進入教育信息化(huà)2.0時(shí)代，信息技術與學科融合進一步深入。近幾年，融合信息技術開展的(de)創客教育、STEM教育和(hé)人(rén)工智能教育，圍繞新課改強調注重學生創新能力與實踐動手探究能力等的(de)培養目标，開啓未來(lái)人(rén)才的(de)培養研究。 随著(zhe)信息技術的(de)不斷發展，計算(suàn)思維成爲信息技術新課标學科核心素養之一，是21世紀學生發展的(de)核心能力。如何利用(yòng)技術進行學習(xí)工作，解決問題，不僅是教學者的(de)能力要求，作爲未來(lái)建設社會人(rén)才的(de)中小學生，這(zhè)種計算(suàn)思維能力的(de)提升更是迫在眉睫。 計算(suàn)思維的(de)内涵 計算(suàn)機化(huà)解決問題 同專家對(duì)計算(suàn)思維的(de)定義側重有所不同。目前從文獻看，多(duō)數人(rén)認可(kě)的(de)計算(suàn)思維是卡内基·梅隆大(dà)學的(de)周以真教授提出的(de)概念。2006年她首次提出計算(suàn)思維的(de)概念，将計算(suàn)思維定義爲一種思維模式，認爲計算(suàn)思維是一種運用(yòng)計算(suàn)機科學基本概念求解問題、設計系統和(hé)理(lǐ)解人(rén)類行爲的(de)活動。 國際教育技術學會(ISTE)曾指出：計算(suàn)思維的(de)核心能力是CPS能力，CPS(Computa-tionalProblem-solving)是計算(suàn)機化(huà)解決問題。 “計算(suàn)思維”是思維方式的(de)一種，關注問題解決方案的(de)形成過程，培養學生像計算(suàn)機科學家那樣去思考問題，是計算(suàn)思維培養的(de)宗旨。由此可(kě)見，計算(suàn)思維核心點爲：基于問題需求，進行過程設計、結果評估，提升内化(huà)成思維能力。 計算(suàn)思維落地課程的(de)著(zhe)力點 根本、載體與橋梁 2017年教育部發布《普通(tōng)高(gāo)中信息技術課程标準》，計算(suàn)思維列入信息技術學科四大(dà)核心素養之中。此後中小學各學段的(de)信息技術課程目标把培養計算(suàn)思維能力提上課堂教學。 近年來(lái)，廣州市初中信息技術把計算(suàn)思維列入教材教學，使學生了(le)解計算(suàn)思維的(de)含義與應用(yòng)，但篇幅不多(duō)，内容較爲抽象，學生僅是建立起計算(suàn)思維的(de)概念而已。同時(shí)，對(duì)于學生解決實際問題的(de)計算(suàn)思維能力的(de)培養仍是較大(dà)的(de)空白。 綜上，結合新課程所倡導的(de)自主合作學習(xí)、實踐探究、創新等能力培養，在真實有效教學過程中落實計算(suàn)思維能力的(de)培養，可(kě)從以下(xià)幾個(gè)方面切入。 1► “建造”是根本 計算(suàn)思維靠習(xí)得(de)而非教授獲得(de) 計算(suàn)思維是一種思維方式，思維習(xí)慣是思維方式的(de)一種表現方式。常說行爲決定習(xí)慣，通(tōng)過行動習(xí)得(de)的(de)思維方式才更深刻。 建構主義者皮亞傑與人(rén)工智能先驅西蒙·派珀特(Sey-mourPapert)堅信知識不單是通(tōng)過編碼、存儲、提取的(de)方式獲取或是簡單地“傳遞”，而需要個(gè)人(rén)“建造”。派珀特強調，兒(ér)童應從“制作中學習(xí)(LearnbyMaking)”，關注知識學習(xí)的(de)“過程”，提倡兒(ér)童通(tōng)過具體的(de)技術媒介将頭腦(nǎo)中的(de)想法轉化(huà)，通(tōng)過設計與制作來(lái)獲取知識。 著名的(de)學習(xí)專家愛(ài)德加·戴爾提出學習(xí)金字塔理(lǐ)念，指出采用(yòng)主動參與、實踐性的(de)學習(xí)方式比傳統被動接收學習(xí)的(de)學習(xí)效率更好。計算(suàn)思維的(de)培養更需要個(gè)體通(tōng)過行爲内化(huà)而得(de)，自動在創造中建構知識。 近幾年，中小學校園興盛的(de)創客教育、STEM教育，以跨學科大(dà)熔爐大(dà)融合培養綜合能力爲主。創客教育尤爲強調造物(wù)，當個(gè)體在借助實物(wù)工具設計創造過程中，獲得(de)的(de)知識最深刻和(hé)有意義。 中小學生正處于好奇心最爲強烈的(de)年齡，創客的(de)造物(wù)極大(dà)吸引學生樂(yuè)此不疲去“玩”物(wù)。這(zhè)種基于濃厚興趣的(de)“造物(wù)”非常有利于學生對(duì)知識的(de)建構，造物(wù)過程中提升了(le)各種思維能力素養。 筆者曾在小學三年級開展過一項《液壓玩具》創客教學實踐。該項目設計的(de)目标是巧用(yòng)科學學科水(shuǐ)的(de)力傳遞性知識制作玩具，讓學生在遊戲制作的(de)學習(xí)中加深對(duì)知識原理(lǐ)性的(de)理(lǐ)解。 教學使用(yòng)材料以針筒、五彩雪(xuě)糕棒爲主，學生在動手制作過程中興緻高(gāo)漲，有學生在制作玩具同時(shí)拓展了(le)對(duì)水(shuǐ)的(de)力傳遞性知識的(de)學習(xí)，發現施力面積與受力面積影(yǐng)響托舉的(de)物(wù)體上升高(gāo)度的(de)關系。有學生在觀看液壓千斤頂視頻(pín)後，在對(duì)作品改裝試驗中體會到受力面變大(dà)，托舉的(de)物(wù)體越大(dà)，由此深刻理(lǐ)解千斤頂的(de)原理(lǐ)。可(kě)見學生非常熱(rè)衷于動手實踐，在造物(wù)的(de)實踐中領悟的(de)知識不局限于教學預設的(de)目标，還(hái)有更多(duō)拓展知識。在這(zhè)種摸索實踐學習(xí)中，更能提高(gāo)學生思維思辨能力。 2► 編程爲載體 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(de)重要途徑。歐美(měi)國家在很早就大(dà)力提倡少兒(ér)編程，培養少兒(ér)思維能力與創新能力。我國初高(gāo)中階段開設編程教學也(yě)較早，流程圖知識、算(suàn)法的(de)學習(xí)，用(yòng)概括符号來(lái)表達整件過程流程，這(zhè)些都是計算(suàn)思維的(de)必備知識。 筆者在十多(duō)年來(lái)的(de)中小學信息技術教學實踐中，發現目前中小學信息技術編程教學大(dà)多(duō)數仍是爲了(le)知識而教學。特别在初中階段，困于學時(shí)少考試壓力大(dà)等因素，多(duō)數學生的(de)編程學習(xí)興趣難以提高(gāo)，程序的(de)算(suàn)法思維更難以落實。 2016年，筆者參與本校創客校本教材的(de)研發與實踐研究，發現學生對(duì)用(yòng)編程控制實物(wù)非常有成就感，對(duì)學習(xí)編程興趣濃厚。在創客作品創造中，學生通(tōng)過動手探究對(duì)編程算(suàn)法的(de)理(lǐ)解更爲具體，學習(xí)興趣自然提高(gāo)。在編程學習(xí)中特别講究思維嚴謹精益求精，這(zhè)與創客的(de)“工匠(jiàng)精神”高(gāo)度相符。 創客教育爲編程學習(xí)提供一種新平台，讓學生在真實體驗與實踐應用(yòng)中發展學生利用(yòng)信息技術思考與解決問題的(de)獨特能力。身爲“數字土著”的(de)中小學生，技術是學習(xí)生活中必不可(kě)少一部分(fēn)，利用(yòng)技術來(lái)解決問題、進行創造和(hé)創新将是習(xí)慣的(de)思維方式。 3► 項目作橋梁 用(yòng)問題情景學習(xí)讓計算(suàn)思維落地 計算(suàn)思維不是一門單獨的(de)學科，它源于計算(suàn)機科學，和(hé)數學思維、工程思維有非常緊密的(de)關系。計算(suàn)思維不僅是一種适應于計算(suàn)機科學的(de)概念和(hé)思維，還(hái)能提供一種廣泛應用(yòng)于工作、學習(xí)、生活中分(fēn)析問題的(de)視角。 項目學習(xí)是基于真實問題情境、發現問題、分(fēn)析問題，進而解決問題系列實踐的(de)研究性學習(xí)，其綜合應用(yòng)知識和(hé)能力要求非常強。計算(suàn)思維正是項目式學習(xí)所需一種能力，同時(shí)項目學習(xí)更有利于鍛煉學生的(de)創造性思維、工程思維和(hé)計算(suàn)思維。通(tōng)過真實的(de)問題情境，增強學生對(duì)應用(yòng)知識創造的(de)興趣，在行爲上自我肯定更高(gāo)。 以“校園智能模型”項目爲例 在實踐中培養學生計算(suàn)思維 項目背景：學校目前沒有校園立體模型，對(duì)于初入學的(de)學生或家長(cháng)，以及外來(lái)參觀學習(xí)的(de)教師來(lái)說，需要快(kuài)速查找某些重要的(de)場(chǎng)地有一些困難。要求學生結合創客中開源平台技術，制作具有簡單智能功能的(de)校園模型。 本項目設計以工程七步設計法爲參照(zhào)，根據項目執行實際過程作了(le)環節調整，具體流程見下(xià)表。 在項目學習(xí)中，環節一注重學生實踐的(de)可(kě)操作性，把大(dà)問題分(fēn)解爲小問題，有利于學生調用(yòng)已有知識一一解決；梳理(lǐ)項目的(de)核心問題利于解決方案的(de)設計。七年級學生知識儲備非常有限，對(duì)于天馬行空不切實際的(de)想法，教師通(tōng)過預設的(de)“參考”引導學生回歸可(kě)執行方案設計上。該環節特别考驗學生的(de)辯證思維，策劃思維，這(zhè)些都是計算(suàn)思維重要的(de)組成。 環節二到環節五“制作原型”是項目解決的(de)核心部分(fēn)，需要具有較高(gāo)的(de)計算(suàn)思維、算(suàn)術思維，用(yòng)工程思維抽象主次部分(fēn)，有針對(duì)性地把主問題攻克，保障項目的(de)順利推進解決。可(kě)見，完整的(de)項目實施過程就是一個(gè)算(suàn)法過程，而每個(gè)實施步驟中又可(kě)以細分(fēn)爲不同的(de)小問題，小問題又可(kě)以說是一個(gè)微型的(de)小項目。 最後兩環節優化(huà)測試和(hé)評價，用(yòng)評價标準來(lái)評估解決效果是否高(gāo)量，使得(de)項目成果或創客産品能不斷在“設計—完善—評估”中叠代優化(huà)，這(zhè)是對(duì)學習(xí)的(de)一種肯定，激勵學生追求嚴謹科學，精益求精的(de)精神。 結語 随著(zhe)物(wù)聯網、雲計算(suàn)、區(qū)塊鏈、人(rén)工智能等信息技術不斷發展，生活在數字化(huà)裏的(de)人(rén)們，熟練應用(yòng)好技術是生活的(de)一項基本技能。計算(suàn)思維能力已然成爲與閱讀、寫作、算(suàn)術同等重要的(de)能力，是成爲一名合格公民必備的(de)素質。 作爲一線教師，要抓住中小學能力培養黃(huáng)金時(shí)期，勇于改革教學策略，利用(yòng)好課堂教學，整合創新教學教材，真正做(zuò)到把計算(suàn)思維能力培養落實到每個(gè)學生身上。讓每個(gè)學生在未來(lái)高(gāo)度信息化(huà)的(de)社會中能擁有硬核的(de)能力，成爲強國富國的(de)棟梁人(rén)才。 來(lái)源丨《教育與裝備研究》，本文爲全國教育信息技術研究 2017 年度專項課題“創客背景下(xià)的(de)校本課程開發研究與實踐”(課題号:174430028)項目研究成果之一。 作者丨鐘(zhōng)慧珍，廣東省廣州市白雲區(qū)廣外附屬中學，一級教師。
