丁瑞鎖，王 娟，李 巍，鄭 浩

（江蘇師范大學智慧教育學院，江蘇徐州 221116）

0 引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字化和計算化逐漸成為信息社會的基本形態(tài)特征［1］。我國2018 年1 月發(fā)布的《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017版）》將計算思維列為高中信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)之一［2］，高中信息技術(shù)課程需要緊跟時代步伐，將計算思維引入信息技術(shù)課堂，以培養(yǎng)學生問題解決和創(chuàng)新設(shè)計等能力。這一變革促使高中信息技術(shù)教師轉(zhuǎn)變思想觀念，承擔起面向計算思維培養(yǎng)的信息技術(shù)課程目標重構(gòu)、教學方式重新設(shè)計等責任，提升教師勝任力以有效地開展教學。因此，面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師勝任力研究已成為當下關(guān)注的熱點和難點問題。

1 計算思維內(nèi)涵

1.1 計算思維概念

2006 年，《Communications of the ACM》雜志首次出現(xiàn)了由卡內(nèi)基·梅隆大學周以真教授提出的計算思維概念，她指出計算思維是一種運用計算機科學基本概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的方式，涵蓋了計算機科學領(lǐng)域廣度的一系列思維活動［3］。2010 年，周以真教授提出更為嚴謹?shù)亩x：計算思維是形式化表達問題和解決方案，使之成為能夠被信息處理代理有效執(zhí)行的思維過程［4］。《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017 版）》將計算思維列為高中信息技術(shù)的學科核心素養(yǎng)，并定義計算思維是個體運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案過程中產(chǎn)生的一系列思維活動［2］。與此同時，國內(nèi)諸多學者對計算思維概念的解讀展開了一系列研究。任友群等［1］認為，計算思維是獨特地解決問題的過程，強調(diào)運用計算機科學相關(guān)概念、方法解決問題的思維過程，是幫助人們理解計算本質(zhì)和計算機求解問題核心思想的最佳途徑；黃懷榮等［5］認為計算思維是思維方式的一種，是利用計算科學的基本概念和方法，結(jié)合工程思維、數(shù)學思維等多種思維方式和特點，進行問題求解、系統(tǒng)建構(gòu)和人類行為理解的思維過程。目前，國內(nèi)外學者都認為培養(yǎng)高中階段學生的計算思維非常重要，但對計算思維的概念尚未形成統(tǒng)一認識。為此，本研究將計算思維定義為個體運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案過程中產(chǎn)生的一系列思維活動［2］。

1.2 計算思維特征

計算思維是一種解決問題的思維方式，貫穿于學科教學之中，培養(yǎng)學生的計算思維需要經(jīng)歷解決問題的過程［6］。通過對國內(nèi)外計算思維概念的解讀，可以發(fā)現(xiàn)計算思維作為一種解決問題的思維方式主要具有抽象性、自動化、跨學科性和人的思維等特點，如圖1 所示。

1.2.1 計算思維抽象性

抽象是計算思維的本質(zhì)之一，《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017 版）》指出：具備計算思維的學生能夠通過抽象的方式，將復雜問題剖析成可以解決的問題［2］。計算思維中的抽象體現(xiàn)在提出計算問題、提取方法、建立計算模型，使學生敢于處理原本無法由個人獨立完成的，或者采用傳統(tǒng)方法解決不了的問題［7］。

1.2.2 計算思維自動化

計算思維的本質(zhì)特征是自動化，自動化是為計算機提前設(shè)置步驟，計算機能夠根據(jù)人類對現(xiàn)實世界抽象規(guī)則的描述機械地自動執(zhí)行任務(wù)。培養(yǎng)學生的計算思維應(yīng)對計算機自動化執(zhí)行背后蘊含的機制、原理進行深入探討和發(fā)掘［6］。

1.2.3 計算思維跨學科性

培養(yǎng)學生的計算思維實質(zhì)上是讓學生在解決問題時有像計算機科學家一樣的思維習慣，它是包含了數(shù)學思維、工程思維、科學思維的綜合性思維［8］。計算思維的培養(yǎng)能為學生解決問題提供新的視角，它可以連接計算機科學和數(shù)學、工程、科學等學科，讓學生以跨學科的思維去思考問題的解決方案［1］。

1.2.4 計算思維是人的思維

計算思維是人的思維，不是計算機的思維，是人類主要運用計算機科學領(lǐng)域知識通過抽象的方式分析問題、建構(gòu)解決問題的結(jié)構(gòu)模型、組織各類資源，并設(shè)計出合理解決方案的過程，在整個過程中貫穿的都是人類思考的過程［4］。

2 教師勝任力

2.1 勝任力內(nèi)涵

“勝任力”的概念最早由哈佛大學教授戴維·麥克利（David·McClelland）于1973 年正式提出，是“Competence”的中文名。從詞源分析的角度看，“Competence”在牛津詞典里被譯為“the ability to do something well”、“a skill that you need in a particular job or for a particular task”，即做好某事的能力、在某項工作或某項任務(wù)中需要的能力?！癈ompetence”更側(cè)重于表達綜合性能力與勝任力的含義［9］。“Competence”指向以相對高級的綜合能力來解決有難度的問題，并不是基礎(chǔ)、一般的能力［10］。彭劍鋒等［11］認為，勝任力是驅(qū)動一個人產(chǎn)生優(yōu)秀績效的個性特征的集合，它反映的是可以通過不同方式表現(xiàn)出來的個人知識、技能、個性和內(nèi)驅(qū)力等，其可以判斷一個人能否勝任某項工作。通過國內(nèi)外研究者對勝任力的界定，本文可以圍繞以下方面描述勝任力：勝任力是與特定職業(yè)有關(guān)的；通常指向高級的目標；勝任力不限于知識、技能和態(tài)度，涉及更加綜合的能力。

2.2 教師勝任力內(nèi)涵

教師勝任力是教師在培育人才的過程中所具有的知識、技能、能力、特質(zhì)等要素與人才培養(yǎng)目標之間的匹配程度，兩者越匹配，表征教師的勝任力越高［12］?；凇癈ompetence”的信息技術(shù)教育注重“綜合應(yīng)用”和“問題解決”等高層次能力發(fā)展［13］。信息技術(shù)課程是兼重理論學習和實踐應(yīng)用的一門學科，通過豐富多樣的任務(wù)情境，鼓勵學生在數(shù)字化環(huán)境中學習與實踐，課程在《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017 版）》的指導下倡導基于項目的學習方式，將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到運用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中［2］?？梢?，當前信息技術(shù)教師的勝任力體現(xiàn)在教師綜合能力發(fā)展上，包含對信息技術(shù)學科知識、技能、情感態(tài)度和學科教學方法、教學模式等的掌握，課程培養(yǎng)目標相較于傳統(tǒng)三維目標更加注重培養(yǎng)學生的信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)。教師勝任力可以理解為，教師在培養(yǎng)人才的過程中所具備的知識體系、學習能力、實踐經(jīng)驗、教學模式和人格特征與人才培養(yǎng)目標之間的匹配程度［14］。

3 面向計算思維培養(yǎng)的信息技術(shù)教師勝任力影響因素

傳統(tǒng)的信息技術(shù)學科教學內(nèi)容和方式很難跟上時代的發(fā)展，教師需要及時更新知識庫以提升教師勝任力。目前，信息技術(shù)學科內(nèi)容應(yīng)貼合《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017 版）》，根據(jù)新課程標準將高中信息技術(shù)課程學習內(nèi)容分為3 類：必修模塊、選擇性必修模塊和選修模塊，如圖2 所示，課程內(nèi)容增加了大量的計算機科學內(nèi)容，這順應(yīng)了時代發(fā)展，但也給高中信息技術(shù)教師帶來了新挑戰(zhàn)?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標準（2017 年版）》將計算思維列為信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)之一的變革，會對高中階段的信息技術(shù)教師勝任力作出更大范圍的要求。影響教師勝任力的因素通常包括教師在人才培養(yǎng)過程中所具備的學習意識、知識體系、學習能力、實踐經(jīng)驗、教學模式和人格特征等。結(jié)合計算思維的具體特征，總結(jié)面向計算思維的培養(yǎng)需要高中信息技術(shù)教師在知識體系、教學模式、項目設(shè)計和合作意識這4 個影響因素方面提升自身對信息技術(shù)課程的勝任力。

圖2 2017 年版高中信息技術(shù)課程結(jié)構(gòu)

3.1 知識體系因素

面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師需要具備堅實的計算思維相關(guān)知識基礎(chǔ)，教師的知識體系與其勝任力是正相關(guān)關(guān)系，即高中信息技術(shù)教師對計算思維的理論層次知識體系和應(yīng)用層次知識體系掌握得越全面，越能夠保證學生計算思維培養(yǎng)的有效性。

3.2 教學模式因素

我國傳統(tǒng)的教學模式主要以師生互動及學生參與度較低的單向教學模式為主，教學效果不佳。面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師應(yīng)積極借鑒國外開放式教學模式，探索適用于計算思維培養(yǎng)的教學模式。高中信息技術(shù)教師運用教學模式的經(jīng)驗與其勝任力存在正相關(guān)關(guān)系，有關(guān)計算思維培養(yǎng)的教學模式經(jīng)驗越豐富，計算思維培養(yǎng)就越高效。

3.3 項目設(shè)計因素

高中信息技術(shù)課程倡導基于項目的學習方式，將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到運用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中［2］。高中信息技術(shù)教師的項目創(chuàng)設(shè)能力與其勝任力存在正相關(guān)關(guān)系，教師能夠創(chuàng)設(shè)出具有真實情境、可幫助學生進行深度學習的項目，鼓勵學生在項目學習過程中，運用計算思維形成解決問題的方案。教師設(shè)計項目的水平越高，越容易培養(yǎng)學生的計算思維。

3.4 合作意識因素

計算思維培養(yǎng)能夠為學生解決問題提供新的視角，它可以連接計算機科學、數(shù)學、工程和科學等學科，讓學生以跨學科的思維去思考問題的解決方案［4］?；谟嬎闼季S跨學科的特性，面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師應(yīng)該具備與其它學科教師及相關(guān)企業(yè)的合作意識，且教師的合作意識與其勝任力存在正相關(guān)關(guān)系。教師通過共同協(xié)作，創(chuàng)設(shè)出支持學生自主和協(xié)作地進行數(shù)字化問題解決的學習環(huán)境，合作越融洽，越能保證計算思維培養(yǎng)質(zhì)量。

4 面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師勝任力提升策略

面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師勝任力可以從學習計算思維教育的系統(tǒng)知識、探索計算思維教育的教學模式、創(chuàng)建符合計算思維教育的項目、增強與其它學科教師和相關(guān)企業(yè)的合作意識方面加以提升。為此，研究從學習者、探索者、創(chuàng)建者和協(xié)作者這4 個層面，以知識體系、教學模式、項目設(shè)計和合作意識這4 個影響因素為切入點進行分析，如圖3 所示。

圖3 信息技術(shù)教師勝任力影響因素及對應(yīng)層面

4.1 學習者層面：學習計算思維知識體系

高中信息技術(shù)教師需要打破故步自封的局面，跟上時代的發(fā)展成為積極的學習者，培養(yǎng)滿足社會發(fā)展需求、國家緊缺的創(chuàng)新型和實用型人才。信息技術(shù)學科最顯著的特點是學科知識更新周期短，伴隨著信息社會技術(shù)和理論的快速更新，學科的內(nèi)容也要及時跟上時代的步伐。高中信息技術(shù)教師應(yīng)積極學習計算思維的概念、特點等理論知識以及將計算思維融入課堂的應(yīng)用領(lǐng)域知識，以逐漸深入對計算思維的理解。計算思維的概念一經(jīng)提出，國內(nèi)外學者對于計算思維的概念、應(yīng)用等方面的研究就有很多種不同的觀點，這給一線教師對計算思維的概念、應(yīng)用等的理解造成了困擾。面向計算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教師首先需要知道什么是計算思維，然后要明晰思路，弄清楚如何在實際教學中培養(yǎng)學生計算思維，最后還需知道如何評價學生計算思維培養(yǎng)效果。這些目前還沒有確切的說明，需要一線教師批判性地加以探索。

4.2 探索者層面：探索計算思維教育教學模式

計算思維培養(yǎng)下的信息技術(shù)學科教學模式不能沿用傳統(tǒng)教學模式，需要高中信息技術(shù)教師成為計算思維培養(yǎng)下新型教學模式的探索者。高中信息技術(shù)教師應(yīng)敢于探索基于計算思維培養(yǎng)的教學模式，精心設(shè)計課堂并賦予實踐。目前，國內(nèi)已有的計算思維培養(yǎng)模式研究有通過“輕游戲”培養(yǎng)學生計算思維、基于軟件應(yīng)用培養(yǎng)計算思維，以及基于計算思維的教學模式探究、基于計算思維的網(wǎng)絡(luò)自主學習模式研究、基于計算思維的任務(wù)驅(qū)動教學模式研究、面向計算思維的WPBL 教學模式研究等。一線高中教師應(yīng)積極研究國內(nèi)外信息技術(shù)課堂的計算思維培養(yǎng)模式，結(jié)合具體課程內(nèi)容，在信息技術(shù)學科課堂上開展符合高中階段學生認知結(jié)構(gòu)的計算思維培養(yǎng)。在計算思維教學模式實踐過程中，教育者應(yīng)反思該種教學模式的利與弊、探索更加符合培養(yǎng)高中階段學生計算思維的教學模式。

4.3 創(chuàng)建者層面：創(chuàng)建計算思維教育項目

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017 年版）》提出信息技術(shù)課程的教學內(nèi)容應(yīng)以項目式學習形式全面培養(yǎng)學生信息素養(yǎng)，這就需要高中信息技術(shù)教師努力成為計算思維教育中項目的創(chuàng)建者。高中信息技術(shù)教師作為創(chuàng)建者的角色，必備能力就是跨學科項目創(chuàng)建。2018 版的《ISTE 教育者計算思維能力標準》提出計算思維是作為一種跨課程技能的應(yīng)用［15］，因而，依托信息技術(shù)學科培養(yǎng)學生計算思維，可以與本學科結(jié)合較為緊密的科學、工程、數(shù)學等學科聯(lián)系起來創(chuàng)建跨學科項目，為學生提供充足的工具、資源，培養(yǎng)高中階段學生的計算思維。

4.4 協(xié)作者層面：增強與學科教師及企業(yè)合作

基于計算思維跨學科、跨領(lǐng)域的特性，高中階段的信息技術(shù)教師應(yīng)成為主動與其它學科教師甚至是企業(yè)溝通的協(xié)作者。計算思維作為一種與讀、寫、算同等重要的認知能力，不僅僅限于依托信息技術(shù)學科加以培養(yǎng)［16］，數(shù)學、物理等其它多種學科同樣需要這種思維方式。一方面，作為高中階段的信息技術(shù)教師應(yīng)該積極與其它學科教師溝通，樹立共同的目標即培養(yǎng)學生跨學科解決問題的綜合能力。教育者們相互協(xié)作，對于自己熟知的學科和領(lǐng)域積極出謀劃策以創(chuàng)建出高效的跨學科計算思維培養(yǎng)課堂；另一方面，計算思維培養(yǎng)需要跨領(lǐng)域技能實現(xiàn)，這需要高中階段的信息技術(shù)教師和企業(yè)共同協(xié)作，設(shè)計完整的計算思維培養(yǎng)課堂。例如，企業(yè)可提供實現(xiàn)計算思維培養(yǎng)過程的評價智能化工具，幫助教師和學生高效評估自己的計算思維培養(yǎng)過程，清晰地呈現(xiàn)過程中的數(shù)據(jù)，能夠及時反饋不足，在實踐中不斷改進教學。

5 結(jié)語

近年來，計算思維成為數(shù)字公民解決問題的必備基本技能，從高中階段開始培養(yǎng)學生計算思維越來越重要。高中階段信息技術(shù)學科相較于其它學科而言所涉及的計算思維應(yīng)用更多，并且計算思維為信息技術(shù)學科的四大核心素養(yǎng)之一，因而作為高中階段的信息技術(shù)教師應(yīng)該積極擔任起計算思維培養(yǎng)下信息技術(shù)教師的角色，主動厘清什么是計算思維、計算思維怎么教、計算思維教學中如何設(shè)計項目等問題，真正將計算思維培養(yǎng)貫徹到課堂教學中，以培養(yǎng)高中學生在信息爆炸、技術(shù)不斷更新的時代下運用計算思維的能力。