信息技術課程程序設計教學的實踐

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摘要：闡述職業教育信息技術課程中程序設計教學問題與對策，程序設計的定位，課程各模塊與程序設計關聯，教學方案的驗證。

關鍵詞：信息技術，程序設計，教學驗證。

近年來，科技革命和產業變革對技術技能人才的科學文化基礎、綜合素養提出了新要求，原教學大綱理念、知識體系與職業教育改革發展的新形勢和中職學生的學情已不相適應，有的內容也相對陳舊。在諸多現代技術中，信息技術已成為支持經濟社會轉型發展的主要驅動力，是建設創新型國家、制造強國、網絡強國、數字中國、智慧社會的基礎支撐。提升國民信息素養，增強個體在信息社會的適應力與創造力，提升全社會的信息化發展水平，對個人、社會和國家發展具有重大的意義。為貫徹落實《國家職業教育改革實施方案》，進一步完善職業教育國家教學標準體系，指導高等職業教育專科公共基礎課程改革和課程建設，提高人才培養質量，教育部組織研制了《中等職業學校信息技術課程標準（2020版）》《高等職業教育專科信息技術課程標準（2021年版）》（新課標）。新課標將標準化建設作為統領職業教育發展的突破口，發揮標準在職業教育質量提升中的基礎性作用的要求，旨在進一步加強職業教育國家教學標準體系建設，深化中職公共基礎課程改革，提升人才培養質量。新課標確定了課程核心素養和課程目標，明確了課程內容和學業質量要求，為提高職業院校公共基礎課程教學質量提供了保障。信息技術課程標準注重全面提升學生的綜合信息素養，關注信息技術課程的育人價值，圍繞信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任等4個學科核心素養確定課程目標、課程內容，劃分學業水平，明確教學要求。

1程序設計的定位

從新課標規定的課程模塊看，程序設計是信息安全、人工智能等必修模塊的基礎，如表1所示，雖說脫離程序設計，信息安全和人工智能模塊也能開展教學，但就只能流于表面化的感性認知，無法深入和提高，再看選修模塊，中職的個人網店開設、信息安全保護、機器人操作，如表1所示，高職的機器人流程機器人流程自動化、程序設計基礎、大數據、人工智能、云計算、現代通信技術、物聯網、區塊鏈等幾乎絕大多數模塊，如表2所示，都對程序設計的知識和技能有很強的依賴性，哪怕是項目管理，實際上現代項目管理的理論，本就源于軟件工程領域，雖說可以借助其他領域經驗加以理解學習，但如果有程序設計的基礎作為助力，能夠更好地學習掌握。因此，脫離了程序設計模塊，中職近半數模塊的教學將受到不同程度影響，高職的選修模塊基本無法開設。從學科核心素養落實看，信息意識、數字化學習與創新、信息社會責任的要求與具體模塊沒有密切關聯，計算思維則有所不同。計算思維是指個體運用信息技術的思想方法，在分析處理信息、解決問題過程中產生的一系列思維活動。具有計算思維的學生，能夠運用所學知識和技能，采用信息技術可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立模型、組織數據；善于運用信息技術工具和信息資源，形成職業崗位與生活情境中的解決方案；總結信息技術應用的方法與技巧，遷移運用到相關問題的解決過程中。雖然各模塊都能不同程度的承載計算思維的培養，但顯然，程序設計模塊在計算思維的培養方面有著先天優勢，是計算思維的最佳載體。

2程序設計教學中面臨的問題

為了解新課標實施后，職業院校師生對程序設計模塊的認知，筆者采用網絡調研形式，隨機對50名教師和200名學生進行了調研，結果如圖1、圖2所示。通過對調研結果分析發現，84%的被調查教師認為計算思維是最難教授培養的學科核心素養，而68%的被調查學生則認為程序設計是最難學習的模塊，兩者有著很高的融合程度。為什么會這樣，本文隨機與部分被調查師生進行了詢問，老師方面普遍反映，相較課程的其他模塊，個人不是很擅長程序設計，所以教起來也比較吃力，而學生方面較高頻的理由有：程序設計太專業、英語不好看不懂、代碼太抽象、無趣，內心抵觸、不會做沒有成就感等。由此看來，師生方面各自存在問題，但較之教師普遍認為的可能僅僅是教師個人程序設計水平不足，學生反饋的問題或者說實際感受則把問題暴露得更加全面，更值得關注和研究。

3問題分析及策略設計

針對調研結果，我們重點需要解決4個問題：（1）如何降低程序設計的門檻，使其看起來更加簡單易懂。（2）有無可能讓程序設計與英語脫鉤，并設法利用母語優勢學習。（3）如何提高程序設計的趣味性。（4）如何幫助學生提高程序設計任務的完成度，增強成就感。基于以上思路，筆者經過大量查證并實際測試對比，決定采用項目式教學設計，并選用mblock程序開發平臺作為載體實施教學。為了說明得更清楚，這里簡單介紹一下mblock，這是一款免費的程序設計工具，兼具圖形化編程和代碼編程功能，圖形化編程完全兼容scratch，但比scratch提供了更加豐富的功能庫，支持多種可編程硬件，如機器人、小汽車等，并且可以“一鍵翻譯”圖形化程序為代碼程序，上手簡單、功能強大、可擴展性強，很適合用于教學。思路確定，教學策略設計如下。（1）兼顧趣味實用，設計實際工作項目。以汽車修理專業的信息技術課程為例，了解到大量學生有去4S店工作的意向，也對車展很感興趣，所以針對車展中常見而簡單的顧客引導問題，設計一個開發車展自動導覽程序的工作任務，程序的作用是能給顧客指出到達指定展位的路線，從而減輕車展企業的人工引導負擔。這樣的項目與專業結合，兼具趣味性與實用性。（2）使用圖形編程，分步推進降低難度。項目難度主要從兩方面進行降低，①使用圖形化編程技術。近年來，圖形化編程在中小學教學中已經得到推廣，大量中小學教學實踐證明，圖形化編程學習的年齡門檻在6歲左右，這也說明圖形化編程確實是一項簡單易學的技術，這樣一來，學生就不會感覺有難度。②把項目分解為6次任務，每次推進一部分，學生就不會感覺任務過于龐大復雜。（3）發揮母語優勢，思考鍛煉計算思維。mblock的圖形化編程環境是全中文界面，程序指令塊也是中文，學生擔心的語言障礙被徹底掃除，編程如同說話寫作文，母語優勢得到充分發揮，學生的時間精力被從枯燥的記代碼中解放出來，能夠更加從容的思考程序的思路、算法，從而增強計算思維的學科核心素養。（4）利用圖形編程，提升任務完成比例。代碼編程需要有一定的基礎指令和關鍵詞記憶量，英語不好的初學者手工輸入代碼又極易出錯，出錯一般沒有運行結果，而同時出現的錯誤代碼也讓人望而生畏，這是造成代碼編程任務完成率低的一個重要原因。而圖形化編程在代碼書寫上，基本不需要記憶，簡單程序甚至對查資料的需求都很少，甚至嚴格來說，圖形化編程的操作過程主要是圖形化指令快的拖曳和排列組合，而不是書寫，只有極個別地方才使用鍵盤操作，學生很難在操作方面出錯，更多的是代碼排列組合不合邏輯導致出錯，但即便如此，也會有一個明確的運行結果。所以基于圖形化編程的教學項目，完成度會比代碼編程高很多。（5）引導功能擴展，提升空間增強趣味。mblock較之scratch，提供了豐富的擴展庫，給學生適時展示介紹部分擴展庫，可以增強了教學的趣味性，對學生學習很有幫助。例如硬件編程的擴展庫，對于諸如汽車修理等工科專業的學生而言，在掌握基礎知識技能后，可以很方便地擴展到小汽車、機器人等領域，而人工智能等擴展庫，還能與人工智能教學模塊進行銜接，實現對話機器人等學生心目中的高級功能，學習提升空間很大，學習趣味性驟增。（6）巧用一鍵翻譯，助力轉型代碼編程。mblock可以把圖形化程序一鍵“翻譯”為目前流行的Python代碼程序。這一點充分利用了學生在外語學習過程中喜歡使用翻譯軟件的習慣，在借助母語和圖形化充分理解了程序設計的基本原理后，再學習代碼編程就如同利用母語+翻譯軟件學習英語一樣，降低了學生進一步學習代碼編程的門檻，為學生后繼轉型學習代碼編程提供了極大便利。

4策略效果檢驗

為驗證教學方案有效性，筆者在平行班分別采用傳統的代碼編程方案和改進的圖形化-代碼編程方案（稱舊方案和新方案）進行對比教學，根據新課標，程序設計入門模塊共12課時，折合6次課，因此筆者分別設計了6個教學程序和6次工作任務，在本模塊教學完成后對兩個班學生進行問卷調查，結果匯總對比見表3。從對比結果看，新方案有力解決了學生對本模塊學習困難的問題，并且思考問題更具條理、繼續學習的興趣和意愿顯著提升，也說明包括計算思維在內的學科核心素養也有了顯著提高，故新方案對教學效果的改善十分明顯。

5結語

教學實踐證明，基于圖形化-代碼編程技術的項目化教學模式，有效降低了程序設計模塊的學習門檻，極大提升了學生的學習信心、興趣和繼續學習的意愿，有利于充分發揮學生的主體作用，調動學生多元智能，實現先進技術在信息技術課程程序設計模塊教學中的合理運用，從而培養學生的計算思維和綜合能力。但作為一種探索嘗試，該模式并不完善，例如仍存在少數學生未能很好達成教學目標，有學生反饋，作為一個完整項目，自己有些把握不了，有學生反饋，程序不能自動評分，做完不能準確判斷是否做對等等問題，筆者經過總結，認為還可以從以下方面進一步改進：（1）細化復雜項目。學習的過程是一個從無到有逐步積累的過程。在實際教學時一次性讓學生完成一個相對復雜的任務是不現實的。因此，教師在設計任務時要針對學生的實際能力，將一個復雜的任務細化為若干個小任務，先完成小任務，再完成大任務。這樣通過知識的層層遞進可以使學生更容易理解教學內容，降低學習難度，有利于促進程序設計課堂取得更好的效果。所以需要結合學生的普遍水平，適當降低項目的設計難度，設計2～3個較小項目，并視情況可進一步拆解細化，作為對學生的一般要求，原有大項目留給學有余力的學生進行自主提高。（2）增加自評自測。目前程序設計的任務，都是教師人工批改，一是效率不高，二是學生不能及時掌握自己任務完成情況，不利于及時修改、快速提升。所以需要設計一個自動檢測程序，讓學生完成程序后，能夠進行自評自測，及時了解問題，及時自我修正，教師也可以更加高效的了解學生對任務的完成情況。

作者：袁南星 單位：眉山職業技術學院