楊曉哲,劉 昕
(華東師范大學 教育學部 課程與教學研究所,上海 200062)
中小學信息科技教育仍然非常“年輕”,盡管其早期實踐探索可以追溯到20世紀70年代。從最初的計算機教育實驗,再到后來的計算機應用教育、以及素養導向的信息素養教育,歷經近五十年的歷史演變,相關范疇的課程逐步在中小學學校普遍開設,并從弱小、邊緣、融合開設,到正式確立為面向我國全體中小學學生獨立開設的信息科技課程。
當今社會,新興技術日新月異,一系列信息科技的發展加速了社會生產關系與生產力的轉型與變革。幾乎沒有人會否定信息科技的重要性,但如何在中小學階段開設與實施有關課程仍然眾說紛紜、備受爭議。誠然,中小學生中出現越來越多的“數字原住民”,但“數字鴻溝”卻依然無法消除,甚至學生的“數字素養(Digital Competence)”差距正在不斷加大。2021年10月18日,在中共中央政治局會議上習近平總書記指出,“要提高全民全社會數字素養與技能”[1]。同年11月,我國發布了《提升全民數字素養與技能行動綱要》,進一步明確,數字經濟已經成為我國主要的經濟形態之一,數字技術正在改變著生產生活,要不斷提升全民數字素養與技能,提升我國國際競爭力與人才軟實力[2]。2022年,在全國教育工作會議上懷進鵬部長提出,要深刻認識和把握現代化經濟體系轉型升級對教育的迫切需求,培養大批適應經濟社會發展需要的人才,實施教育數字化戰略行動[3]。
本文系統回顧了該領域課程的歷史發展成就與演變歷程。審視當下,梳理當前國際趨勢,申辯本門課程的設計邏輯,不斷探尋信息科技教育的育人價值。今日我國基礎教育如何開展新的信息科技教育,影響著未來青少年的發展,也決定著我國科學技術與明日社會的長遠進程。
中小學計算機教育、信息技術教育以及相關課程經歷了長久的發展,其演變過程緊跟技術與教育變遷的步伐。課程名稱的不斷變化,也側面反映了這門學科不斷轉變的發展歷程。隨著計算機技術、互聯網技術,以及大數據、人工智能技術的發展,其內涵也從單一指向前沿技術的早期學習,到計算機軟件應用和操作技能學習,再到目標多元、內容豐富、學習方式多樣的素養導向課程建設與實施[4]。回望歷史,大致可以將其分為三個階段,分別是:計算機早期教育、計算機應用教育、信息素養教育。
20世紀70年代,可供企業與個人使用的微型計算機開始快速普及。為培養這一前沿領域的人才并搶占該領域人才培養的先機,世界各國開始紛紛在中小學階段布局計算機相關的課程內容。1980年,英國頒布“微電子教育計劃”(Microelectronic Education Program),該計劃為英國中小學配置大量電腦,并開展教師培訓,設置相關內容的計算機教育教材和教學計劃。前蘇聯葉爾肖夫將“程序設計”比作“第二文化”,視其為現代人“聽說讀寫”能力之外的另一必備重要技能,并強調在青少年教育中培養學生程序設計的意識與能力。
編程語言教學成為了該階段計算機教育的主要內容。1982年,教育部鼓勵部分高校附屬學校開展計算機編程語言教學,這些學校成為了當時最早一批在中小學課程中開設計算機教育的學校。1984年,我國頒布了《中學電子計算機選修課教學綱要》。文件重點提出:通過該課程的學習,學生掌握基礎的編程語言,能夠讀得懂、寫得出、會調適一種編程語言。同年,鄧小平同志提出了“計算機教育普及,要從娃娃抓起”。僅限于中學的實驗性教學已遠遠不夠,要逐步在小學展開計算機教育。隨后,中小學的計算機教育實驗開始從個別學校走向更大規模的廣泛探索。
計算機早期教育階段為加快普及計算機教育起到了先鋒帶動作用,也為少部分學生提供了接觸和學習計算機的機會。這為當時一大批學生的人生發展帶來了深遠影響。但不容忽視的是,受到當時程序教育的硬軟件環境以及早期微型計算機在功能和操作界面上的限制,這一階段的計算機教育充滿了各種挑戰,例如抽象的程序語言和編程代碼知識學習對部分學生來說極為困難,導致很多學生難以學有所成,漸漸地失去了學習的興趣。
20世紀80年代后期開始,計算機操作系統與相關應用軟件逐步普及與成熟。各行各業的人們開始能夠不需要編程與程序設計,就能夠直接采用軟件處理日常工作事務,解決各類工作中的問題。特別是越來越多的非計算機專業人員,采用電子表格、文檔編排、圖像處理、演示文稿等應用程序,滿足各領域的工作應用。面對這一重要轉變,計算機教育也迅速從以“程序設計”為主轉向以“軟件應用”為主。這意味著計算機教育的主體不再是BASIC語言和程序設計,而是更加關注運用計算機軟件的通用技能。
以“軟件應用”為主體的教育,其背后體現出,計算機正逐步被視為現代社會的一種重要工具。因此,教育系統亦開始面向學生設置系統學習計算機工具的課程,并培養學生們形成“將計算機作為解決問題的工具”意識。1987年,教育部分別在華東師范大學和北京師范大學設立了“全國中小學計算機教育研究中心”,專門承擔全國中小學計算機教育的規劃制定、教材編寫、教師培訓和試驗區指導工作等。1994年,教育部頒布《中小學計算機教育指導綱要》,明確提出,要培養學生們利用計算機面對問題、思考問題、處理問題的能力。該文件還進一步將學習內容拓展為五個方面,分別是:計算機的基礎知識、基本操作與使用、常用軟件的介紹、程序語言設計、計算機對現代及社會影響。計算機技術的廣泛應用,造成了專業技術與大眾信息技術共存的情況[5]。
這一階段的中小學進行計算機應用教育,將計算機視為“工具”,有其重要的歷史特征和價值。計算機應用是當時社會發展所急需的基本技能,但隨著技術本身易用性和普及性的逐步增強,大量原本需要系統學習、長時間教學才能掌握的操作技能,一下轉變為可以快速學會的基本技能,這讓中小學計算機應用教育陷入了尷尬處境。
從20世紀90年代開始,世界各國逐步普及互聯網,人們進入了一個信息大爆炸的時代。各國學者強調,信息素養(Information Literacy)正在成為信息社會公民的基本素養。每一位公民必須具備有效檢索信息、使用信息以及評價信息的綜合技能[6]。英國將中小學信息通信技術課程(Information and Communication Technology)納入到國家中小學課程體系中,并將課程的目標設置為:理解信息技術、使用信息技術、基于信息技術開展學科學習、運用信息技術解決問題。2000年,我國教育部中小學信息技術教育工作會議決議:不斷普及中小學信息技術教育,培養全體學生的信息素養。會議上頒布了《中小學信息技術課程指導綱要》,并首次將信息素養作為培養學生的課程目標[7]。2003年,《普通高中信息技術課程標準》發布,將信息的獲取、加工、處理、管理和分享作為學科主線。課程標準還進一步明確在高中階段獨立開設信息技術課程,并作為全體高中生的必修課程。
當時,我國中小學信息技術課程的主要任務是讓學生們融入信息社會,學會理解信息系統,并養成良好的信息技術使用習慣,培養信息技術學習興趣,同時肩負起一定的信息社會責任,在信息社會中學會健康成長[8]。在全國各省市地區,信息技術課程逐步有序落地實施,為所有學生奠定了重要的共同基礎,培育了“具有信息素養的人”。以素養為導向的信息素養教育在短短十幾年內取得了重大成就。2000年后,我國逐步形成了一批專業的信息技術學科教師和教研員隊伍,并同期培養出一批批具備良好信息素養的青少年。
然而,以素養為導向的學科教育仍然處于早期發展階段。一方面受限于課程開設方式。國內大多數省份采取融合開設的形式,如有些省份將信息技術課程納入到綜合實踐活動中,出現了課時無法保證,課程實施情況差異極大的現象。另一方面,課程部分內容停留于“信息掃盲”階段,不能全面培養學生的綜合素養。隨著信息科技進一步的發展,大數據、虛擬現實、人工智能、新一代通信網絡5G等一系列技術崛起,課程面臨著新的嚴峻挑戰,課程如何以不變應萬變,抓住育人本質,培養新一代青少年,成為了進一步發展的關鍵。
近十年來,從以計算機為中心,轉變為以互聯網為中心,再到以數據為中心,信息科技的一系列變化接踵而至[9]。為應對這些挑戰,信息科技(信息技術)教育在課程標準、教材、教師培訓等方面不斷迭代。經過2014至2017年歷時3年的修訂工作,教育部正式頒布了《普通高中信息技術課程標準(2017年版)》。各省市地區陸續開始采用新標準和新教材。小學和初中階段也不斷更新教材內容。與此同時,全球各國都開始制定新的中小學相關課程綱要,研制了一系列的相關課程標準與教材,推出改革舉措,以期通過有關課程的有效實施來滿足社會發展的人才培養需求,全面提升學生適應時代發展的勝任力。美國、英國、澳大利亞、新加坡等國家紛紛在近十年內發布了最新的課程標準與教材。
從本門學科的歷史演變不難看出,課程“聚焦什么?”一直是學科課程發展的重要問題。這不僅僅與技術革新緊密關聯,還和學生個人與社會發展密切相關。如何讓課程不停留于技術操作的表面技能習得,又不脫離經驗來學習難以認知的抽象理論,成為了課程定位的關鍵。2017年頒布的新版高中信息技術課程標準中首次明確了學科核心素養,“計算思維(Computational Thinking)”成為學科核心素養之一。計算思維的表征體現為:形式化、模塊化、自動化、系統化。從計算機科學實踐與計算機科學概念的雙重視角來詮釋計算思維,即計算思維是對問題進行形式抽象,是對模塊進行分解與建模的實踐,是運用一定的算法實現自動化的系統構建過程。故而,計算思維指向跳出狹隘的“工具學習”價值觀,轉向一種能夠與現實世界和虛擬世界展開交流、對話與協同,具備運用計算機“做事”抑或者“解決問題”的綜合思維。
世界各國在基礎教育階段的相關課程中越來越傾向于計算機科學教育,并高度強調其中的計算思維培養。2013年,英國發布《計算學習計劃:一到四學段》,強調通過計算機科學課程培養學生的計算思維,引導學生從計算思維的角度來理解與改變世界。澳大利亞的數字技術課程強調,要培育學生在面對各類真實情境的問題時,能夠使用計算思維來定義、設計和實現數字解決方案。在課程實施中也注重使學生面對真實情境,引導學生面對真實問題,為他們提供學習挑戰的機會,促進學生從技術的消費者轉變為技術的創新應用者,積極地運用計算思維解決問題。需要明確的是,計算思維并非計算機的運行方式,而是人們運用計算機解決問題的特有思維方式。《美國K-12 CS標準》指出,計算思維不僅能夠抓住計算機學科思維方式的本質,還能夠逐步拓展與應用到各領域以及所有學科。計算思維貫穿在中小學學習的各個層次,成為了中小學階段信息科技課程目標的重要指向。
今天的學習者正在以“數字原住民”(Digital Native)的身份出現在我們面前,他們依靠著數字媒體的巨大力量,以前所未有的方式連接、批判、探索與創造。美國學者瑪格麗特·米德高度概括文化與傳承中的一個現象,提出“后喻文化”的概念,即在現代通訊、交通和技術革命的迅猛發展下,長輩只有虛心向晚輩(年輕人)學習,利用他們廣博而新穎的知識,才能建立起一個有生命力的未來。這意味著數字素養的形成不僅需要單方面至上而下的教導,更需要不同角度、不同角色、不同層次的真誠對話與共同建構。雖然“數字原住民”是當今學習者的普遍狀態,但這并不意味著合格的數字公民無需教育引導,就能夠自然而然地形成。便利的數字化生活實際上潛伏著許多陷阱,如網絡欺凌、數字作弊,以及安全和權利保障問題等。在技術革命中心成長起來的所有人,都需要發展和實踐安全的、合法的和符合道德的行為,如學生在使用互聯網、手機和其他數字媒體時,對自身行為與發布的內容負有責任。
從信息素養(Information Literacy)到數字素養(Digital Competence),本質上是從搜索、處理、分析、整合信息,轉變為對數字進行獲取、運用、交互、分享、創新,這涉及一系列融入生活、學習、社會的倫理道德與安全保障。“信息”偏向于廣播電視等通信模擬技術,相比之下,“數字”更能夠體現互聯網以來現代技術的本質特征。而從“Literacy”到“Competence”,盡管漢語都譯為“素養”,但“Competence”更強調一種綜合性,凸顯解決問題中的勝任力[10]。
人們已經步入了在線社會,參與各種形式的在線生活,如何看待并反思自己在在線社會中的數字身份,已然成為重要一課。美國、英國等國高度關注數字公民教育,研制與發布了一系列有關數字公民、數字化勝任力、數字素養等的標準、課程和教材。2007年,美國發布的《教育技術標準》中,首次單獨提出了面向所有學生的“數字公民”教育應高度強調信息社會中所遵循的科技倫理與行為準則,并倡導合法、安全且負責任地應用科技,體現數字公民的基本個人責任。《美國K-12 CS框架》認為,一個有知識和負責任的人應該了解數字世界的社會影響,包括公平概念和對計算的使用。若要學生成長為合格的數字公民,需要引導學生們主動認識:在這個互聯依存的世界中,參與數字社會建設要合法、合理、合規。由此可見,信息科技課程還需不斷強調其文化屬性,凸顯課程在人融入社會化生活成長中的育人價值。
當今世界的基礎教育,亟需以系統化課程學習的方式來幫助消減數字鴻溝,通過系統化加強課程開設、保證課程實施,來實現面向全體學生的、具有共同基礎的信息科技教育。基礎教育階段各門學科課程的開設方法一般有“單獨開設”和“融合開設”等方式。單獨開設是指該課程在學校課程中采取單獨設立的方式,由專門的學科教師展開教學;融合開設則是采用綜合項目的方式,將不同類型的知識技能融入綜合實踐學習活動中。2017年版的高中信息技術課程標準確定將信息技術課程作為全體高中生的必修課程。其中,高一占兩個必修課程模塊,高二在六個模塊中選擇課程模塊作為選擇性必修課程,高三根據情況開設選修課程。我國中小學信息科技(信息技術)教育的開設方式一直處于動態調整中。小學和初中的信息技術課程在部分省份或地區通過融入綜合實踐活動的方式開展,或在勞動課程中融合開設;還有地方將信息技術課程作為地方性課程開設;部分學校也有將信息技術課程作為校本課程進行教學實施。這些融合開設或各地差異化極大的實施方式,都一定程度上影響了課程落地的整體質量,無法滿足向全體學生提供平等與高質量課程學習機會的要求。
通過比較發現,盡管各國對該課程的命名有較大差異,但作為新興學科的信息科技(信息技術)課程正在全世界范圍內越來越多的以單獨設課、獨立開設的方式進行全面設計、修訂與實施。2014年9月,英國率先把ICT課程改為計算(Computing)課程,并將其作為一門嶄新的國家基礎學科課程,正式在中小學推行和實施。該課程要求每個英國孩子都從小學起學習計算機教育,并全面制定了一年級到九年級的課程標準與內容要求。2016年初,美國頒布了“全民普及計算機科學的倡議”,倡導美國各州各地區的所有中小學們都能享有公平的計算機科學學習機會。隨即美國頒布《美國K-12 CS框架》,全面明確了K1-12所有年級的計算機教育目標與內容要求。
數字技術為學生提供了使用設計思維的實際機會和真實的學習挑戰機會,為學生們進行方案模擬、數據建模、系統整合、知識創新提供了有效支撐,支持學生展開認知加工的學習過程。越來越多的專家發出呼吁,讓學生成為技術、數字內容的創造者、建設者,而不僅僅是消費者、使用者,鼓勵學生利用技術工具進行創新實踐與協作學習。采用本學科課程所特有的學科實踐方式開展學習,是在全學段實施信息科技教育的重要路徑。課程中鼓勵學生們使用計算機軟件和其他技術來探究他們感興趣的問題,運用計算機科學的工具和技術來設計和開發以“計算增強”為特征的相關的制品,有創意地解決問題。與此同時,鼓勵學生使用與藝術家、作家、計算機科學家和工程師一樣的迭代過程,將想法變成現實。此外,課程還要求學生發展有效的溝通合作技能,獨立或協作式地解決問題,討論并撰寫這些問題的重要性以及對社區、社會和世界的影響。
歷經了近五十年的歷史發展與演變,結合我國具體情況,以及科技變化與世界各國課程發展趨勢,本輪我國義務教育課程方案修訂正式確立了義務教育信息科技課程標準。2022年4月,教育部正式頒布了《義務教育信息科技課程標準》,這標志著我國首次確立了義務教育階段信息科技課程的國家級統一標準[11]。在信息科技課程標準設計中,始終堅持立德樹人,其課程設計邏輯遵循以下三個方面。
信息科技教育與時代發展密切相關。19世紀教育思想家赫伯特·斯賓塞明確指出,教育應從傳統與古典的束縛中掙脫開來,適切地符合當今社會生活發展的需要[12]。社會達爾文主義延伸至教育課程理論之中,即“最重要的問題并不在于某些知識是否有價值,而在于它們的比較價值”。正如麥克盧漢所描述的,媒介或者說廣義的技術已經成為了現代人身體的外延[13]。信息科技課程本身的演變,無論從其自身與其他學科的關系,還是自身內部課程目標與內容的變化,無不在不斷適應社會發展的時代性需求,不斷滿足當下與面向未來。
隨著時代的發展,我們正在進入由互聯網、物聯網、人工智能等一系列新技術所支持的數字時代[14]。從簡單的學習信息處理與加工,逐步轉型至培養數據驅動下的科學思維與范式,這正是這門課程給學生們帶來的特有價值,這也凸顯了時代的鮮明特性。基于此,信息科技課程不僅要吸收國內外信息科技的最新成就,也要不斷融入信息科技對社會、文化、生活等方面的影響,培育學生形成新的數字素養與技能,奠定其面向未來的綜合品質。此外,時代發展的浪潮下,我國數字經濟需要自主可控的有力支撐。近五年來,我國的芯片等高精尖技術受到了國際制約,這提醒我們要培養新一代青少年自主創新的意識,為科創人才隊伍培養奠定基礎。
本輪課程標準研制過程中,正式將義務教育階段的課程名稱更改為信息科技。一是凸出課程符合時代的科學定位。通過信息科技課程,讓學生們循序漸進地理解一系列信息科技帶來的影響,并逐步從現象、表象走向背后科學原理的理解與探究過程。二是凸顯課程符合時代的育人價值。工業時代以來,人們陷入了馬克思·韋伯所描述的“過度追求工具理性,忽視價值理性的現代牢籠”[15]。教育也變得極具功利性,加之該課程本身就包含有一定的技術屬性。這一屬性被無限放大,課程主體內容過于關注熟練掌握某一應用軟件的操作,而忽視了學生核心素養的培育。因此,信息科技課程需跳出學習工具以及操作練習的傾向,培養學生們樹立信息時代的行為習慣、思維方式、道德品質等,為信息社會培育全面發展的人。
信息科技課程的育人目標,從原本的培養信息素養轉變為培養數字素養[16]。數字素養包含四個主要方面,分別是:信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。信息意識是指能夠對信息、數據等具有辨識真偽、收集、對比、運用的敏感度;計算思維則要求運用計算科學的思維方式,對問題進行分析、建模、迭代、設計等;數字化學習與創新強調學習者能夠選擇適恰的資源、工具和平臺,有效開展學習與創新活動;信息社會責任指個體身處虛擬與現實社會中,應具備良好的道德規范、行為自律、文化修養等。在數字經濟發展的重要時代背景下,數字素養不僅僅是中小學信息科技課程的目標,也是全民的共同素養目標。換言之,這意味著中小學階段的信息科技課程承載著為全民數字素養與技能奠基的重要使命與歷史擔當。
高質量教育公平的重要基礎是教育機會均等,在中小學階段體現為課程學習機會均等。我國幅員遼闊,經濟發展不平衡,而本門課程又需要地方財政一定的投入,配置軟硬件設施與實驗室環境才能順利開設,這就造成了不少省份和地區的信息科技課程開展情況差距巨大。根據調研,有些省份信息科技課程開齊開足,而有些省份地區少開設甚至不開設,特別是一些鄉村地區更是開設困難。再加之缺少國家課程標準的有力約束與規范,導致以往信息技術課程課時在中小學階段難以保證。信息科技教育的主陣地在學校,且主要在學校課堂里發生,不能夠將信息科技教育無限推托給家庭教育或商業機構。如果大量信息科技教育完全脫離學校教育體系,將進一步導致廣大學生的學習成效參差不齊,拉大學生之間的“數字鴻溝”。
信息科技課程要面向全學段、全體學生,保障學生都擁有信息科技課程的學習機會,發展學生的數字素養與技能,促進學生的計算思維發展,培育學生的數字化學習與創新,形成學生的信息社會責任。新頒布的《義務教育信息科技課程標準》中正式明確了信息科技課程設置涵蓋1—9年級,其中1—2年級和9年級采取融合開設的方式,其余年級獨立開設。有條件的省份或地區也可以全部獨立開設,為學生們創設更多樣化、更豐富的課程學習經驗。針對不同學段,課程設計也有所傾向,構成一個系統的課程學習結構。小學1—2年級(第一學段)關注生活體驗與在線生活;小學3—4年級(第二學段)側重習慣養成與初步動手實踐,特別關注數據與編碼;小學5—6年級(第三學段)開始逐步引導學生從“身邊的算法”到“過程與控制”模塊的學習,鼓勵學生運用信息科技展開科學探究過程,通過一系列的問題解決活動,在虛擬世界與現實世界中形成一以貫之的好興趣、好習慣、好品格。初中7—9年級(第四學段)更加注重學生融合互聯網、物聯網以及人工智能等技術,開展一系列的問題解決、系統思考與自主創新,使學生具備基本的社會責任。
信息科技是現代科學技術領域的一個重要分支,研究數字信息的表達與應用過程中的思維方法、科學原理與工程實現[17]。在基礎教育階段,尋找適合學生認知發展規律的學習方式至關重要。倘若學習經驗遠離學生生活,或者說過于抽象繁雜,中小學生將無法循序漸進地展開認知建構[18]。學習科學的實證研究表明,技術支持下的學習方式,有助于學習者深度加工與認知建構,信息科技的學習方式要積極融合新技術支持下的數字化學習,支持學生進行自我學習、自我規劃、自我評價與自我管理[19]。西摩爾·帕普特將建構主義的思想運用于計算機語言的教學之中,并創建了可視化的“LOGO烏龜”,以一只可移動的小烏龜來展示兒童進行編程解決問題的直觀效果,從而支持學生的認知建構與創造力發展。采用適合的方式,能夠讓兒童以適合該年齡段認知特征的方式展開建構。將原本三維目標與學科學習進一步融合,創造出學科所特有的學科實踐方式[20]。通過真實情境的問題解決,鼓勵學生在信息科技學科與跨學科的課程學習中,采用“做中學”“創中學”,培育學生們的科學、人文與創新精神。
信息科技課程構建了以核心素養為體系的課程內容結構,具體學習內容由兩部分組成:分別是內容模塊和跨學科主題學習模塊。整個信息科技課程以數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能為主題線索展開,覆蓋全學段的課程內容凸顯了信息科技連接學習、生活與創新,不斷培育青少年的數字素養與技能。
在近半個世紀的探索中,我國中小學計算機教育、信息技術教育一直與全球教育趨勢同頻共振,在一次次課程目標定位與價值取向選擇中不斷完善與構建課程體系。本研究通過梳理與分析發展歷程,為最新確立的信息科技教育建設明確了方向,并為新課程標準的制定與修訂工作提供了實質性的作用與影響。本研究的諸多觀點與論述已融入義務教育信息科技課程標準之中,為構建新時期的信息科技教育探索了一條新路。在高中信息技術課程標準出臺幾年后的如今,我國義務教育信息科技課程標準已正式確立,信息科技課程成為了我國十二年中小學課程體系的有機組成部分,實現了面向全體學生的獨立開設,迎來了嶄新的發展階段。這是對時代發展需求的回應,是培育面向信息時代、數字時代、智能時代的新一代青少年的重要舉措。縱觀演變歷程,信息科技教育既不能走入“編程教育”的一個極端,也不能走入“軟件操作教育”的另一個極端,更不能成為浮于表面、脫離學生經驗的信息道德與責任說教。信息科技教育奠定著新一代青少年成長所需的共同基礎,面向學生數字素養的形成與發展,依舊任重道遠。