淺談如何在義務(wù)教育階段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力

韓嵩

【摘要】：本文通過(guò)介紹計(jì)算思維的重要性以及世界各國(guó)對(duì)其的重視程度，對(duì)我國(guó)義務(wù)教育的弊端進(jìn)行分析，并通過(guò)對(duì)其他國(guó)家提升學(xué)生計(jì)算思維的方式進(jìn)行比較，建議我國(guó)也加快對(duì)義務(wù)教育階段的學(xué)生進(jìn)行編程教育，以達(dá)到提高學(xué)生計(jì)算思維能力的目的。

【關(guān)鍵詞】：計(jì)算思維 義務(wù)教育 編程教育

美國(guó)卡耐基大學(xué)周以真博士發(fā)表了《運(yùn)算思維》（Computational thinking）一文后，如何培養(yǎng)學(xué)童計(jì)算思維的能力已漸成為一股潮流（Wing， 2006）。早在 2011 年，計(jì)算思維就已被納入美國(guó)《CSTAK-12 標(biāo)準(zhǔn)（2011 修訂版）》。 隨后，英國(guó) 2013 年“新課程計(jì)劃”、澳大利亞2015年“新課程方案”也都將計(jì)算思維作為其新信息技術(shù)課程的重要內(nèi)容。在我國(guó)2017新版《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，已明確將計(jì)算思維列為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素之一。由此可見(jiàn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力尤其重要。

但就筆者觀察到的義務(wù)教育現(xiàn)狀，教師和家長(zhǎng)都很少注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，更不要提計(jì)算思維能力的培養(yǎng)了。學(xué)生從小學(xué)開(kāi)始，家長(zhǎng)和老師就開(kāi)始以成績(jī)論英雄，成績(jī)好的孩子就是老師和家長(zhǎng)口中表?yè)P(yáng)的好孩子，而學(xué)習(xí)不好的孩子即使其他方面表現(xiàn)得再優(yōu)秀也會(huì)聽(tīng)到老師的一聲惋惜。那么好的成績(jī)從哪里來(lái)？在筆者的親身經(jīng)歷中，家長(zhǎng)們?yōu)榱俗尯⒆映煽?jī)提高，會(huì)把孩子的課余時(shí)間用各種補(bǔ)習(xí)班填充滿(mǎn)；老師為了提高學(xué)生的卷面分?jǐn)?shù)，會(huì)把所有與考試無(wú)關(guān)的課程如：體育、班會(huì)、綜合探究、音樂(lè)、美術(shù)、科技課等統(tǒng)統(tǒng)替換掉，取而代之的是數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、英語(yǔ)這類(lèi)與升學(xué)考試有關(guān)的課。而在課后，各科老師會(huì)布置大量的家庭作業(yè)，這些作業(yè)一般都是練習(xí)冊(cè)、教輔書(shū)上的習(xí)題：理科類(lèi)同樣題目反復(fù)練來(lái)提高答題正確率，但是學(xué)生們真的只會(huì)答題，卻不能很好地將這些知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，出現(xiàn)了“高才低能”的現(xiàn)象；文科類(lèi)中語(yǔ)文的閱讀理解題也是背會(huì)答題公式，來(lái)爭(zhēng)取得到高分，學(xué)生幾乎不能有自己的獨(dú)到見(jiàn)解，因?yàn)榇鸢甘菢?biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的，只有符合答案才能得到高分，作文也有高分模板，學(xué)生們?yōu)榱丝几叻侄鴮W(xué)習(xí)，使他們不能真實(shí)地表達(dá)他們的思想，而歷史政治等學(xué)科更是“背”字當(dāng)先，學(xué)生們背會(huì)了考試重點(diǎn)，卻鮮少思考重點(diǎn)為什么是重點(diǎn)，因?yàn)檎n業(yè)壓力大，老師為了節(jié)省時(shí)間會(huì)直接畫(huà)出重點(diǎn)，學(xué)生只要等著答案就好，學(xué)習(xí)主動(dòng)性、好奇心、求知欲反而越來(lái)越弱。在這樣的環(huán)境中，學(xué)生的思辨性、自主學(xué)習(xí)能力等大大下滑。可見(jiàn)我們的應(yīng)試教育，把孩子們教成了考試工具，離真實(shí)的世界越來(lái)越遠(yuǎn)，只會(huì)考試不會(huì)用所學(xué)知識(shí)去解決真實(shí)的問(wèn)題，甚至做題思維的固化，也很難讓學(xué)生借助思維的力量去解決實(shí)際問(wèn)題，此時(shí)計(jì)算思維的培養(yǎng)顯得尤為重要。

各國(guó)都對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)高度重視。2009年，美國(guó)“國(guó)家研究委員會(huì)”組織了兩場(chǎng)關(guān)于計(jì)算思維的研討會(huì)，重點(diǎn)提及計(jì)算思維在教育領(lǐng)域應(yīng)用的可能性及前景 。2012年，英國(guó)教育部公布了以計(jì)算思維為核心內(nèi)容的計(jì)算（Computing）課程，用以取代原有的中小學(xué)信息通信技術(shù)課程。而如何在義務(wù)教育階段培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，現(xiàn)在國(guó)際上普遍認(rèn)同的做法是用編程教育進(jìn)行培養(yǎng)。電腦編程在 21 世紀(jì)已經(jīng)是一項(xiàng)必備技能，就像以前的閱讀和算術(shù)一樣。從社會(huì)趨勢(shì)來(lái)看，教會(huì)孩子編程可能會(huì)改變他的未來(lái)，不僅益于他的職業(yè)生涯，還有他思考問(wèn)題的方式。美國(guó)在 2013 年開(kāi)展了編程一小時(shí)活動(dòng)，同年，美國(guó)非營(yíng)利機(jī)構(gòu)Code.org創(chuàng)始人哈迪帕爾托維就說(shuō)過(guò)，編程非常重要，每個(gè)學(xué)校都應(yīng)該向孩子教授編程，并向公眾提供免費(fèi)編程課程。韓國(guó)在2014 年將72 所學(xué)校作為試點(diǎn)將編程教育作為必修課程，到2017年，試點(diǎn)學(xué)校擴(kuò)大到130所。2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量參與寓教于樂(lè)的編程教學(xué)軟件、游戲的開(kāi)發(fā)和推廣”。在中小學(xué)信息技術(shù)課標(biāo)中，編程教育已成為我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教育的必修課程。

在小學(xué)階段，則較多的采用游戲化教學(xué)的方式，使用可視化編程工具如Scratch、App Inventor等，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生一些簡(jiǎn)單的計(jì)算思維能力，其中Scratch于2012年在我國(guó)開(kāi)始普及，并成為中小學(xué)信息技術(shù)課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。Scratch是由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）開(kāi)發(fā)的一款面向兒童和青少年的編程軟件，學(xué)生不需要具備編程基礎(chǔ)，只需要像搭積木一樣地將這些語(yǔ)句組織在一起即可完成編程任務(wù)；而在中學(xué)階段主流的編程語(yǔ)言則是Python，Python語(yǔ)言簡(jiǎn)潔易懂，是一種面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言，最初被設(shè)計(jì)用于編寫(xiě)自動(dòng)化腳本（shell），隨著版本的不斷更新和語(yǔ)言新功能的添加，越來(lái)越多被用于獨(dú)立的、大型項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，同時(shí)Python在設(shè)計(jì)上堅(jiān)持了清晰劃一的風(fēng)格，這使得Python成為一門(mén)易讀、易維護(hù)，并且被大量用戶(hù)所歡迎的、用途廣泛的語(yǔ)言，使其在義務(wù)教育階段被應(yīng)用于課堂中變得更受歡迎。在義務(wù)教育中推行編程作為促進(jìn)“計(jì)算思維”的一種方式，現(xiàn)已變成了一種趨勢(shì)，并受到各中小學(xué)教師的歡迎，且相關(guān)課程的開(kāi)發(fā)、師資的培養(yǎng)也正逐漸被重視。

綜上在義務(wù)教育階段引入Scratch、Python等編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行編程教育可以更好地促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的提升。

Wing， J. M. （2006）. Computational thinking. Communications of the ACM， 49（3）， 33. doi： 10.1145/1118178.1118215