核心素養(yǎng)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(fā)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)；計算機程序設計；維果茨基

學生發(fā)展核心素養(yǎng)是回答“培養(yǎng)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(yǎng)、邏輯推理能力和計算思維[1]，是“怎樣培養(yǎng)人”。因此，在高校人才培養(yǎng)中，此類課程一直都是理、工、管等專業(yè)的通識課程。然而，結合學生發(fā)展核心素養(yǎng)的計算機程序設計教學研究相對較少，現(xiàn)有文獻大都側重個別素養(yǎng)，不夠深入和系統(tǒng)[2-3]。如何真正從學生自身的發(fā)展出發(fā)，最大程度地發(fā)掘計算機程序設計課程促進學生發(fā)展核心素養(yǎng)，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(yǎng)的關系

根據(jù)《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》的闡述，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心。核心素養(yǎng)分為文化基礎、自主發(fā)展與社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)，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(yǎng)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(fā)展核心素養(yǎng)所包括的文化基礎、自主發(fā)展與社會參與這三個方面均具有直接的聯(lián)系。

（一）計算機程序設計與學生核心素養(yǎng)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(yōu)秀智慧成果，涵養(yǎng)內在精神，追求真善美的統(tǒng)一，發(fā)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(tǒng)、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(shù)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(shù)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(fā)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(chuàng)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(shù)學知識和講解自然科學等。這種轉變將對學生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)起到重要作用。

（二）計算機程序設計與學生核心素養(yǎng)之自主發(fā)展自主發(fā)展，重在強調學生能有效管理自己的學習和生活，認識和發(fā)現(xiàn)自我價值，發(fā)掘自身潛力，有效應對復雜多變的環(huán)境，成就出彩人生，發(fā)展成有明確人生方向、有生活品質的人。自主發(fā)展包括學會學習和健康生活兩大素養(yǎng)。計算機程序設計語言發(fā)展至今已有幾十種，且新的程序設計語言還在不斷地涌現(xiàn)。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(xù)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(yǎng)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(guī)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(wǎng)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(wǎng)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(guī)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(yǎng)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(fā)了一款屏幕自鎖程序，提醒大家不要長時間沉溺于網(wǎng)絡游戲。

（三）計算機程序設計與學生核心素養(yǎng)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(yǎng)成現(xiàn)代公民所必須遵守和履行的道德準則和行為規(guī)范，增強社會責任感，提升創(chuàng)新精神和實踐能力，促進個人價值實現(xiàn)，推動社會發(fā)展進步，發(fā)展成為有理想信念、敢于擔當?shù)娜?。社會參與涵蓋了擔當責任和實踐創(chuàng)新兩大素養(yǎng)。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(wǎng)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(chuàng)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(zhàn)中培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，以解決人們社會生活、生產(chǎn)中的實際問題為教學目的。

二、基于核心素養(yǎng)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(chuàng)立的社會文化歷史理論對世界心理學和教育學產(chǎn)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(chǎn)物”和“最近發(fā)展區(qū)”兩大重要概念。

（一）人是社會歷史產(chǎn)物與“分享—交流—互助”學習社區(qū)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(chǎn)物”，學習行為是在人際交往活動中產(chǎn)生和發(fā)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(fā)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(qū)，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(wǎng)絡互動平臺，并逐步發(fā)展結合線上、線下的程序設計學習社區(qū)，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(huán)境，以及程序設計作品展示和評價和交流的平臺。線上社區(qū)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(fā)，嘗試解疑。因此，通過“分享—交流—互助”的方法，也有助于培養(yǎng)學生社會參與的意識和能力。

（二）最近發(fā)展區(qū)與“使用—修改—創(chuàng)作”教學方法“最近發(fā)展區(qū)”是維果茨基理論體系中影響最深遠的概念之一。“最近發(fā)展區(qū)”中明確闡釋了教學與學生發(fā)展之間的關系是“良好的教學走在發(fā)展前面并引導之”。教學應該落在學生的最近發(fā)展區(qū)內，這樣才能最大限度地發(fā)揮教學對學生發(fā)展的促進作用。在教學實踐中，我們采用“使用—修改一創(chuàng)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(chuàng)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(fā)現(xiàn)一些疑問，以供后期自主學習和創(chuàng)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(chuàng)作”。在這一過程中，一些學生發(fā)現(xiàn)選擇排序算法對大多數(shù)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(chuàng)作”。“使用—修改一創(chuàng)作”的教學過程還有助于促進學生培養(yǎng)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(fā)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(fā)展核心素養(yǎng)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(chuàng)作”的方法，并依托“分享—交流—互助”的學習社區(qū)模式，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。計算機程序設計課程與學生發(fā)展核心素養(yǎng)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(chuàng)新思維培養(yǎng)———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(fā)展核心素養(yǎng)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(yǎng)研究課題組.中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)[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