進入教育信息化2.0時代，信息技(jì)術(shù)與學科融合進一(yī)步深入。近幾年(nián)，融合信息技(jì)術(shù)開(kāi)展的創客教育、STEM教育和人工(gōng)智能(néng)教育，圍繞新課改強調注重學生(shēng)創新能(néng)力與實踐動手探究能(néng)力等的培養目标，開(kāi)啓未來人才的培養研究。 随著(zhe)信息技(jì)術(shù)的不斷發展，計算(suàn)思維成為(wèi)信息技(jì)術(shù)新課标學科核心素養之一(yī)，是21世紀學生(shēng)發展的核心能(néng)力。如何利用技(jì)術(shù)進行學習工(gōng)作，解決問題，不僅是教學者的能(néng)力要求，作為(wèi)未來建設社會(huì)人才的中小(xiǎo)學生(shēng)，這種計算(suàn)思維能(néng)力的提升更是迫在眉睫。 計算(suàn)思維的内涵 計算(suàn)機(jī)化解決問題 同專家對計算(suàn)思維的定義側重有所不同。目前從(cóng)文獻看(kàn)，多(duō)數人認可的計算(suàn)思維是卡内基·梅隆大學的周以真教授提出的概念。2006年(nián)她首次提出計算(suàn)思維的概念，将計算(suàn)思維定義為(wèi)一(yī)種思維模式，認為(wèi)計算(suàn)思維是一(yī)種運用計算(suàn)機(jī)科學基本概念求解問題、設計系統和理解人類行為(wèi)的活動。 國(guó)際教育技(jì)術(shù)學會(huì)(ISTE)曾指出：計算(suàn)思維的核心能(néng)力是CPS能(néng)力，CPS(Computa-tionalProblem-solving)是計算(suàn)機(jī)化解決問題。 “計算(suàn)思維”是思維方式的一(yī)種，關注問題解決方案的形成過程，培養學生(shēng)像計算(suàn)機(jī)科學家那樣去思考問題，是計算(suàn)思維培養的宗旨。由此可見(jiàn)，計算(suàn)思維核心點為(wèi)：基于問題需求，進行過程設計、結果評估，提升内化成思維能(néng)力。 計算(suàn)思維落地課程的著(zhe)力點 根本、載體與橋梁 2017年(nián)教育部發布《普通(tōng)高(gāo)中信息技(jì)術(shù)課程标準》，計算(suàn)思維列入信息技(jì)術(shù)學科四大核心素養之中。此後中小(xiǎo)學各學段的信息技(jì)術(shù)課程目标把培養計算(suàn)思維能(néng)力提上(shàng)課堂教學。 近年(nián)來，廣州市(shì)初中信息技(jì)術(shù)把計算(suàn)思維列入教材教學，使學生(shēng)了解計算(suàn)思維的含義與應用，但篇幅不多(duō)，内容較為(wèi)抽象，學生(shēng)僅是建立起計算(suàn)思維的概念而已。同時，對于學生(shēng)解決實際問題的計算(suàn)思維能(néng)力的培養仍是較大的空白(bái)。 綜上(shàng)，結合新課程所倡導的自(zì)主合作學習、實踐探究、創新等能(néng)力培養，在真實有效教學過程中落實計算(suàn)思維能(néng)力的培養，可從(cóng)以下(xià)幾個(gè)方面切入。 1► “建造”是根本 計算(suàn)思維靠習得而非教授獲得 計算(suàn)思維是一(yī)種思維方式，思維習慣是思維方式的一(yī)種表現方式。常說行為(wèi)決定習慣，通(tōng)過行動習得的思維方式才更深刻。 建構主義者皮亞傑與人工(gōng)智能(néng)先驅西(xī)蒙·派珀特(Sey-mourPapert)堅信知識不單是通(tōng)過編碼、存儲、提取的方式獲取或是簡單地“傳遞”，而需要個(gè)人“建造”。派珀特強調，兒童應從(cóng)“制作中學習(LearnbyMaking)”，關注知識學習的“過程”，提倡兒童通(tōng)過具體的技(jì)術(shù)媒介将頭腦(nǎo)中的想法轉化，通(tōng)過設計與制作來獲取知識。 著名的學習專家愛德加·戴爾提出學習金字塔理念，指出采用主動參與、實踐性的學習方式比傳統被動接收學習的學習效率更好。計算(suàn)思維的培養更需要個(gè)體通(tōng)過行為(wèi)内化而得，自(zì)動在創造中建構知識。 近幾年(nián)，中小(xiǎo)學校園興盛的創客教育、STEM教育，以跨學科大熔爐大融合培養綜合能(néng)力為(wèi)主。創客教育尤為(wèi)強調造物(wù)，當個(gè)體在借助實物(wù)工(gōng)具設計創造過程中，獲得的知識最深刻和有意義。 中小(xiǎo)學生(shēng)正處于好奇心最為(wèi)強烈的年(nián)齡，創客的造物(wù)極大吸引學生(shēng)樂此不疲去“玩”物(wù)。這種基于濃厚興趣的“造物(wù)”非常有利于學生(shēng)對知識的建構，造物(wù)過程中提升了各種思維能(néng)力素養。 筆者曾在小(xiǎo)學三年(nián)級開(kāi)展過一(yī)項《液壓玩具》創客教學實踐。該項目設計的目标是巧用科學學科水(shuǐ)的力傳遞性知識制作玩具，讓學生(shēng)在遊戲制作的學習中加深對知識原理性的理解。 教學使用材料以針筒、五彩雪糕棒為(wèi)主，學生(shēng)在動手制作過程中興緻高(gāo)漲，有學生(shēng)在制作玩具同時拓展了對水(shuǐ)的力傳遞性知識的學習，發現施力面積與受力面積影響托舉的物(wù)體上(shàng)升高(gāo)度的關系。有學生(shēng)在觀看(kàn)液壓千斤頂視頻後，在對作品改裝試驗中體會(huì)到(dào)受力面變大，托舉的物(wù)體越大，由此深刻理解千斤頂的原理。可見(jiàn)學生(shēng)非常熱衷于動手實踐，在造物(wù)的實踐中領悟的知識不局限于教學預設的目标，還(hái)有更多(duō)拓展知識。在這種摸索實踐學習中，更能(néng)提高(gāo)學生(shēng)思維思辨能(néng)力。 2► 編程為(wèi)載體 融合多(duō)學科搭建計算(suàn)思維基石 編程是培養計算(suàn)思維的重要途徑。歐美國(guó)家在很早就(jiù)大力提倡少兒編程，培養少兒思維能(néng)力與創新能(néng)力。我國(guó)初高(gāo)中階段開(kāi)設編程教學也較早，流程圖知識、算(suàn)法的學習，用概括符号來表達整件(jiàn)過程流程，這些都是計算(suàn)思維的必備知識。 筆者在十多(duō)年(nián)來的中小(xiǎo)學信息技(jì)術(shù)教學實踐中，發現目前中小(xiǎo)學信息技(jì)術(shù)編程教學大多(duō)數仍是為(wèi)了知識而教學。特别在初中階段，困于學時少考試壓力大等因素，多(duō)數學生(shēng)的編程學習興趣難以提高(gāo)，程序的算(suàn)法思維更難以落實。 2016年(nián)，筆者參與本校創客校本教材的研發與實踐研究，發現學生(shēng)對用編程控制實物(wù)非常有成就(jiù)感，對學習編程興趣濃厚。在創客作品創造中，學生(shēng)通(tōng)過動手探究對編程算(suàn)法的理解更為(wèi)具體，學習興趣自(zì)然提高(gāo)。在編程學習中特别講究思維嚴謹精益求精，這與創客的“工(gōng)匠(jiàng)精神”高(gāo)度相(xiàng)符。 創客教育為(wèi)編程學習提供一(yī)種新平台，讓學生(shēng)在真實體驗與實踐應用中發展學生(shēng)利用信息技(jì)術(shù)思考與解決問題的獨特能(néng)力。身為(wèi)“數字土(tǔ)著”的中小(xiǎo)學生(shēng)，技(jì)術(shù)是學習生(shēng)活中必不可少一(yī)部分，利用技(jì)術(shù)來解決問題、進行創造和創新将是習慣的思維方式。 3► 項目作橋梁 用問題情景學習讓計算(suàn)思維落地 計算(suàn)思維不是一(yī)門(mén)單獨的學科，它源于計算(suàn)機(jī)科學，和數學思維、工(gōng)程思維有非常緊密的關系。計算(suàn)思維不僅是一(yī)種适應于計算(suàn)機(jī)科學的概念和思維，還(hái)能(néng)提供一(yī)種廣泛應用于工(gōng)作、學習、生(shēng)活中分析問題的視角。 項目學習是基于真實問題情境、發現問題、分析問題，進而解決問題系列實踐的研究性學習，其綜合應用知識和能(néng)力要求非常強。計算(suàn)思維正是項目式學習所需一(yī)種能(néng)力，同時項目學習更有利于鍛煉學生(shēng)的創造性思維、工(gōng)程思維和計算(suàn)思維。通(tōng)過真實的問題情境，增強學生(shēng)對應用知識創造的興趣，在行為(wèi)上(shàng)自(zì)我肯定更高(gāo)。 以“校園智能(néng)模型”項目為(wèi)例 在實踐中培養學生(shēng)計算(suàn)思維 項目背景：學校目前沒有校園立體模型，對于初入學的學生(shēng)或家長(cháng)，以及外來參觀學習的教師(shī)來說，需要快速查找某些重要的場地有一(yī)些困難。要求學生(shēng)結合創客中開(kāi)源平台技(jì)術(shù)，制作具有簡單智能(néng)功能(néng)的校園模型。 本項目設計以工(gōng)程七步設計法為(wèi)參照(zhào)，根據項目執行實際過程作了環節調整，具體流程見(jiàn)下(xià)表。 在項目學習中，環節一(yī)注重學生(shēng)實踐的可操作性，把大問題分解為(wèi)小(xiǎo)問題，有利于學生(shēng)調用已有知識一(yī)一(yī)解決；梳理項目的核心問題利于解決方案的設計。七年(nián)級學生(shēng)知識儲備非常有限，對于天馬行空不切實際的想法，教師(shī)通(tōng)過預設的“參考”引導學生(shēng)回歸可執行方案設計上(shàng)。該環節特别考驗學生(shēng)的辯證思維，策劃思維，這些都是計算(suàn)思維重要的組成。 環節二到(dào)環節五“制作原型”是項目解決的核心部分，需要具有較高(gāo)的計算(suàn)思維、算(suàn)術(shù)思維，用工(gōng)程思維抽象主次部分，有針對性地把主問題攻克，保障項目的順利推進解決。可見(jiàn)，完整的項目實施過程就(jiù)是一(yī)個(gè)算(suàn)法過程，而每個(gè)實施步驟中又(yòu)可以細分為(wèi)不同的小(xiǎo)問題，小(xiǎo)問題又(yòu)可以說是一(yī)個(gè)微型的小(xiǎo)項目。 最後兩環節優化測試和評價，用評價标準來評估解決效果是否高(gāo)量，使得項目成果或創客産品能(néng)不斷在“設計—完善—評估”中叠代優化，這是對學習的一(yī)種肯定，激勵學生(shēng)追求嚴謹科學，精益求精的精神。 結語 随著(zhe)物(wù)聯網、雲計算(suàn)、區塊鏈、人工(gōng)智能(néng)等信息技(jì)術(shù)不斷發展，生(shēng)活在數字化裡(lǐ)的人們，熟練應用好技(jì)術(shù)是生(shēng)活的一(yī)項基本技(jì)能(néng)。計算(suàn)思維能(néng)力已然成為(wèi)與閱讀(dú)、寫作、算(suàn)術(shù)同等重要的能(néng)力，是成為(wèi)一(yī)名合格公民(mín)必備的素質。 作為(wèi)一(yī)線教師(shī)，要抓住中小(xiǎo)學能(néng)力培養黃金時期，勇于改革教學策略，利用好課堂教學，整合創新教學教材，真正做到(dào)把計算(suàn)思維能(néng)力培養落實到(dào)每個(gè)學生(shēng)身上(shàng)。讓每個(gè)學生(shēng)在未來高(gāo)度信息化的社會(huì)中能(néng)擁有硬核的能(néng)力，成為(wèi)強國(guó)富國(guó)的棟梁人才。 來源丨《教育與裝備研究》，本文為(wèi)全國(guó)教育信息技(jì)術(shù)研究 2017 年(nián)度專項課題“創客背景下(xià)的校本課程開(kāi)發研究與實踐”(課題号:174430028)項目研究成果之一(yī)。 作者丨鍾慧珍，廣東省廣州市(shì)白(bái)雲區廣外附屬中學，一(yī)級教師(shī)。
