面向計算思維的教學內容的碎片化設計和重構

楊元峰 鐘衛銘 張 蘇

0 引言

互聯網的廣域性、遠程性和開放性使得知識生產和傳播突破了時空局限，人們的學習時間、空間都已從連續、固定、封閉走向靈活、開放、多元，學習呈現出碎片化，傳統的職業教育范式日益受到挑戰[1]。《教育信息化十年發展規劃(2011- 2020年)》明確指出，進一步加強基礎設施和信息資源建設，重點推進信息技術與高等教育的深度融合，促進教育內容、教學手段和方法現代化。“互聯網＋教育”時代，微課、MOOC、SPOC 和翻轉課堂正在成為嶄新的教學模式[2]。微視頻隨著智能移動終端的普及，已成為碎片化學習時代傳播和共享知識的重要載體。

計算思維的概念由美國卡內基·梅隆大學的周以真教授于2006年進行了明確的界定，即一種建立在計算機處理能力及其局限性基礎之上的思維方式。計算思維倡導通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法將困難的問題闡述成一個易于解決的問題[3]。已經引起了國內外學者們對計算思維的關注，并對其進行了廣泛而深入的研究。以計算思維為導向的課程教學“以學生為中心”開展教學活動，在教學中通過創建設置問題情境，以基本問題為導向，引發學生對涉及的知識點的學習，引導學生通過計算思維方法分析、解決問題。

本文針對目前計算機軟件類專業碎片化教學實施中存在的問題，將計算思維能力的培養引入到教學內容的碎片化設計和重構的過程中，將課程內容構建成為一個結構清晰、邏輯完整的生態知識樹。使學習者在知識鏈路的自主學習過程中，有具體的、清晰的學習路徑。

1 碎片化教學的現狀分析

學習碎片化肇始于信息碎片化，進而帶來知識碎片化、時間碎片化、空間碎片化、媒體碎片化、關系碎片化、思維碎片化、體驗碎片化等[4]。從知識碎片化來看，碎片化學習的內容具有較強的針對性、實用性，內容主題突出、問題聚集、知識點目標明確、內容精簡，適合學習者利用碎片化的、零散的時間學習。學習內容集中，容量小則使得網絡傳輸方便，適用于基于智能移動終端的移動學習。方便實施翻轉課堂，實現采用線上和線下相結合的教學方法的改進。然而，在實際調查中，學生獲取知識的碎片化現象嚴重，即獲取的知識零碎、割裂和不成體系[5]。最終導致在教學中碎片化的知識內容在教學情景設置、思維過程展開、教學目標體驗的形成過程中會出現不完整、不自主、不全面的現象。主要體現在以下兩個方面：

（1）孤立的碎片化知識

碎片化教學內容一般根據某一教學環節或者知識點進行劃分，知識點與知識點之間缺乏整體的架構及邏輯關系，不能很好地貫穿起來。知識點孤立地存在于知識點網絡而成為碎片化的內容。

（2）碎片化的思維過程

計算思維主線不清晰，也不夠完善。孤立的碎片化知識學習不能體現以問題引入、分析問題、解決問題、擴展問題為主線的學生思維方式發展，學生的思維過程呈現出片段化現象。

2 教學內容的碎片化設計

教學內容的劃分方式和粒度在碎片化學習中起著決定性的作用。為滿足碎片化學習方式的特點以及學習情境的需求，本文認為教學內容的分解主要是基于知識點設計的，即每個碎片化學習的內容是獨立的知識點。我們以微課視頻作為碎片化學習時代承載碎片化學習內容的載體。每個微課視頻除了保證知識點內容的完整性和一致性之外，其內容設計需要考慮其可重用的特性。微課視頻承載的知識點應該是獨立的、可重用的課程構件，能夠使得課程章節或情境之間、課程之間、甚至是專業之間共享該知識點。除此之外，教學內容可被看作為知識點網絡，微課視頻承載的知識點是網絡中獨立的知識點，以一定的架構及邏輯關系而構成教學內容，保證了教學內容的模塊化和關聯化。

在傳統的教學中，往往按照課程、章節及知識點進行分解，如圖1 所示。這種分解方式呈現出單一化和程式化的特點，微課視頻僅僅是課堂錄像，加上極其簡單的PPT，采用的知識灌輸式和照本宣科式的教學限制了學生自主思考的能力。

圖1 傳統的課程分解過程

圖2 “反工藝”拆解過程

我們所希望的碎片化知識點應該是針對教學情景設置，并在思維過程中展開。情境的創設應符合生產的實際情況，在創設問題情境時要考慮到碎片化知識的完整性。本文的教學內容的碎片化設計是根據課程的特征、教學目標與知識體系劃分學習單元安排教學活動，按照“反工藝”順序的思想，對實踐項目進行反向拆解，拆解出重構實踐項目所需具備的專業技能，以完成實踐任務與需求為中心，設計每個碎片化學習的內容的基礎理論知識點與實踐任務。實踐項目拆解過程如圖2 所示。按照這方式進行的學習內容的碎片化，能夠保證碎片化得到的知識點和實踐技能碎片滿足實際的應用。

圖3 傳統的課程組裝過程

圖4 “反工藝”教學內容的重構

3 教學內容的重構

單一孤立的碎片化學習資源所發揮作用的與學習價值是有限的，需要將知識點碎片依照一定的組織策略和方式有序地進行重組，形成結構化、主題化的碎片式學習資源以滿足碎片化復雜學習任務的需求和提升碎片化學習的價值。與傳統教學中按照課程、章節及知識點進行分解相對應的課程組裝過程如圖3 所示。

課程章節以線性化方式排列組合時，需要對章節知識分析梳理、歸類，將知識關聯的章節整合與重組，繁雜的章節知識分解分類提煉為簡單的碎片化知識。與本文提出的“反工藝”拆解方式相結合，對應的教學內容的重構過程如圖4 所示。

4 結束語

在碎片化學習時代，孤立的碎片化知和碎片化的思維過程會導致學習者無法正確感知知識的整體性。通過對實踐項目進行“反工藝”的拆解，在實際應用中進行情境的創設，符合學習者的認知規律、認知心理。可以避免學生的思維過程出現片段化現象，促使學生在碎片化學習過程中具備完整的思維探究過程，最終達到培養學生計算思維的目的。