“雙減”背景下面向小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的 創(chuàng)客教育實(shí)施路徑

馬宗兵 郭恒武

[摘? ?要]在“雙減”背景下，通過合理規(guī)劃和引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間，可以更好地實(shí)施創(chuàng)客教育。文章從科技教育的視角出發(fā)，在厘清面向小學(xué)生的計(jì)算思維含義的基礎(chǔ)上，基于一線教育實(shí)踐，探索基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的“STCCS”創(chuàng)客教育實(shí)施路徑，促進(jìn)學(xué)生面向未來“技術(shù)驅(qū)動(dòng)型社會(huì)”的適應(yīng)能力的提升。

[關(guān)鍵詞]雙減;創(chuàng)客教育;計(jì)算思維;全面發(fā)展;科技教育

一、問題的提出

黨的十九大以來，全國人民上下一心，堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。為全面貫徹黨的十九大和十九屆歷次全會(huì)精神，切實(shí)提升學(xué)校育人水平，持續(xù)規(guī)范校外培訓(xùn)，有效減輕義務(wù)教育階段學(xué)生過重作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳于2021年印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》（以下簡稱《意見》），明確強(qiáng)調(diào)要“進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)”，要“提升學(xué)校課后服務(wù)水平，滿足學(xué)生多樣化需求”“學(xué)校要充分利用資源優(yōu)勢，有效實(shí)施各種課后育人活動(dòng)，在校內(nèi)滿足學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)需求”。[1]

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、元宇宙等技術(shù)的逐漸成熟與廣泛應(yīng)用，世界將愈加成為“技術(shù)驅(qū)動(dòng)型社會(huì)”[2]，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)未來社會(huì)的適應(yīng)能力已是大勢所趨。計(jì)算思維在未來社會(huì)將成為與“聽說讀寫”同等重要的技能，是每個(gè)孩子都應(yīng)具備的21世紀(jì)核心素養(yǎng)。計(jì)算思維作為一種認(rèn)識(shí)世界及解決問題的思維方式，可被所有人學(xué)習(xí)和掌握。[3]目前，全球范圍內(nèi)很多國家和地區(qū)從小學(xué)起就開始培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。[4]在“雙減”背景下，我國如何規(guī)劃和引導(dǎo)學(xué)生合理利用課余時(shí)間——使其回歸“全面發(fā)展”的育人軌道，更好地應(yīng)對(duì)未來世界的挑戰(zhàn)——成為研究的重要邏輯起點(diǎn)。為此，本文將從科技教育的視角出發(fā)，結(jié)合一線教育實(shí)踐，討論面向小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的創(chuàng)客教育實(shí)施路徑。

二、如何理解面向小學(xué)生的計(jì)算思維

對(duì)計(jì)算思維的界定可分為一般性（通用）定義、操作性定義及教育與課程定義三類。[5]一般性定義以周以真（2011）為代表，認(rèn)為計(jì)算思維“是形成問題及制定問題解決方案所涉及的思維過程，計(jì)算思維可以讓問題的解決方案以信息處理代理（information-processing agent）有效執(zhí)行的形式表示”。操作性定義以計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)和國際教育技術(shù)學(xué)會(huì)提出的定義為代表，認(rèn)為計(jì)算思維是一個(gè)問題解決的過程，包括以下六個(gè)步驟：一是形成可以借助于計(jì)算機(jī)等工具解決的問題;二是按照邏輯組織及分析數(shù)據(jù);三是通過模擬、仿真等抽象的方式表現(xiàn)數(shù)據(jù);四是利用算法思維制定問題的解決方案;五是綜合現(xiàn)有資源和方案，篩選出最優(yōu)方案;六是推廣以及遷移該問題的解決方案。這一操作性定義為計(jì)算機(jī)科學(xué)K-12相關(guān)的教育工作者提供了通用計(jì)算思維框架，具有較強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)意義。除了以上嚴(yán)格意義上的定義，一些學(xué)者還在課堂和其他教育環(huán)境中開發(fā)了計(jì)算思維的框架。如英國一個(gè)叫作“學(xué)校計(jì)算”（Computing At School，簡稱CAS）的組織認(rèn)為，計(jì)算思維涉及六個(gè)概念：邏輯、算法、分解、模式、抽象及評(píng)估;在課堂上學(xué)生具有五種表現(xiàn)：修正、創(chuàng)建、調(diào)試、堅(jiān)持、開展合作。[6]此外，美國的布倫南（Brennan）和雷斯尼克（Resnick）提出了一個(gè)包含計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算意識(shí)三個(gè)關(guān)鍵維度的計(jì)算思維框架（見表1），[7]并被國際上眾多學(xué)者認(rèn)可和采用。

在以上計(jì)算思維三維框架基礎(chǔ)上，可對(duì)面向小學(xué)生的計(jì)算思維三維分類做出如下界定。其一，計(jì)算知識(shí)/概念維度表示開發(fā)者或?qū)W習(xí)者使用的概念，如對(duì)象、指令/命令、序列、循環(huán)、條件、運(yùn)算符、變量等。其二，計(jì)算實(shí)踐維度是指利用計(jì)算思維解決真實(shí)問題的實(shí)踐能力，因此還可以稱為計(jì)算（思維）能力。計(jì)算能力可分解為問題解決、抽象和算法實(shí)現(xiàn)三大子能力，其中三大子能力又可以分解為問題分解、重新定義問題、形成解決策略，建模、模式識(shí)別、模塊化，算法設(shè)計(jì)、算法改進(jìn)等具體內(nèi)容。其三，計(jì)算意識(shí)/態(tài)度維度表示個(gè)體在綜合運(yùn)用計(jì)算知識(shí)和計(jì)算能力時(shí)體現(xiàn)出來的潛在能力，表現(xiàn)為個(gè)體對(duì)技術(shù)世界的理解。在鐘柏昌等人[8]的研究中，計(jì)算意識(shí)維度主要包括創(chuàng)造與表達(dá)、交流與協(xié)作、理解與質(zhì)疑三項(xiàng)內(nèi)容。由此，計(jì)算思維即為計(jì)算知識(shí)、計(jì)算能力以及計(jì)算意識(shí)的有機(jī)組合體（見表2）。

三、“雙減”背景下面向小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的創(chuàng)客教育實(shí)施路徑

基于以上分析，為全面培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維，本研究構(gòu)建了面向小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的“STCCS”創(chuàng)客教育實(shí)施路徑。其中的英文字母組合分別代表學(xué)習(xí)空間（Space）、教師團(tuán)隊(duì)（Teacher）、課程（Curriculum）、學(xué)習(xí)形式（Classroom）和支持服務(wù)（Service）。

1.建設(shè)專門學(xué)習(xí)空間

學(xué)校要建設(shè)適合開展小組協(xié)作學(xué)習(xí)的專門的創(chuàng)客空間或創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生提供一個(gè)“造物車間”（見圖1）。創(chuàng)客空間可外包給專業(yè)公司團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)打造，也可由師生共商共建。一般來講，中小學(xué)創(chuàng)客空間的建設(shè)，需要考慮硬件和軟件兩方面的配備需求。硬件方面，需要配備上網(wǎng)設(shè)備（如筆記本電腦、平板電腦或一體機(jī)等）、互動(dòng)演示屏（如希沃白板）、靈活移動(dòng)組合的桌椅（以每組4至6人，6至9個(gè)小組為宜）、創(chuàng)客造物套裝（如樂高、盛思科創(chuàng)賽事套裝、Arduino套裝等）、便攜的充電設(shè)施（如天空電源）等;若資金充足，還可配備3D打印設(shè)備、激光切割機(jī)、VR演示設(shè)備、各類機(jī)器人和工業(yè)模擬演示系統(tǒng)等。在軟件方面，主要應(yīng)用圖形化編程軟件（如LEGO Education SPIKETM App、Scratch、mPython、Mixly等）、3D建模軟件（如3D One）、激光切割模型設(shè)計(jì)軟件（如LaserMaker）等比較常用的編程與造物軟件，在學(xué)習(xí)過程中不斷補(bǔ)充替換即可。

2.配備科技教師團(tuán)隊(duì)

與建設(shè)創(chuàng)客空間軟件和硬件同等重要的，是“潛件”的儲(chǔ)備，即組建科技輔導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)。科技教師團(tuán)隊(duì)要具有扎實(shí)的現(xiàn)代教育技術(shù)理論基礎(chǔ)，了解創(chuàng)新教育的內(nèi)容及特點(diǎn)，熟悉項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開展流程，具備跨學(xué)科教學(xué)理念和較高的信息素養(yǎng)。

3.開發(fā)創(chuàng)客培養(yǎng)課程

創(chuàng)客課程的開發(fā)一定要以計(jì)算思維的三維度素養(yǎng)為課程目標(biāo)，尤其是重視計(jì)算能力和計(jì)算意識(shí)的培養(yǎng)。按照“分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、評(píng)價(jià)、改進(jìn)”六個(gè)步驟來開發(fā)創(chuàng)客課程。“分析”即為分析教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)者特征（知識(shí)起點(diǎn)、學(xué)習(xí)特征、信息素養(yǎng)）、學(xué)習(xí)內(nèi)容等;“設(shè)計(jì)”則包括對(duì)團(tuán)隊(duì)人員分工、開發(fā)項(xiàng)目流程管控、開發(fā)工具、教學(xué)核心環(huán)節(jié)、課程內(nèi)容和腳本、課程評(píng)價(jià)等部分進(jìn)行設(shè)計(jì);“開發(fā)”環(huán)節(jié)包括對(duì)教案、課件、作業(yè)以及微課等拓展資源（如源程序、搭建手冊等）進(jìn)行統(tǒng)一開發(fā);“應(yīng)用”可按照“興趣班小班試課—社團(tuán)班常規(guī)教學(xué)—公開課師范推廣”三步驟實(shí)施課程;緊接著，根據(jù)課程應(yīng)用效果對(duì)課程的“教育性、科學(xué)性、技術(shù)性、藝術(shù)性、實(shí)用性”實(shí)施“評(píng)價(jià)”，評(píng)估課程是否達(dá)到預(yù)期效果;最后則根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果“改進(jìn)”課程。課程經(jīng)歷這樣的兩三輪迭代后，將會(huì)形成績效較好的創(chuàng)客課程，真正面向?qū)W生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

4.靈活組織學(xué)習(xí)形式

目前在小學(xué)階段，大部分學(xué)校并沒有規(guī)定正式的創(chuàng)客課時(shí)，這就需要科技教師團(tuán)隊(duì)靈活組織創(chuàng)客學(xué)習(xí)形式。其中最常見的就是每周一兩節(jié)社團(tuán)課，但這樣的課時(shí)量明顯不足，學(xué)習(xí)的間斷性也會(huì)讓創(chuàng)客學(xué)習(xí)效果大打折扣。對(duì)此，以筆者所在學(xué)校為例，在中午留校“午托”的學(xué)生中，以自愿報(bào)名的方式組建“創(chuàng)客午托班”，這些學(xué)生往往精力旺盛，不肯在教室午睡，教師便可試著組織他們參加創(chuàng)客活動(dòng)，在幫助他們合理安排時(shí)間的同時(shí)，還學(xué)習(xí)了新知。“雙減”政策實(shí)施后，學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)和課外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)大幅降低，課余時(shí)間大量增加，這也成為開展創(chuàng)客教育的絕好時(shí)段。此外，組織學(xué)生參加豐富多彩的科技創(chuàng)新活動(dòng)和競賽也是很好的學(xué)習(xí)形式。這些活動(dòng)和競賽可以極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)客活動(dòng)熱情和投入程度，也能讓創(chuàng)客成果及時(shí)得到鼓勵(lì)和肯定，從而正向刺激他們在創(chuàng)客活動(dòng)中保持積極性和持續(xù)度。

5.提供學(xué)習(xí)支持服務(wù)

科技教師團(tuán)隊(duì)中要有一位較有責(zé)任心的教師負(fù)責(zé)經(jīng)營學(xué)校的“創(chuàng)客教育品牌”。積極打造和運(yùn)營家校創(chuàng)客教育的“線上社群”（如微信群），開通專門的微信公眾號(hào)和視頻號(hào)來記錄和展示小創(chuàng)客們的成果及成長反思，讓學(xué)習(xí)真正留下痕跡。還可以利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間拓寬師生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造時(shí)空領(lǐng)地，讓學(xué)習(xí)和創(chuàng)造泛在地發(fā)生。

由此，圍繞以上五條路徑，形成了面向小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的“STCCS”創(chuàng)客教育實(shí)施路徑（見圖2），各校可基于具體情況，參考這一實(shí)施路徑開展面向小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的創(chuàng)客教育活動(dòng)。

四、總結(jié)與展望

“雙減”背景下，學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)大幅度減輕，教育可以回歸“培養(yǎng)全面的人”的“非急功近利軌道”。面對(duì)未來科技社會(huì)的呼吁和挑戰(zhàn)，一線教師，尤其是基礎(chǔ)教育階段的教師有責(zé)任引導(dǎo)學(xué)生以積極的心態(tài)“擁抱”科技，用心體驗(yàn)生活，培養(yǎng)他們用信息科技的方法來觀察生活、思考生活、解決生活問題的知識(shí)、能力和意識(shí)，為學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)并取得成功奠基。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯 郭向和? ?校對(duì) 姚力寧）