照這些環(huán)節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)和操作，將培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

同時，數(shù)學(xué)思維是計算思維的基礎(chǔ)，培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維也是少兒編程教育中的重點。將數(shù)學(xué)思維融入編程課程設(shè)計中，使學(xué)生具備將數(shù)學(xué)思維與計算思維融合的職業(yè)能力，以滿足對學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的進(jìn)階要求。

在上述提到的三種教學(xué)和實踐活動中，特別是基于任務(wù)的教學(xué)要求和程序設(shè)計類任務(wù)，教師將引導(dǎo)學(xué)生將計算思維活動分解為不同的維度，并嘗試將其與數(shù)學(xué)思維聯(lián)系起來。這樣做可以將復(fù)雜的思維能力培養(yǎng)簡化為不同的維度，并進(jìn)行具體的訓(xùn)練和培養(yǎng)，如表2所示。

2.4“ 任務(wù)—引導(dǎo)—實踐—評價”教學(xué)案例

在任務(wù)環(huán)節(jié)中，為了滿足工作室開設(shè)的周末興趣班學(xué)生和家長的要求，圖形化編程課程的教學(xué)內(nèi)容需要具備一定的數(shù)學(xué)思想，并且具有趣味性。因此，設(shè)定的任務(wù)是設(shè)計并教授興趣班的學(xué)生使用圖形化編程軟件制作“數(shù)學(xué)游戲”程序。

在引導(dǎo)環(huán)節(jié)中，首先進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備，教師和學(xué)生一起分析流行的數(shù)學(xué)游戲，確定設(shè)計的數(shù)學(xué)游戲是“猜密碼”。然后，共同對程序進(jìn)行分解，將程序分解為界面設(shè)計與人機(jī)交互模式、密碼生成算法和程序判定算法三個部分。其中，密碼生成算法根據(jù)不同的數(shù)學(xué)原理形成至少三種算法，并選擇最優(yōu)算法。同時，要注意如何將程序判定規(guī)則抽象為數(shù)學(xué)表達(dá)。最后，編寫各模塊程序，并進(jìn)行系統(tǒng)融合。

其次，在教學(xué)準(zhǔn)備階段，教師明確教學(xué)目標(biāo)，聽取學(xué)生模擬授課，并給予反饋意見。最后，在教學(xué)實施階段，學(xué)生利用周末時間上臺進(jìn)行授課，給興趣班的初一學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。課后，教師聽取興趣班學(xué)生和家長的反饋意見，給學(xué)生進(jìn)行復(fù)盤總結(jié)，并引導(dǎo)學(xué)生提高教學(xué)能力。

在實踐環(huán)節(jié)中，教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備階段，學(xué)生查找資料，共同討論教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)程序的分解模型，在分工合作的基礎(chǔ)上，運(yùn)用計算思維和數(shù)學(xué)思維設(shè)計算法并實現(xiàn)程序。教學(xué)準(zhǔn)備階段，學(xué)生運(yùn)用教學(xué)法思想分析教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容以及其中蘊(yùn)含的計算思維和數(shù)學(xué)思維，設(shè)計教學(xué)流程和教學(xué)活動，并進(jìn)行模擬教學(xué)，在反饋中優(yōu)化教學(xué)設(shè)計。教學(xué)實施環(huán)節(jié)，學(xué)生運(yùn)用自己的教學(xué)能力組織教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，并根據(jù)反饋進(jìn)行自我總結(jié)，提高自己的教學(xué)能力。

在評價環(huán)節(jié)中，主要評價指標(biāo)是興趣班課程的教學(xué)效果。通過溝通交流、調(diào)查問卷等方式評價學(xué)生的教學(xué)效果。若評價合格，上課的小老師和助教同學(xué)將獲得課酬。另外，還會評價任務(wù)完成過程中學(xué)生的編程能力、教學(xué)設(shè)計能力和教學(xué)能力，并形成小環(huán)節(jié)的反饋，推進(jìn)學(xué)生的進(jìn)步。最后，學(xué)生完成興趣班的授課任務(wù)后，也能獲得第二課堂的學(xué)分。

3 總結(jié)

自2019年以來，廣西教育學(xué)院現(xiàn)代教育專業(yè)進(jìn)行了基于OBE理念的人才培養(yǎng)模式研究與實踐，并取得了良好的培養(yǎng)成果，共為中小學(xué)生進(jìn)行授課超過400 次，受益中小學(xué)生達(dá)到6 000人次。參加相關(guān)競賽獲得區(qū)級以上獎項二十余項。每屆畢業(yè)生都能向校企合作的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)輸送人才，并有30%的畢業(yè)生進(jìn)入中小學(xué)校從事信息科技相關(guān)工作。

“任務(wù)—引導(dǎo)—實踐—評價”模式是基于OBE理念研究和實踐的教學(xué)模式，符合教育技術(shù)專業(yè)的特點，并且對其他專業(yè)的人才培養(yǎng)也具有借鑒意義。在實施過程中，要堅持面向能力培養(yǎng)的理念，以學(xué)生為中心，通過多維的評價體系進(jìn)行反饋，及時調(diào)整具體的教學(xué)策略，確保能力的培養(yǎng)和輸出。