計算思維與數字化學習：一個教材片段的討論

郭影強

學期結束，偶爾回頭翻閱課本（本人用的是粵教版信息技術必修1《數據與計算》教材），看到一段話：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習慣，從而也深刻影響著我們的思維能力。”說這話的人名叫Edsger Dijkstra，他是計算機科學家，1972年圖靈獎得主。這馬上令我想起那句話：當你手里拿著一把錘子時，你就會滿世界尋找釘子。

兩個說法的用法卻可能是相反的。前者用于指稱人們思維方式的形成源于使用具體工具解決問題時所形成的具體方法和能力，后者卻經常被用于指稱當人們依賴某一具體工具的時候，思維受限于該工具的結構化的定勢。前者承認思維必須借助的客觀支架，后者指出思維的可能局限。

教材用Edsger Dijkstra先生這段話來佐證“計算方法”的重要性。計算方法起源于人們因為擁有計算機這一工具，從而能夠更好地進行豐富的大數據處理，并由此超越經驗數據無法發現的事物特性（如更新的性質、發展趨勢等）的技術處理過程。在計算物理、計算化學、計算生物學等多個學科領域，它都展現了強大的影響力。由此，從計算方法延伸出計算思維是水到渠成的事情。這與個人所見每提計算思維必追溯到周以真教授為首倡者的許多論述形成鮮明對比。計算機程序設計自身的思想和概念資源有時候可能要經歷一個墻里開花墻外香的過程，然后再反哺于學科自身。當然，計算方法也唯有用于解決其他的橫向學科的真實問題，才足以顯示出它的普適性和穿透力。這也是信息處理方法本身應有的內涵。

由計算方法到思維的跨學科應用引出數字化學習的跨學科發生，教材的安排順理成章。課本為此所架構的概念框架是：數據、信息、知識、智慧。當一種方法和思維遷移到其他學科學習中去的時候，學生經歷在入乎其內出乎其外的視角轉換得到了清晰的概念支持。

在傳統的認知里，不同的學科面對的往往是不同的“領域”。雖然面對的是同一個世界，用不同學科的眼光去看，卻仿佛割裂成了物理世界、化學世界、生物世界等迥然不同的世界，當從一個領域切換到另一個領域，就產生了“跨”學科。跨學科是人們驚覺世界被學科化認知割裂之后試圖重新彌合的努力。信息技術學科本身更多的是一門技術探究驅動的學科。就探究而言，需要各種技術的實證;而就課程的學習與教學而言，卻起源于學科的現象認知和概念認知。沒有數據的技術化處理，就沒有數據方法和技術的形成，從而不可能構建數據主題的學習。

數字化學習缺乏相關工具和方法的掌握，便不可能有方法的創新和認知的創新。說到這里，我想起教材上的引入情境：“未來教室里，教師們運用Python、思維導圖、網絡畫板等各類數字化學習工具進行個性化教學……，”這一“未來”設定，對于技術發明而言已經是現成的了，似乎有點缺乏想象力。然而放眼現實，在當下更多的是尚未實現的物質條件的“未來”。對于普通條件下的學校和師生而言，這的確依然是“未來”。

技術學習，需要以既有的技術認知為支撐，也需要在對未來的展望。影響還是顛覆，超越還是融會，只在于努力的過程。