學(xué)習(xí)電腦信息談?dòng)?jì)算思維進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教育的必要性和可能性

Page8談?dòng)?jì)算思維進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教化的必要性和可能性數(shù)字土著何以可能？——也談?dòng)?jì)算思維進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教化的必要性和可能性任友群1，隋豐蔚2，李鋒3(1.華東師范高校課程與教學(xué)探討所，上海

200062；2.華東師范高校教化信息技術(shù)學(xué)系，上海200062;3.華東師范高校開放教化學(xué)院，上海

200062)摘要：隨著現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的不斷融合，數(shù)字化和計(jì)算化漸漸演化成為現(xiàn)代社會(huì)的基本形態(tài)特征，計(jì)算思維的作用和意義越來越突出，成為區(qū)分?jǐn)?shù)字土著的重要標(biāo)準(zhǔn)，受到計(jì)算機(jī)和教化領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。該文通過梳理國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)前沿成果，分析國(guó)際基礎(chǔ)教化改革趨勢(shì)，闡述了計(jì)算思維進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教化的必要性，并結(jié)合計(jì)算思維的內(nèi)在特征和我國(guó)信息技術(shù)教化現(xiàn)狀，歸納總結(jié)出計(jì)算思維教化在中小學(xué)信息技術(shù)課程落實(shí)的可行取徑及與之一樣的實(shí)力評(píng)估方法。關(guān)鍵詞：數(shù)字土著；計(jì)算思維；中小學(xué)信息技術(shù)課程中圖分類號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、數(shù)字土著的到來現(xiàn)代科學(xué)的形成與發(fā)展不斷變更著人們的生活方式，也漸漸轉(zhuǎn)變著人們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與思維特征。利用計(jì)算機(jī)等數(shù)字工具拓展人類思維、處理問題事務(wù)是信息時(shí)代“數(shù)字移民”(DigitalImmigrants)日常工作和生活中不行或缺的一部分，更是伴隨數(shù)字技術(shù)成長(zhǎng)起來的“數(shù)字土著”(DigitalNatives)最為習(xí)慣的生存方式。2001年，美國(guó)Games2train公司CEOMarcPrensky首次提出數(shù)字土著的概念，界定其為在數(shù)字時(shí)代誕生、成長(zhǎng)起來的一代人[1]。北京師范高校余勝泉教授進(jìn)一步剖析數(shù)字土著的基本特征是在豐富的信息技術(shù)環(huán)境中成長(zhǎng)，對(duì)新技術(shù)的習(xí)得更具優(yōu)勢(shì)，并擅長(zhǎng)利用技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)[2]。但是探討結(jié)果表明，并非全部的數(shù)字土著都對(duì)技術(shù)有著天生的實(shí)力，他們運(yùn)用技術(shù)的方式、方法和嫻熟程度也存在著顯著差異[3]。而那些僅停留在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)消遣和社交的下一代其實(shí)是沒有資格成為數(shù)字土著的。數(shù)字技術(shù)無(wú)處不在，特殊是隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展和普及，現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界不斷滲透融合，計(jì)算優(yōu)勢(shì)在許多行業(yè)領(lǐng)域都顯示出變革性的意義。為了適應(yīng)計(jì)算強(qiáng)度日益增加的信息社會(huì)，更好地相識(shí)和改造世界，人們就有必要深化地感知生活中的計(jì)算，理解計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本學(xué)問。然而，由于多年來計(jì)算機(jī)科學(xué)在基礎(chǔ)教化課程中的呈現(xiàn)核心內(nèi)容并不穩(wěn)定，或偏向于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、或偏向于技術(shù)工具應(yīng)用，許多人對(duì)計(jì)算的理解還停留于數(shù)值計(jì)算和工具操作層面，很少有機(jī)會(huì)能體驗(yàn)到計(jì)算機(jī)處理非數(shù)值型數(shù)據(jù)的過程和方法，獲得對(duì)計(jì)算的基本理解，亦難以形成基于這種理解的計(jì)算思維方式?；诖?，又何以能培育出合格的數(shù)字土著、抑或數(shù)字公民。2005年6

月，美國(guó)總統(tǒng)信息技術(shù)詢問委員會(huì)(President'sInformationTechnologyAdvisoryCommittee，PITAC)在探討報(bào)告《計(jì)算科學(xué)：確保美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力》(ComputationalScience:EnsuringAmerica'sCompetitiveness)中提出，21世紀(jì)科學(xué)上最重要的、經(jīng)濟(jì)上最有前途的探討前沿都有可能通過先進(jìn)的計(jì)算科學(xué)與技術(shù)解決，應(yīng)將計(jì)算科學(xué)長(zhǎng)期置于國(guó)家科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的中心地位[4]。計(jì)算科學(xué)的重要性與日俱增，學(xué)生對(duì)計(jì)算學(xué)科的愛好卻不斷下降，這一沖突引起了美國(guó)政府及相關(guān)部門的留意。2005年底至2006年初，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NationalScienceFoundation，NSF)組織計(jì)算教化與科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疑罨接憽⒎治隽擞?jì)算教化面臨的諸多問題和挑戰(zhàn)，如提高計(jì)算教化質(zhì)量，增加學(xué)科連結(jié)，滿意企業(yè)人才需求等，提出全面改革美國(guó)計(jì)算教化、強(qiáng)化訓(xùn)練中小學(xué)生抽象思維和寫作實(shí)力的建議[5-7]。為滿意國(guó)家信息化建設(shè)需求，吸引學(xué)科人才，激發(fā)人們探究計(jì)算領(lǐng)域的愛好，2006年，卡內(nèi)基梅隆高校周以真教授(JeannetteM.Wing)明確提出計(jì)算思維的概念，“計(jì)算思維是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念求解問題，設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的方式，涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域廣度的一系列思維工具”[8]。2010年，她再次補(bǔ)充定義計(jì)算思維是一種解決問題的思維過程，能夠清楚、抽象地將問題和解決方案用信息處理代理(機(jī)器，或人)所能有效執(zhí)行的方式表述出來[9]。計(jì)算思維能夠反映計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心概念與思想，但它并不僅僅適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域。作為一種解決問題的方法，計(jì)算思維可以供應(yīng)一種能夠廣泛應(yīng)用于工作、學(xué)習(xí)和生活中的組織和分析問題的新視角；同時(shí)，它可以連結(jié)計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他學(xué)科學(xué)問領(lǐng)域，提高人們對(duì)計(jì)算實(shí)力和局限性的理解。計(jì)算思維淡化專業(yè)方法實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用計(jì)算概念、方法解決問題的思維過程，面對(duì)更廣范圍的需求，是幫助人們理解計(jì)算本質(zhì)和計(jì)算機(jī)求解問題核心思想的最佳途徑，亦是數(shù)字公民的一項(xiàng)核心素養(yǎng)。因此，我們認(rèn)為，數(shù)字土著不是天生的，只有那些理解數(shù)字社會(huì)運(yùn)作過程，理解計(jì)算本質(zhì)的下一代才是真正的數(shù)字土著。21世紀(jì)是學(xué)問經(jīng)濟(jì)與信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，隨著數(shù)字化進(jìn)程的不斷推動(dòng)，社會(huì)信息化程度進(jìn)一步提高，計(jì)算思維的應(yīng)用越來越廣泛，必需像“閱讀，寫作，算術(shù)”一樣普及，成為每個(gè)合格公民的必備素養(yǎng)。二、計(jì)算思維的特征筆者將近5年來相關(guān)探討機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)專家對(duì)計(jì)算思維的探討進(jìn)行了梳理：2011年，美國(guó)國(guó)際教化技術(shù)協(xié)會(huì)(InternationalSocietyforTechnologyinEducation，ISTE)聯(lián)合計(jì)算機(jī)科學(xué)老師協(xié)會(huì)(ComputerScienceTeachersAssociation，CSTA)基于計(jì)算思維的表現(xiàn)性特征，給出了一個(gè)操作性定義：“計(jì)算思維是一種解決問題的過程，該過程包括明確問題、分析數(shù)據(jù)、抽象、設(shè)計(jì)算法、評(píng)估最優(yōu)方案、遷移解決方法六個(gè)要素”[10]。2012年，英國(guó)學(xué)校計(jì)算課程工作小組(ComputingatSchoolWorkingGroup，CAS)在探討報(bào)告中闡述：計(jì)算思維是識(shí)別計(jì)算，應(yīng)用計(jì)算工具和技術(shù)理解人工信息系統(tǒng)和自然信息系統(tǒng)的過程，是邏輯實(shí)力、算法實(shí)力、遞歸實(shí)力和抽象實(shí)力的綜合體現(xiàn)[11]。2013年，南安普頓高校JohnWoollard探討員在“計(jì)算機(jī)科學(xué)教化創(chuàng)新與技術(shù)”(ITiCSE)會(huì)議報(bào)告中提出計(jì)算思維“是一項(xiàng)活動(dòng)，通常以產(chǎn)品為導(dǎo)向，與問題解決相關(guān)(但不限于問題解決)。它是一個(gè)認(rèn)知或思維過程，能夠反映人們的抽象實(shí)力、分解實(shí)力、算法實(shí)力、評(píng)估實(shí)力和概括實(shí)力，其基本特征包括思維過程，抽象和分解”[12]。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化探討所王飛躍教授認(rèn)為，“計(jì)算思維是一種以抽象、算法和規(guī)模為特征的解決問題之思維方式。廣義而言，計(jì)算思維是基于可計(jì)算的手段，以定量化的方式進(jìn)行的思維過程；狹義而言，計(jì)算思維是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的思維過程”[13]。分析上述定義，它們都強(qiáng)調(diào)了計(jì)算思維解決問題的實(shí)力特征。但是，分析維度又有所不同，ISTE和CSTA探討機(jī)構(gòu)從可操作層面分析了計(jì)算思維解決問題的過程；CAS探討小組和JohnWoollard重點(diǎn)闡述了計(jì)算思維的人機(jī)交互特點(diǎn)和綜合實(shí)力體現(xiàn)；王飛躍則整體概括了計(jì)算思維的基本特征和表現(xiàn)形式。綜合已有的探討成果，我們可以這樣理解：計(jì)算思維是一種獨(dú)特的解決問題的過程，反映出計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本思想方法。通過計(jì)算思維人們可以更好地理解和分析困難問題，形成具有形式化、模塊化、自動(dòng)化、系統(tǒng)化等計(jì)算特征的問題解決方案。它主要包括以下特征：(1)采納抽象和分解的方法形式化困難問題，建立結(jié)構(gòu)模型，形成更加高效、可執(zhí)行的解決方案；(2)運(yùn)用計(jì)算機(jī)學(xué)科基本概念與工具方法推斷、分析、綜合各種信息資源，強(qiáng)調(diào)個(gè)體與信息系統(tǒng)的交互思索過程；(3)是一種獨(dú)特的問題解決實(shí)力組合，融合設(shè)計(jì)、算法、批判、分析等多種思維工具，綜合運(yùn)用可以形成系統(tǒng)化的問題解決方案。三、國(guó)外基礎(chǔ)教化改革對(duì)計(jì)算思維的引入信息技術(shù)環(huán)境的變遷與學(xué)生素養(yǎng)的提高，對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)教化提出了挑戰(zhàn)，各國(guó)政府紛紛推出基礎(chǔ)教化改革政策，以適應(yīng)信息時(shí)代社會(huì)與人類自身發(fā)展的須要。2007年，美國(guó)“21世紀(jì)技能合作組織”(Partnershipfor21stCenturySkills，P21)整合21世紀(jì)學(xué)習(xí)者應(yīng)具備的基本技能，制定了“21世紀(jì)技能框架”(Frameworkfor21stCenturyLearning)，闡明培育學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)在現(xiàn)代社會(huì)的重要性[14]。2011年，CSTA發(fā)布《美國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》(K-12ComputerScienceStandards)，提出一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)教化框架[15]。該框架將計(jì)算思維、計(jì)算實(shí)踐和編程納入學(xué)科基本主線，幫助學(xué)生拓寬計(jì)算視野，理解計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理和方法。NSF、ISTE、美國(guó)國(guó)家科學(xué)探討委員會(huì)(NationalResearchCouncil，NRC)、CSTA計(jì)算思維工作小組(CSTAComputationalThinkingTaskForce)等多個(gè)探討機(jī)構(gòu)對(duì)計(jì)算思維綻開探究探討，為計(jì)算思維教化及推廣供應(yīng)資源和工具支持。2012年1月11日，英國(guó)教化部長(zhǎng)MichaelGove在教化培訓(xùn)與技術(shù)展會(huì)(BritishEducationalTrainingandTechnologyShow，BETT)上宣布將對(duì)英國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教化綻開全面改革。2012年3月，CAS(ComputingatSchoolWorkingGroup,CAS)提出將計(jì)算思維作為“學(xué)校計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)課程”的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容[16]。2013年2月，英國(guó)教化部針對(duì)計(jì)算課程標(biāo)準(zhǔn)草案公開征詢看法，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，39%的反饋者表示支持將ICT更名為Computing，26%的反饋者不確定，35%的反饋者則表示堅(jiān)決反對(duì)[17]。針對(duì)各界的指責(zé)建議，英國(guó)教化部進(jìn)一步修改草案，于2013年9月11日正式頒布《國(guó)家課程：計(jì)算課程學(xué)習(xí)安排》(NationalCurriculuminEngland:ComputingProgrammesofStudy)。該安排重新定義ICT，明確界定了計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)與數(shù)字素養(yǎng)的領(lǐng)域范圍，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要性，并闡述計(jì)算課程的課程目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生理解和應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理和概念；運(yùn)用計(jì)算術(shù)語(yǔ)分析問題，具備編寫計(jì)算機(jī)程序求解問題的實(shí)踐閱歷；評(píng)價(jià)和運(yùn)用信息技術(shù)；成為有責(zé)任、有實(shí)力、有自信、有創(chuàng)建力的ICT運(yùn)用者[18]。2024年6月，CAS深化分析計(jì)算思維的定義、核心概念、教學(xué)方法和評(píng)估框架，研制出計(jì)算思維培育框架，為中小學(xué)計(jì)算思維教化的開展供應(yīng)指導(dǎo)作用[19]。2009年，新西蘭教化部公布“技術(shù)背景學(xué)問和技能”(TechnologicalContextKnowledgeandSkills)安排，提出包括“編程與計(jì)算機(jī)科學(xué)”在內(nèi)的五項(xiàng)數(shù)字技術(shù)核心培育內(nèi)容，該安排于2011年起先在中學(xué)課程中實(shí)施[20]。2012年，澳大利亞課程、評(píng)估與報(bào)告管理局(AustralianCurriculum,AssessmentandReportingAuthority,ACARA)發(fā)布“中小學(xué)技術(shù)學(xué)科課程框架”(TheShapeoftheAustralianCurriculum:Technologies)[21]，將數(shù)字素養(yǎng)納入學(xué)生基本實(shí)力要求，框架明確指出數(shù)字技術(shù)課程的核心內(nèi)容是應(yīng)用數(shù)字系統(tǒng)、信息和計(jì)算思維創(chuàng)建特定需求的解決方案。2024年4月，新加坡政府推動(dòng)Code@SG運(yùn)動(dòng)[22]，旨在發(fā)展全民計(jì)算思維?？梢钥闯?，英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家均已相識(shí)到技術(shù)應(yīng)用取向信息技術(shù)課程的落后性，起先主動(dòng)推動(dòng)項(xiàng)目安排，將“計(jì)算科學(xué)”納入中小學(xué)學(xué)科體系。數(shù)字素養(yǎng)與計(jì)算思維實(shí)力培育成為中小學(xué)信息技術(shù)教化的新趨勢(shì)。四、計(jì)算思維進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教化的必要性隨著真實(shí)世界與虛擬世界的不斷融合，數(shù)字化和計(jì)算化漸漸演化成為現(xiàn)代社會(huì)的基本形態(tài)特征。數(shù)字化社會(huì)對(duì)公民的基本素養(yǎng)提出了更高的要求，相較于早期的信息素養(yǎng)(InformationLiteracy)，近年來，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家更傾向于運(yùn)用“DigitalCompetence”(我們暫且翻譯為數(shù)字素養(yǎng))一詞，以凸顯現(xiàn)代信息技術(shù)區(qū)分于以往信息技術(shù)(計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前廣泛運(yùn)用的電話、廣播、電視等模擬通信技術(shù))的數(shù)字化本質(zhì)，“Competence”也更側(cè)重于體現(xiàn)綜合性實(shí)力與勝任力[23]。為了幫助學(xué)生正確地理解信息社會(huì)本質(zhì)特征，創(chuàng)建性地運(yùn)用信息技術(shù)，提升數(shù)字素養(yǎng)，成為合格的數(shù)字公民，計(jì)算思維實(shí)力培育成為信息技術(shù)教化的新趨勢(shì)。數(shù)字素養(yǎng)不僅包括外在的數(shù)字化工具應(yīng)用實(shí)力，也反映著內(nèi)在的利用計(jì)算解決問題的思維過程。其中，數(shù)字化工具應(yīng)用實(shí)力體現(xiàn)為人們?cè)诠ぷ鳌⒕蜆I(yè)、學(xué)習(xí)、休閑以及社會(huì)參加中，自信、批判和創(chuàng)新性運(yùn)用信息技術(shù)的實(shí)力，強(qiáng)調(diào)人們?cè)跈z索、獲得、存儲(chǔ)、制作、展示和交換信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交互和合作[24]。計(jì)算思維教化也就不能只停留在信息技術(shù)工具的運(yùn)用層面，它更留意引導(dǎo)學(xué)生接觸計(jì)算機(jī)科學(xué)，理解技術(shù)背后的學(xué)問和原理，發(fā)展學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的實(shí)力。由于不同年齡段學(xué)生的認(rèn)知實(shí)力不同，信息技術(shù)教化的實(shí)力培育方式和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)有所區(qū)分。小學(xué)階段適合培育學(xué)生的數(shù)字化工具應(yīng)用實(shí)力，嘗試體驗(yàn)程序限制的自動(dòng)化技術(shù)工具，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)潔的信息技術(shù)學(xué)問，培育信息意識(shí)；初中階段在熬煉學(xué)生駕馭基本信息技術(shù)技能的同時(shí)，應(yīng)留意與生活情境相連結(jié)，引導(dǎo)他們接觸一些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念，將培育方式由形象化、詳細(xì)化逐步轉(zhuǎn)向抽象化、概念化；中學(xué)階段則應(yīng)培育學(xué)生發(fā)覺問題，創(chuàng)建性地思索問題，以及清楚地表達(dá)解決方案的實(shí)力。從小學(xué)到中學(xué)，學(xué)生認(rèn)知水平和思維實(shí)力不斷提高，在適當(dāng)漸漸降低信息技術(shù)教化中數(shù)字化工具應(yīng)用實(shí)力培育所占比重的同時(shí)，可以適當(dāng)提高計(jì)算思維實(shí)力培育所占比重(如下頁(yè)圖1所示)。其教化意義主要表現(xiàn)在：(1)提高學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)問與技能水平。在信息化和經(jīng)濟(jì)全球化深度融合的社會(huì)環(huán)境下，信息素養(yǎng)既表現(xiàn)為個(gè)人應(yīng)用信息技術(shù)工具和方法處理信息、解決問題的實(shí)力，也表現(xiàn)在與他人進(jìn)行信息合作時(shí)必要的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)問儲(chǔ)備，計(jì)算思維正是這兩種實(shí)力的綜合體現(xiàn)。(2)提高學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)思索問題、解決問題的實(shí)力，而不是軟件操作技能?，F(xiàn)今，信息技術(shù)變革快速，各種應(yīng)用軟件層出不窮。若逐一操練工具技能，只會(huì)使學(xué)生乏累不堪，甚至被技術(shù)操控。為了提高學(xué)生對(duì)數(shù)字世界的理解實(shí)力，必需引導(dǎo)學(xué)生理解技術(shù)表象背后相對(duì)一樣的算法原理，正確地看待技術(shù)，批判性地運(yùn)用技術(shù)。(3)提高學(xué)生的自主創(chuàng)新實(shí)力。通過發(fā)展計(jì)算思維，支持學(xué)生運(yùn)用一系列的計(jì)算概念和方法處理數(shù)據(jù)，建構(gòu)模型，創(chuàng)建現(xiàn)實(shí)作品，使學(xué)生不僅僅作為工具的運(yùn)用者，也成為工具的創(chuàng)建者。計(jì)算思維的作用和意義越來越突出，世界各國(guó)紛紛結(jié)合國(guó)情推出實(shí)施方案，確保它在中小學(xué)信息教化中落實(shí)。美國(guó)《中小學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》分階段設(shè)計(jì)了計(jì)算思維的教學(xué)實(shí)施方案，建議在K-6年級(jí)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)成創(chuàng)建性和探究性活動(dòng)，嵌入到社會(huì)科學(xué)、語(yǔ)言藝術(shù)、數(shù)學(xué)和科學(xué)課程中；7-9年級(jí)，學(xué)校可以依據(jù)狀況開設(shè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)課程，也可以整合學(xué)科內(nèi)容到其他課程中；10-12年級(jí)以必修課的方式達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。與美國(guó)混合式教學(xué)不同，英國(guó)則實(shí)行獨(dú)立開課模式。自1988年以來，信息技術(shù)課程就始終作為英國(guó)中小學(xué)生的必修課程。為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，該課程先后經(jīng)驗(yàn)了從信息技術(shù)(InformationTechnology，IT)到信息通信技術(shù)(InformationandCommunicationTechnology，ICT)，再到計(jì)算(Computing)的變革。英國(guó)教化部于2024年9月引入新的計(jì)算機(jī)教學(xué)大綱，將課程要求劃分為四個(gè)階段：K-2年級(jí)，理解算法概念，能夠創(chuàng)建和調(diào)試簡(jiǎn)潔的程序等；3-6年級(jí)，編程解決實(shí)際問題，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，有效運(yùn)用搜尋技術(shù)等；7-9年級(jí)，理解幾個(gè)反映計(jì)算思維的關(guān)鍵算法，駕馭1-2門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解決計(jì)算問題，熟識(shí)計(jì)算機(jī)組成等；10-11年級(jí)，培育計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字媒體和信息技術(shù)的學(xué)問、實(shí)力和創(chuàng)建力，發(fā)展問題分析、解決、設(shè)計(jì)和計(jì)算思維實(shí)力等。五、計(jì)算思維進(jìn)入我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教化的可能性中小學(xué)信息技術(shù)課程是信息技術(shù)教化的基本途徑，應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，變更過度技術(shù)化取向[25]的現(xiàn)狀，留意培育學(xué)生在信息化環(huán)境下解決實(shí)際問題的實(shí)力，發(fā)展學(xué)生的技術(shù)意識(shí)與思維方式。(一)現(xiàn)狀分析：中小學(xué)計(jì)算思維教化開展的軟硬件基礎(chǔ)2000年以來，我國(guó)已經(jīng)初步形成了以信息技術(shù)課程為主干的中小學(xué)信息技術(shù)教化體系。目前，100%的中學(xué)、95%的初中和50%的小學(xué)開設(shè)了信息技術(shù)課程。通過“校校通”工程、“農(nóng)村中小學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教化工程”等工程項(xiàng)目的實(shí)施，中小學(xué)信息化基礎(chǔ)設(shè)施得到持續(xù)改善，整體上基本能滿意信息技術(shù)教化的須要[26]。在師資上，中小學(xué)信息技術(shù)課師資總量持續(xù)增長(zhǎng)，生師比逐年下降，城鄉(xiāng)差異漸漸縮小。截至2010年底，全國(guó)共有小學(xué)信息技術(shù)專任老師10.8萬(wàn)人，初中信息技術(shù)專任老師8.8萬(wàn)人，中學(xué)信息技術(shù)專任老師3.8萬(wàn)人[27]。2012年教化部中學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施狀況調(diào)研結(jié)果顯示，中學(xué)信息技術(shù)老師中具有本科以上學(xué)歷，計(jì)算機(jī)、教化技術(shù)和數(shù)學(xué)相關(guān)專業(yè)教化背景的比例已達(dá)到90.9%。學(xué)生方面，大多數(shù)中學(xué)生在小學(xué)和初中就學(xué)習(xí)過信息技術(shù)課程，其中高達(dá)44.3%的學(xué)生認(rèn)為《信息技術(shù)基礎(chǔ)》與初中所學(xué)內(nèi)容的重復(fù)比例在20%-50%之間。非零起點(diǎn)的中學(xué)生占據(jù)了較大比例，但是他們對(duì)信息技術(shù)課程的相識(shí)仍多停留在操作層面[28]。信息技術(shù)教化硬件條件逐步改善，教研隊(duì)伍整體素養(yǎng)與實(shí)力持續(xù)增加，學(xué)生信息技術(shù)基礎(chǔ)不斷提升，為計(jì)算思維教化在中小學(xué)信息技術(shù)課程的開展奠定了基礎(chǔ)。(二)可行取徑：中小學(xué)計(jì)算思維教化落實(shí)的策略方法計(jì)算思維是一種運(yùn)用計(jì)算概念和工具解決實(shí)際問題的過程(如下頁(yè)圖2所示)。它是一種須要系統(tǒng)培育、熬煉的科學(xué)思維方式，分析其特征和我國(guó)信息技術(shù)教化現(xiàn)狀，可以將計(jì)算思維從方法習(xí)得、工具應(yīng)用、思維遷移三個(gè)層面與中小學(xué)信息技術(shù)課程融合并落實(shí)：其一，方法習(xí)得。信息時(shí)代，計(jì)算方法滲透到了社會(huì)生產(chǎn)和生活的方方面面，為了幫助學(xué)生更好地理解和適應(yīng)數(shù)字社會(huì)環(huán)境，信息技術(shù)課程的開設(shè)就不能只停留在膚淺的信息技能操練上，還須要幫助學(xué)生理解計(jì)算思維涵蓋的一系列計(jì)算概念和方法，如遞歸、抽象、形式化等；引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別隱藏在生活中的“計(jì)算”問題；培育學(xué)生運(yùn)用算法思想高效解決問題的實(shí)力；熬煉學(xué)生運(yùn)用流程圖等工具清楚地表達(dá)個(gè)人思想等。其二，工具應(yīng)用。這里的工具是指能夠有效幫助人們理解和解決問題的思維工具，而不是用于處理信息的軟硬件應(yīng)用程序。計(jì)算思維是一種獨(dú)特的實(shí)力組合，它的強(qiáng)大正是在于運(yùn)用了多種推理方式，盡而可以完成許多事情的探討和開發(fā)。如分析問題的過程運(yùn)用到了設(shè)計(jì)思維，從發(fā)覺問題、分析問題到原型迭代，幫助我們更加明確問題需求；解決問題的過程則主要運(yùn)用了算法思維和批判思維，從而能夠形成更加有效、高效的解決方案。信息技術(shù)課程應(yīng)當(dāng)留意培育學(xué)生綜合運(yùn)用多種思維工具解決問題的實(shí)力，例如，讓學(xué)生參加簡(jiǎn)潔的產(chǎn)品研發(fā)實(shí)踐，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的實(shí)施過程，直觀地感受計(jì)算思維。其三，思維遷移。在信息技術(shù)課程中，不僅須要普及計(jì)算機(jī)科學(xué)概念，更須要引導(dǎo)學(xué)生將計(jì)算思維合理地應(yīng)用至日常生活與學(xué)習(xí)之中，形成一種思維習(xí)慣。計(jì)算思維反映了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域解決問題的思維過程，遷移到應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的情境中，主要表現(xiàn)為問題分析、工具選擇、自動(dòng)化解決方案、選擇最優(yōu)方案和通用解決方案可以通過運(yùn)用這五大要素舉例分析日常生活中真實(shí)的問題情境，讓學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)用計(jì)算思維求解問題的一般過程和方法，最終達(dá)到能夠在實(shí)際問題中敏捷地遷移和應(yīng)用計(jì)算思維的目標(biāo)。(三)理論實(shí)踐：理解計(jì)算思維與程序設(shè)計(jì)的內(nèi)在聯(lián)系計(jì)算思維包含了一系列計(jì)算機(jī)科學(xué)思想，而這些概念方法最為直觀的理解和表達(dá)方式就是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。NRC計(jì)算思維工作小組在探討報(bào)告(ReportofaWorkshopontheScopeandNatureofComputationalThinking)[29]中提出，計(jì)算思維與其他基本實(shí)力(閱讀、寫作、說話、算術(shù))一樣，都是為了描述和說明宇宙中困難的問題情境。正如語(yǔ)言素養(yǎng)不只是寫作，計(jì)算思維也不僅僅是程序設(shè)計(jì)，但程序設(shè)計(jì)作為一種理解和表達(dá)計(jì)算思維的方式，是發(fā)展計(jì)算思維的一個(gè)重要切入點(diǎn)?，F(xiàn)今，Scratch、Blockly、Kodu等可視化編程工具日益豐富，極大地降低了學(xué)生參加程序開發(fā)的難度。特殊是在中學(xué)階段，學(xué)生已經(jīng)有了特別好的形式運(yùn)算實(shí)力，完全可以勝任程序設(shè)計(jì)任務(wù)。信息技術(shù)課程培育學(xué)生計(jì)算思維的一個(gè)重要目標(biāo)是幫助學(xué)生理解計(jì)算本質(zhì)，解決實(shí)際問題，而不是灌輸計(jì)算理論。鑒于此，我們建議采納基于項(xiàng)目的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生參加真實(shí)的項(xiàng)目實(shí)踐，體驗(yàn)從分析問題、程序創(chuàng)建到形成解決方案的完整流程，推動(dòng)學(xué)生整體思維實(shí)力的提升。在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，學(xué)生不僅能夠干脆、頻繁地接觸計(jì)算思維的概念和方法，進(jìn)一步理解程序和算法的本質(zhì)特征，感受程序語(yǔ)言文化，發(fā)展計(jì)算思維，還可以提高自主創(chuàng)新實(shí)力。2012年，美國(guó)賓夕法尼亞高校YasminB.Kafai教授將美國(guó)中小學(xué)激勵(lì)創(chuàng)建和共享編程制品的程序設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐歸納為“社會(huì)化轉(zhuǎn)向”趨勢(shì)，提出以“社會(huì)化轉(zhuǎn)向”為特征的計(jì)算參加是培育學(xué)生計(jì)算思維的新范式[30]。隨著社會(huì)的進(jìn)步，微積分、程序算法等“高端”學(xué)問逐步向中小學(xué)遷移是人類發(fā)展的趨勢(shì)。(四)實(shí)力評(píng)估：構(gòu)建與課程目標(biāo)一樣的評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容相適應(yīng)、可操作的實(shí)力評(píng)估方法是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的重要保障。目前，標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試是中小學(xué)階段普遍運(yùn)用的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)方式，結(jié)合計(jì)算思維實(shí)力培育特點(diǎn)，筆者建議從原理理解和項(xiàng)目實(shí)踐兩方面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，綜合評(píng)估學(xué)生的思維水平。其中，原理理解旨在評(píng)判學(xué)生對(duì)計(jì)算思維相關(guān)概念和方法的理解程度，包括識(shí)別、分析計(jì)算問題，采納抽象、分解等方法處理困難任務(wù)等，其評(píng)價(jià)方式可以沿用標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法，借助概念圖、流程圖等工具，可視化學(xué)生的思維過程；項(xiàng)目實(shí)踐則重點(diǎn)激勵(lì)學(xué)生參加計(jì)算，通過設(shè)計(jì)、開發(fā)應(yīng)用軟件，分析數(shù)據(jù)，抽象真實(shí)問題，建立計(jì)算模型等，感受在真實(shí)情境中運(yùn)用計(jì)算思維解決問題的過程，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以依據(jù)實(shí)際項(xiàng)目成果。計(jì)算思維實(shí)力培育在中小學(xué)信息技術(shù)課程中落實(shí)，不僅須要考慮物理環(huán)境、師資力氣、教學(xué)策略與評(píng)估方法，還須要留意以下問題：第一，限制課程難度。信息技術(shù)課程內(nèi)容的選擇，既要引導(dǎo)學(xué)生理解計(jì)算本質(zhì)，還要遵循“留意課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性，課程內(nèi)容應(yīng)貼近生活，與學(xué)生和教化的特點(diǎn)相適應(yīng)”的一般原則[31]；其次，增加偏文科類學(xué)生的計(jì)算意識(shí)。計(jì)算思維不僅僅是程序設(shè)計(jì)，更不僅僅屬于理工科取向的學(xué)生。對(duì)于偏文科類的學(xué)生而言，能夠有意識(shí)地嘗試運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序解決實(shí)際問題，理解數(shù)字社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)作過程也是駕馭計(jì)算思維的體現(xiàn)；第三，提升信息技術(shù)老師專業(yè)素養(yǎng)。計(jì)算思維的引入對(duì)信息技術(shù)老師提出了更高的實(shí)力要求，使得原來的老師可能難以勝任新的教學(xué)內(nèi)容。因而，建立完善的信息技術(shù)老師準(zhǔn)入制度，加大信息技術(shù)老師的培訓(xùn)力度，提升信息技術(shù)老師的專業(yè)素養(yǎng)至關(guān)重要。六、結(jié)束語(yǔ)生活在數(shù)字化、計(jì)算化和程序化的社會(huì)環(huán)境中，工具軟件的操作已經(jīng)成為每個(gè)人的基本技能。隨著現(xiàn)代計(jì)算的發(fā)展和普及，每一位合格的數(shù)字公民都有必要不斷提高自身信息素養(yǎng)和自主創(chuàng)新實(shí)力，理解計(jì)算的本質(zhì)特征，做到可以敏捷運(yùn)用計(jì)算工具和方法解決問題。中小學(xué)信息技術(shù)課程是信息技術(shù)教化的基本途徑，應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代特征，擔(dān)當(dāng)起發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的重要任務(wù)，培育真正的數(shù)字土著。因此，如何有效嫁接計(jì)算思維和中小學(xué)信息技術(shù)課程，設(shè)計(jì)與之相一樣的實(shí)力評(píng)估方法是信息技術(shù)教化亟待解決的問題。面對(duì)這些問題，筆者認(rèn)為，中小學(xué)信息技術(shù)課程既不能脫離理論層面，也不能停留在工具層面，可以采納方法習(xí)得、工具應(yīng)用和思維遷移相結(jié)合的策略落實(shí)計(jì)算思維教化，并從原理理解和項(xiàng)目實(shí)踐兩個(gè)維度綜合評(píng)估計(jì)算思維實(shí)力水平，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維和中小學(xué)信息技術(shù)課程的全面融合。計(jì)算思維教化的實(shí)施還存在著許多困難和挑戰(zhàn)，但隨著國(guó)家信息化戰(zhàn)略發(fā)展的須要，計(jì)算思維在基礎(chǔ)教化的重要性將會(huì)更加突出，成為中小學(xué)信息技術(shù)課程的核心目標(biāo)。參考文獻(xiàn)：[1]MarcPrensky.DigitalNatives,DigitalImmigrants[J].OntheHorizon,2001,9(5):1-6.[2][3]

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