5E教学模式促进计算思维能...究——以中职C语言课程为例_迟玉雯.pdf

电脑与电信1145E教学模式，是由吸引（engagement）、探究（e x p l o r a t i o n）、解 释（e x p l a n a t i o n）、迁 移1（elaboration）、评价（evaluation）五个环节组成。其强调了自主学习和合作探究，教学以学生为中心，加强学生自我建构、独立解决问题、计算思维等能力。在信息技术教学中应用5E教学模式，有利于核心素养的提高，而计算思维属于核心素养的一部分，将5E教学模式融入教学活动中对学生的计算思维能力培养大有裨益。1.2 计算思维能力美国卡内基梅隆大学计算机系主任周以真教授指出：“计算思维是运用计算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之2广度的一系列思维活动”。计算思维的过程应包含模式识别、分解、抽象、算法、建模、优化、泛化等基本要素。与其对应的计算思维技能是分解问题能力、抽象概括能力、程序化能力，以及评估能力。核心素养中对“计算思维”的定义体现了中职学生需要具备解决问题能力，抽象建模能力，数据处理能力，资源利用能力，知识迁移能力，总结概括能力以及评估能力。因此，在程序教学过程中有的放矢地通过程序设计的特殊思维方式培养学生掌握计算思维方法，提高计算思维能力，利于学生的发展。2 基于5E教学模式的教学活动框架构建以5E教学模式为抓手，C语言程序设计课程为载体，以培养计算思维能力为目标，将计算思维的方法、要素、基础概念融入教学中，构建了基于5E教学模式的教学活动框架，如图1所示。1.1 5E教学模式1 5E教学模式及计算思维能力解析（1）课前准备：在课前环节，教师熟悉教材并把控教学内容的章节，注意章节要点和学习目标，课时设计根据教材建议和学生进度上下浮动；明确学习内容，保证课堂的有序进行。备课时教师需进行教学设计，根据教材的章节目录确定新课内容，内容应张弛有度，防止过于充实压缩学生的思考时间；根据学生的学情确定应该推送何种形式的教学资源，方便学生自主预习。设置教学目标和重难点，加入课程思政的内容；合理设计“导学案”帮助学生自主预习。在导学案中设置问题区，可以在课前了解学生的问题，便于课上对症下药。学生需要在课前预习新课，根据导学案，明确学习目标笔者选择在C语言程序设计课程中利用顺序结构、选择结构、循环结构；贪婪算法、回溯算法；递归、并行处理、堆栈等教学内容培养学生的计算思维能力，并且构建能够锻炼学生计算思维能力的教学活动框架。5E教学模式促进计算思维能力培养的教学实践研究以中职C语言课程为例迟玉雯 刘万松 靳 佳摘 要：计算思维是信息技术学科核心素养之一。以提高学生的计算思维能力为目标，通过5E教学模式，构建了教学活动框架应用于中职C语言课程教学实践，在教学活动中培养学生解决问题、问题迁移、概括总结、抽象思维等能力。实验证明，基于5E教学模式的教学策略提高了学生的计算思维能力，为中职信息技术课程教学提供了参考。（贵州师范大学，贵州贵阳550000）关键词：计算思维；5E教学模式；教学设计；中职中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：008-6609（2023）01-0114-04作者简介：迟玉雯（1998），女，黑龙江黑河人，硕士，研究方向为职业技术教育、信息技术。1DOI:10.15966/ki.dnydx.2023.z1.021电脑与电信115及重难点，利用教师提供的教学资源进行学习，完成导学案并将问题记录，便于针对性解决问题。教师在课程开始前收回导学案，根据导学案的完成情况以及之前表现进行诊断性评价，了解学生的共性问题。此外，由于C语言程序设计课程分为理论知识和上机操作两部分，因此教学活动会随着目标的变化出现不同形式的改变。（2）课中教学：在课堂中，教师利用5E教学模式开展教学，在吸引环节展示生活实例、图片或者视频，吸引学生注意力，鼓励学生提出问题，主动运用数据处理和资源利用能力探究新知；在探究环节，教师通过创设真实情境提出本节课的教学目标，鼓励学生踊跃发言，进行自主探究后，学生意识到自身的优缺点，教师适时引导合作探究，鼓励良性竞争，培养学生的分解思维和算法思维能力；在解释环节，教师通过观察学生课堂表现，提醒学生可以通过讨论交流进行总结反思；针对性地检验导学案的共性问题是否得到解决，了解学生知识的掌握情况；如问题未能解决，则由教师解释并提出多种算法，使学生认识多种算法思路，并通过抽象化问题建模，有利于解决今后遇到的同类型问题，锻炼学生总结概括、解决问题、合作交流的能力；在迁移环节，教师引导学生进行正向迁移，将所学方法和思维延伸应用于其他问题，并对学生提供的结果提问，使学生得到问题最优解。教师可提出其他问题，启发学生思考，并将问题带入生活情境，学生通过观察生活解决问题后，反馈给教师，从而锻炼学生的问题迁移、抽象建模能力；评价环节分为三部分，即学生的自我反思评价，小组成员间互相评价，教师对学生的作品、课堂表现的总结性评价，在三种评价中培养学生的评估、归因、总结概括等计算思维能力。教师接受学生们的评价反馈，反思自己的教学过程，递归推理影响课堂的因素，完善教学方案。（3）课后总结：课程结束后教师需要进行教学总3结和反思（如图2），并且检验学生的学习成果。教师布置课后任务供学生进行课后复习；教师通过设计问卷，调查学生对教学模式的看法、教学目标的完成情况、教学方法的优劣等；教师对学生课后的访谈利于进行个性化教学。3 基于5E教学模式的教学策略在高级程序设计语言C中，“循环结构”是较为有趣的一个章节，因此本文以“循环结构”为例进行教学设计。课前：教师明确本节课教学内容，将数学简单规律题呈现于导学案，将其在课前一天发放，课程当天收回，明确学生的共性问题集中在循环条件的逻辑当中，记录问题和导学案的完成情况用于诊断性评价。选择机房上课利于播放视频以及学生动手实践。学生通过导学案明确教学内容，将规律题利用数学方法求解，了解思维过程，并将问题记录在导学案中，将本节课内容尽量整合到知识导图中。课中：程序设计语言包括三种基本结构和GOTO语句的问题等，将学科知识与生活情境相连，吸引学生主动探（1）吸引目光，激发兴趣5E教学模式教学活动计算思维能力资源利用数据处理算法思维解决问题知识迁移总结评估吸引探究解释迁移评价教师备课学生预习教师举例学生提问教师辅助学生探究教师解释学生交流教师引导学生思考教师归因学生自评课前课堂教学图1 教学活动框架课后总结性评价档案法教师布置任务学生访谈问卷调查期末考试影响因素提供反馈改进教学服务学生课后复习依据设计图2 课后总结电脑与电信116通过对第二环节中使用任务驱动教学法促进学生掌握for循环，教师引导其明确for循环解决问题的完整思路，鼓励学生分组学习提高学生团队合作和讨论交流的5能力，鼓励学生大胆假设、小心求证的精神。在本环节中，教师根据学生的程序展示、运行结果、语言描述、操作程序以及创新想法，归纳各组成绩，并给评价，肯定学生的奇思妙想，规避错误归因。学生将问题6的特征抽象，建构算法模型，不断加深对学科知识的理解。（2）提出问题，引导探究（3）合作交流，抽象解释在“循环结构”案例中，教师使用讲授法先将for循环的内容进行讲解，利用任务驱动教学法发挥学生独立思考并解决问题的主体地位，教师在学生使用计算机设计程序的过程中观察学生的主动探究表现，根据学生需要组织小组合作交流，分析讨论，使学生们拥有公平发表意见的权利，在相互启发中探究出解决问题的思路。教师在观察学生表现中做出关于学生分解思维和算法思维等计算思维能力的形成性评价。教师在学生掌握例子的算法后提出从易到难的三道题目，引导学生利用异质分组的优势来实现不同层次的知识掌握。学生通过判断，分析和综合数学规律、计算机特点、软件应用等信息资源，利用合理的算法解决问题。同时，教师会在不同的案例中渗透K-means聚类分析算法，递推算法，递4归算法，贪婪算法，分治算法，DFS等算法。究，抽象出具体的问题，从而推动学习。（4）归纳总结，拓展迁移C语言程序设计是中职学校计算机相关专业的必修课，在课堂中不断融入新的模式和方法对于学生计算思维能力的培养有重要作用。在帮助学生掌握学科知识内容的基础上，培养其自主探究以及知识迁移等计算思维能力。在学习过程中，教师需要教授学生掌握工具，学会方法，利用资源，辨别真假，评估不足，勇于突破，为了让学生拥有独立解决问题的思维模式和思考能力，教师要兼顾理论与实践两方面，促进学生专业技能的养成。笔者将5E教学模式应用到C语言程序设计课程教学中，实践表明，利用5E教学模式促进计算思维能力培养的教学策略是行之有效的，希望可以为中职信息技术课程教学提供参考。（5）递归推理，多维评价疑问通常是学生主动学习的诱因，吸引环节的作用是通过情境引发疑问，从而使学生思考解决疑问的办法，从确定的目标出发，引出学习内容与真实情景的联动，进而抽象学科知识内容，通过将复杂的大问题分解为一个个简单的小问题，教师辅助学生逐个击破。在“循环结构”案例中，结合“小王买衣服求固定钱数下最多购买件数？”“大马，中马，小马按体格比例驼粮，100石的粮食需要多少马？”等生活实例，可以帮助学生将for循环迁移到这些生活问题中，并提醒学生反思自己的算法是否简洁准确。教师提出诸如“如果给一百块钱买一百只鸡”等问题，帮助学生利用类比方法快速得到结果，锻炼问题迁移能力。鼓励小组间进行竞赛，充分体现以学生为中心的教与学关系，帮助他们在活动中学习，在探究中进步。第五个环节是设置多元化评价方式来判断学生的学习情况，了解学生的知识掌握以及迁移程度。评价的主体有个人，小组成员和教师：自评培养学生谨慎谦虚的态度，发展自我监督、管理和发展的能力；他评可增进同学间的交流，在思维的碰撞中促进创新；师评可以给予学生成就感和动力，还能提供及时指导。多种评价结合可避免单一评价的缺点，体现“以学生为主体，教师为主导”的教学理念。课后：课堂作业应由教师根据课标、核心素养指标，针对全体学生的共性要求设计，便于学生复习巩固，作业要求具有趣味性和层次性，既提高学生主动参与度又尊重个体差异，满足不同层次学生的需求。教师设计有针对性的问卷，保证课堂反馈的真实有效。考虑7教学环境、专业素养、学生态度、兴趣、动机等因素对学生计算思维能力的影响，根据问卷结果或者随堂测验结果做总结性评价。教师要注意教学反思，及时思考总结优势或和者缺陷，立足实践提高专业素质和能力。4 结语以“循环结构”为例，教师倡导学生评价自己的表现，使学生及时调整自身进度，促进学习；由小组成员推举本次课中组内表现出色和逊色的学生并说明理由，认可学生价值和鼓励学生尝试，充分利用合作学习的优势，鼓励相互学习；教师根据课堂观察、作品评析掌握情况并进行师评。通过三种评价让教学环节完整的反馈闭环，提高学生的批判思维和评估能力，并且通过对教师的反向评价，提高教师的自我监督管理，促进课堂更加系统化和高效化。为了激发学生对课程的兴趣，课堂开始时利用一段英国人算数视频作为导入，通过外国人的视频激发学生的民族自豪感，回忆起数学算法，实现学科之间的融合。教师适时提问引导学生思考，学生在利用资源的过程中提高界定问题的能力，并根据导学案中的教学目标，提出问题“如何用循环结构在C程序中实现三角形的乘法表”。解决问题后教师要引导学生总结利用计算机解决问题的过程和方法，并且将其迁移到其他问题的解决中。教师利用谈话法将学生的注意力引向生活，扎根实际，利于学生应用知识，鼓励学生通过练习，提高问题的迁移能力。电脑与电信1171方文婷,田芳.基于“5E”教学模式,培养核心素养 以“点的位置与坐标”活动课教学设计为例J.数学教学通讯,2022(2):16-20.参考文献：2唐慧玲.基于计算思维三维框架的高中Python课程PBL教学模式研究D.哈尔滨:哈尔滨师范大学,2022.3卢燕慈.面向核心素养提升的高中信息技术5E教学模式研究D.武汉:华中师范大学,2020.4刘志武.计算思维能力培养的策略及应用研究D.兰州:西北师范大学,2020.5罗健梅.基于项目式学习的计算思维能力培养研究D.武汉:华中师范大学,2020.7徐洋.高中生计算思维水平的调查研究D.镇江:江苏大学,2020.6.马逸飞.基于计算思维培养的混合式学习模式构建与应用研究D.石家庄:河北师范大学,2020.Exploration and Application of the Progressive Mixed Teaching Mode Based on Competency Ladder-Take Java Programming for ExampleZHOU Yuan(Minjiang Teachers College,Fuzhou 350018,Fujian)（上接第113页）Teaching Practice Research on 5E Teaching Mode Promoting the Cultivation of Computational Thinking AbilityA Case Study of C Language in Secondary Vocational SchoolsKeywords:computational thinking;5E teaching mode;teaching design;secondary vocationalAbstract:Computational thinking is one of the core literacy of information technology discipline.Aiming at improving students computational thinking ability,this paper constructs a framework of teaching activities and applies it to the teaching of C language in secondary vocational schools by means of 5E teaching mode,to cultivate students ability of problem solving,problem transfer,summary and abstract thinking.The experiment proves that the teaching activity framework of 5E teaching mode promotes the students computational thinking ability,and provides reference for information technology course teaching in secondary vocational schools.CHI Yu-wen LIU Wan-song JIN Jia(Guizhou Normal University,Guiyang 550000,Guizhou)Abstract:Teaching mode is the core element to improve the quality of talents.Following the students cognitive law from simple to complex,the progressive mixed teaching mode based on professional ability level in stages is constructed and implemented.Vocational position situational teaching is adopted,implementing task-driven and reconstructing teaching process.This teaching mode effectively improves the effectiveness of students learning,improves the degree of curriculum teaching achievement,and achieves the goal of accurate training of talents post abilities.Keywords:competency ladder;mixed teaching;job skills;teaching mode