進入教育信息化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(kāi)展的創客教育、STEM教育和(hé)人工(gōng)智能(néng)教育，圍繞新課改強調注重學生創新能(néng)力與實踐動手探究能(néng)力等的培養目标，開(kāi)啓未來(lái)人才的培養研究。 随着信息技術的不斷發展，計(jì)算(suàn)思維成爲信息技術新課标學科核心素養之一，是21世紀學生發展的核心能(néng)力。如何利用(yòng)技術進行學習工(gōng)作(zuò)，解決問題，不僅是教學者的能(néng)力要求，作(zuò)爲未來(lái)建設社會(huì)人才的中小(xiǎo)學生，這(zhè)種計(jì)算(suàn)思維能(néng)力的提升更是迫在眉睫。 計(jì)算(suàn)思維的内涵 計(jì)算(suàn)機化解決問題 同專家對(duì)計(jì)算(suàn)思維的定義側重有所不同。目前從(cóng)文(wén)獻看(kàn)，多數人認可的計(jì)算(suàn)思維是卡内基·梅隆大(dà)學的周以真教授提出的概念。2006年她(tā)首次提出計(jì)算(suàn)思維的概念，将計(jì)算(suàn)思維定義爲一種思維模式，認爲計(jì)算(suàn)思維是一種運用(yòng)計(jì)算(suàn)機科學基本概念求解問題、設計(jì)系統和(hé)理(lǐ)解人類行爲的活動。 國際教育技術學會(huì)(ISTE)曾指出：計(jì)算(suàn)思維的核心能(néng)力是CPS能(néng)力，CPS(Computa-tionalProblem-solving)是計(jì)算(suàn)機化解決問題。 “計(jì)算(suàn)思維”是思維方式的一種，關注問題解決方案的形成過程，培養學生像計(jì)算(suàn)機科學家那樣去思考問題，是計(jì)算(suàn)思維培養的宗旨。由此可見，計(jì)算(suàn)思維核心點爲：基于問題需求，進行過程設計(jì)、結果評估，提升内化成思維能(néng)力。 計(jì)算(suàn)思維落地課程的着力點 根本、載體與橋梁 2017年教育部發布《普通高(gāo)中信息技術課程标準》，計(jì)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(xiǎo)學各學段的信息技術課程目标把培養計(jì)算(suàn)思維能(néng)力提上(shàng)課堂教學。 近年來(lái)，廣州市初中信息技術把計(jì)算(suàn)思維列入教材教學，使學生了(le)解計(jì)算(suàn)思維的含義與應用(yòng)，但(dàn)篇幅不多，内容較爲抽象，學生僅是建立起計(jì)算(suàn)思維的概念而已。同時(shí)，對(duì)于學生解決實際問題的計(jì)算(suàn)思維能(néng)力的培養仍是較大(dà)的空(kōng)白(bái)。 綜上(shàng)，結合新課程所倡導的自(zì)主合作(zuò)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(jì)算(suàn)思維能(néng)力的培養，可從(cóng)以下(xià)幾個方面切入。 1► “建造”是根本 計(jì)算(suàn)思維靠習得而非教授獲得 計(jì)算(suàn)思維是一種思維方式，思維習慣是思維方式的一種表現(xiàn)方式。常說行爲決定習慣，通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)先驅西蒙·派珀特(Sey-mourPapert)堅信知(zhī)識不單是通過編碼、存儲、提取的方式獲取或是簡單地“傳遞”，而需要個人“建造”。派珀特強調，兒童應從(cóng)“制作(zuò)中學習(LearnbyMaking)”，關注知(zhī)識學習的“過程”，提倡兒童通過具體的技術媒介将頭腦(nǎo)中的想法轉化，通過設計(jì)與制作(zuò)來(lái)獲取知(zhī)識。 著名的學習專家愛德加·戴爾提出學習金(jīn)字塔理(lǐ)念，指出采用(yòng)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(hǎo)。計(jì)算(suàn)思維的培養更需要個體通過行爲内化而得，自(zì)動在創造中建構知(zhī)識。 近幾年，中小(xiǎo)學校園興盛的創客教育、STEM教育，以跨學科大(dà)熔爐大(dà)融合培養綜合能(néng)力爲主。創客教育尤爲強調造物，當個體在借助實物工(gōng)具設計(jì)創造過程中，獲得的知(zhī)識最深刻和(hé)有意義。 中小(xiǎo)學生正處于好(hǎo)奇心最爲強烈的年齡，創客的造物極大(dà)吸引學生樂此不疲去“玩(wán)”物。這(zhè)種基于濃厚興趣的“造物”非常有利于學生對(duì)知(zhī)識的建構，造物過程中提升了(le)各種思維能(néng)力素養。 筆(bǐ)者曾在小(xiǎo)學三年級開(kāi)展過一項《液壓玩(wán)具》創客教學實踐。該項目設計(jì)的目标是巧用(yòng)科學學科水(shuǐ)的力傳遞性知(zhī)識制作(zuò)玩(wán)具，讓學生在遊戲制作(zuò)的學習中加深對(duì)知(zhī)識原理(lǐ)性的理(lǐ)解。 教學使用(yòng)材料以針筒、五彩雪糕棒爲主，學生在動手制作(zuò)過程中興緻高(gāo)漲，有學生在制作(zuò)玩(wán)具同時(shí)拓展了(le)對(duì)水(shuǐ)的力傳遞性知(zhī)識的學習，發現(xiàn)施力面積與受力面積影響托舉的物體上(shàng)升高(gāo)度的關系。有學生在觀看(kàn)液壓千斤頂視(shì)頻後，在對(duì)作(zuò)品改裝試驗中體會(huì)到(dào)受力面變大(dà)，托舉的物體越大(dà)，由此深刻理(lǐ)解千斤頂的原理(lǐ)。可見學生非常熱衷于動手實踐，在造物的實踐中領悟的知(zhī)識不局限于教學預設的目标，還有更多拓展知(zhī)識。在這(zhè)種摸索實踐學習中，更能(néng)提高(gāo)學生思維思辨能(néng)力。 2► 編程爲載體 融合多學科搭建計(jì)算(suàn)思維基石 編程是培養計(jì)算(suàn)思維的重要途徑。歐美(měi)國家在很(hěn)早就大(dà)力提倡少兒編程，培養少兒思維能(néng)力與創新能(néng)力。我國初高(gāo)中階段開(kāi)設編程教學也(yě)較早，流程圖知(zhī)識、算(suàn)法的學習，用(yòng)概括符号來(lái)表達整件過程流程，這(zhè)些(xiē)都是計(jì)算(suàn)思維的必備知(zhī)識。 筆(bǐ)者在十多年來(lái)的中小(xiǎo)學信息技術教學實踐中，發現(xiàn)目前中小(xiǎo)學信息技術編程教學大(dà)多數仍是爲了(le)知(zhī)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，多數學生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，筆(bǐ)者參與本校創客校本教材的研發與實踐研究，發現(xiàn)學生對(duì)用(yòng)編程控制實物非常有成就感，對(duì)學習編程興趣濃厚。在創客作(zuò)品創造中，學生通過動手探究對(duì)編程算(suàn)法的理(lǐ)解更爲具體，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(zhè)與創客的“工(gōng)匠(jiàng)精神”高(gāo)度相符。 創客教育爲編程學習提供一種新平台，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獨特能(néng)力。身爲“數字土著”的中小(xiǎo)學生，技術是學習生活中必不可少一部分，利用(yòng)技術來(lái)解決問題、進行創造和(hé)創新将是習慣的思維方式。 3► 項目作(zuò)橋梁 用(yòng)問題情景學習讓計(jì)算(suàn)思維落地 計(jì)算(suàn)思維不是一門(mén)單獨的學科，它源于計(jì)算(suàn)機科學，和(hé)數學思維、工(gōng)程思維有非常緊密的關系。計(jì)算(suàn)思維不僅是一種适應于計(jì)算(suàn)機科學的概念和(hé)思維，還能(néng)提供一種廣泛應用(yòng)于工(gōng)作(zuò)、學習、生活中分析問題的視(shì)角。 項目學習是基于真實問題情境、發現(xiàn)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(yòng)知(zhī)識和(hé)能(néng)力要求非常強。計(jì)算(suàn)思維正是項目式學習所需一種能(néng)力，同時(shí)項目學習更有利于鍛煉學生的創造性思維、工(gōng)程思維和(hé)計(jì)算(suàn)思維。通過真實的問題情境，增強學生對(duì)應用(yòng)知(zhī)識創造的興趣，在行爲上(shàng)自(zì)我肯定更高(gāo)。 以“校園智能(néng)模型”項目爲例 在實踐中培養學生計(jì)算(suàn)思維 項目背景：學校目前沒有校園立體模型，對(duì)于初入學的學生或家長，以及外(wài)來(lái)參觀學習的教師來(lái)說，需要快(kuài)速查找某些(xiē)重要的場地有一些(xiē)困難。要求學生結合創客中開(kāi)源平台技術，制作(zuò)具有簡單智能(néng)功能(néng)的校園模型。 本項目設計(jì)以工(gōng)程七步設計(jì)法爲參照，根據項目執行實際過程作(zuò)了(le)環節調整，具體流程見下(xià)表。 在項目學習中，環節一注重學生實踐的可操作(zuò)性，把大(dà)問題分解爲小(xiǎo)問題，有利于學生調用(yòng)已有知(zhī)識一一解決；梳理(lǐ)項目的核心問題利于解決方案的設計(jì)。七年級學生知(zhī)識儲備非常有限，對(duì)于天馬行空(kōng)不切實際的想法，教師通過預設的“參考”引導學生回歸可執行方案設計(jì)上(shàng)。該環節特别考驗學生的辯證思維，策劃思維，這(zhè)些(xiē)都是計(jì)算(suàn)思維重要的組成。 環節二到(dào)環節五“制作(zuò)原型”是項目解決的核心部分，需要具有較高(gāo)的計(jì)算(suàn)思維、算(suàn)術思維，用(yòng)工(gōng)程思維抽象主次部分，有針對(duì)性地把主問題攻克，保障項目的順利推進解決。可見，完整的項目實施過程就是一個算(suàn)法過程，而每個實施步驟中又可以細分爲不同的小(xiǎo)問題，小(xiǎo)問題又可以說是一個微型的小(xiǎo)項目。 最後兩環節優化測試和(hé)評價，用(yòng)評價标準來(lái)評估解決效果是否高(gāo)量，使得項目成果或創客産品能(néng)不斷在“設計(jì)—完善—評估”中叠代優化，這(zhè)是對(duì)學習的一種肯定，激勵學生追求嚴謹科學，精益求精的精神。 結語 随着物聯網、雲計(jì)算(suàn)、區(qū)塊鏈、人工(gōng)智能(néng)等信息技術不斷發展，生活在數字化裏的人們，熟練應用(yòng)好(hǎo)技術是生活的一項基本技能(néng)。計(jì)算(suàn)思維能(néng)力已然成爲與閱讀、寫作(zuò)、算(suàn)術同等重要的能(néng)力，是成爲一名合格公民必備的素質。 作(zuò)爲一線教師，要抓住中小(xiǎo)學能(néng)力培養黃金(jīn)時(shí)期，勇于改革教學策略，利用(yòng)好(hǎo)課堂教學，整合創新教學教材，真正做到(dào)把計(jì)算(suàn)思維能(néng)力培養落實到(dào)每個學生身上(shàng)。讓每個學生在未來(lái)高(gāo)度信息化的社會(huì)中能(néng)擁有硬核的能(néng)力，成爲強國富國的棟梁人才。 來(lái)源丨《教育與裝備研究》，本文(wén)爲全國教育信息技術研究 2017 年度專項課題“創客背景下(xià)的校本課程開(kāi)發研究與實踐”(課題号:174430028)項目研究成果之一。 作(zuò)者丨鐘(zhōng)慧珍，廣東省廣州市白(bái)雲區(qū)廣外(wài)附屬中學，一級教師。
