計(jì)算思維培養(yǎng)：來(lái)自實(shí)踐的觀察與思考

魏小山 等

》 魏小山

廣東省珠海市教育研究院信息技術(shù)教研員，中學(xué)信息技術(shù)高級(jí)教師，珠海市名師，廣東省中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科帶頭人，廣東教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，廣東省中小學(xué)“百千萬(wàn)人才培養(yǎng)工程”名教師培養(yǎng)對(duì)象，廣東省骨干教師培養(yǎng)對(duì)象，珠海市名教師工作室主持人。

》 楊 偉

山東省濱州市第一中學(xué)高級(jí)教師。山東省初中信息技術(shù)新教材分冊(cè)主編，國(guó)家高中信息技術(shù)新教材教參編者，濱州市信息技術(shù)兼職教研員，濱州市教學(xué)能手。主持國(guó)家、省市課題多項(xiàng)，發(fā)表教育教研論文三十余篇，出版科創(chuàng)類(lèi)專(zhuān)著一部，參編科創(chuàng)類(lèi)教材三部。

》 武 健

北京市和平里第九小學(xué)教學(xué)主任。北京市、東城區(qū)優(yōu)秀電化教育工作者。曾任教育部全國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心兼職教研員、中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)信息技術(shù)教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事。個(gè)人主要研究方向：綜合課程建設(shè)、信息科技教學(xué)論等。在《中國(guó)電化教育》《人民教育》等核心期刊發(fā)表論文五十余篇，主編、參編信息技術(shù)教材六套。在國(guó)內(nèi)首先提出“生活算法”、信息工具等研究方向，推動(dòng)技術(shù)課程向信息科學(xué)方向發(fā)展。

》 魏 寧

北京市東城區(qū)教育科學(xué)研究院研修員，《中國(guó)信息技術(shù)教育》雜志特約撰稿人/專(zhuān)欄作者。

實(shí)踐中的計(jì)算思維—價(jià)值認(rèn)同

主持人：對(duì)于信息科技（技術(shù)）教師而言，計(jì)算思維是學(xué)科的核心概念，它反映了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，體現(xiàn)了學(xué)科本質(zhì)。在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》和《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，計(jì)算思維都被列為核心素養(yǎng)之一。

在中小學(xué)信息科技（技術(shù)）教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維已成為課程的重要任務(wù)。面對(duì)一個(gè)全新的、尚處于發(fā)展中的概念，廣大一線教師是否做好了準(zhǔn)備？計(jì)算思維培養(yǎng)的核心要點(diǎn)是什么？在實(shí)踐中有哪些好的經(jīng)驗(yàn)？本期對(duì)話，我們邀請(qǐng)了三位資深的一線教師和教研員，和大家一起分享對(duì)上述問(wèn)題的思考。

魏寧：這些年，在和一些一線教師的交流中，大家普遍認(rèn)為，計(jì)算思維的提出，讓信息科技（技術(shù)）課程找到了學(xué)科的核心，也讓教學(xué)實(shí)踐有了一個(gè)支點(diǎn)，幾位老師是如何看待計(jì)算思維這一學(xué)科核心素養(yǎng)的呢？

武?。河?jì)算思維被列為信息科技（技術(shù)）學(xué)科的核心素養(yǎng)，是學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要進(jìn)步。通過(guò)幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，老師們已經(jīng)意識(shí)到了計(jì)算思維對(duì)于課程的重要性，嘗試在課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，并且形成了一批有價(jià)值的案例，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

隨著計(jì)算思維的熱度持續(xù)升溫，相信未來(lái)若干年，計(jì)算思維都會(huì)是信息科技（技術(shù)）課程的核心話題之一。

楊偉：新課標(biāo)頒布后，老師們普遍的反饋是，高中信息技術(shù)課程變得有“魂”了，之所以能夠有這樣的說(shuō)法，我想是得益于“計(jì)算思維”這一核心概念的提出，解決了信息技術(shù)學(xué)科發(fā)展中的一個(gè)根本性問(wèn)題—無(wú)法準(zhǔn)確錨定學(xué)生學(xué)科思維的基本起點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)就是，我們的課程究竟要培養(yǎng)什么樣的學(xué)生，或者從哪里開(kāi)始培養(yǎng)學(xué)生。從這一點(diǎn)出發(fā)，將“計(jì)算思維”這一核心概念定位成信息技術(shù)學(xué)科的核心“靈魂”并不為過(guò)。

魏寧：如果從周以真提出計(jì)算思維這一概念算起，到現(xiàn)在不過(guò)17年的時(shí)間。相對(duì)于一些經(jīng)典概念，計(jì)算思維只能算是一個(gè)新興的概念，它的定義、特征、要素等也還在不斷地討論、完善中。計(jì)算思維這一概念的演變、發(fā)展，對(duì)一線教師的教學(xué)實(shí)踐是否會(huì)產(chǎn)生影響呢？

武?。河?jì)算思維是一個(gè)發(fā)展中的概念，這確實(shí)會(huì)給一線教師的教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)一定的困擾。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，想要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，首先要明晰計(jì)算思維是什么，然后還要了解培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維應(yīng)該怎么做，我指的是帶有操作程序性質(zhì)的具體行為描述，能夠體現(xiàn)出實(shí)踐的流程性，只有將計(jì)算思維這個(gè)概念“拆解”到這個(gè)維度，才能在課堂上實(shí)施。

魏小山：關(guān)于計(jì)算思維本身的定義、特征、要素，學(xué)術(shù)界尚未形成共識(shí)，依然需要進(jìn)一步研究與探討。計(jì)算思維在學(xué)理上未臻完善，反映到教育實(shí)踐中，也會(huì)給計(jì)算思維的培養(yǎng)帶來(lái)一些有待深入探究的問(wèn)題。

例如，計(jì)算思維的過(guò)程到底包含哪些要素？這對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)具有指導(dǎo)意義。如果把要素細(xì)分下去就會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是高中階段的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，還是義務(wù)教育階段的信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)，在內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平、計(jì)算思維素養(yǎng)水平、計(jì)算思維學(xué)段目標(biāo)、計(jì)算思維學(xué)段特征等方面，均沒(méi)有形成知識(shí)與思維內(nèi)在統(tǒng)一的、能夠體現(xiàn)計(jì)算思維本質(zhì)特征的核心知識(shí)集。不同教材對(duì)課標(biāo)的解讀也不盡相同，以至于教師難以對(duì)計(jì)算思維教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行把握，更難以對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)價(jià)。

天津師范大學(xué)馮友梅團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)解決方案，從K-12階段信息技術(shù)學(xué)科的上游學(xué)科—計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中尋找要素提取的線索和依據(jù)，提煉出體現(xiàn)學(xué)科本質(zhì)特征的計(jì)算概念和計(jì)算策略，其中，計(jì)算策略維度共包含13個(gè)核心要素，分別是“分治”“減治”“變治”“封裝”“重用”“可視化”“迭代”“統(tǒng)籌”“折衷”“貪心”“蠻干”“回溯”“動(dòng)態(tài)規(guī)劃”，如“信息系統(tǒng)自頂向下的開(kāi)發(fā)過(guò)程”“遞歸算法”“網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)”等都內(nèi)含分治策略，“折半查找算法”“快速排序算法”等內(nèi)含減治策略等。

魏寧：在教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)于教師而言，對(duì)計(jì)算思維這一概念的理解以及對(duì)如何培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)，是否也經(jīng)歷了一個(gè)逐步發(fā)展和深入的過(guò)程？

楊偉：據(jù)我的觀察，在教學(xué)實(shí)踐中，老師們對(duì)計(jì)算思維這一概念的理解經(jīng)歷了一個(gè)從“編程為王”到“素養(yǎng)養(yǎng)成”的螺旋式認(rèn)知發(fā)展過(guò)程。

在計(jì)算思維剛提出的一段時(shí)間里，很多教師習(xí)慣性地對(duì)教學(xué)內(nèi)容附加編程性任務(wù)，而不管教學(xué)實(shí)際需要與否，也不管學(xué)生學(xué)習(xí)能否接受，似乎不這樣做就不是全新意義上的信息技術(shù)課堂，就沒(méi)有達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)有效果。編程活動(dòng)普遍化的后果是造成學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中產(chǎn)生一定的挫折感，也容易使學(xué)生形成學(xué)習(xí)編程就是培養(yǎng)計(jì)算思維的刻板印象。

從2020年至今，經(jīng)過(guò)新課標(biāo)的普及式培訓(xùn)學(xué)習(xí)之后，老師們漸漸明白了計(jì)算思維是一種學(xué)生數(shù)字化能力和數(shù)字化素養(yǎng)的基本養(yǎng)成方式，從哲學(xué)上來(lái)說(shuō)屬于方法論的范疇。而之前我們過(guò)于關(guān)注的編程教學(xué)，只是計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)下的一種實(shí)現(xiàn)方式和手段而已。通過(guò)對(duì)近一段時(shí)間各地賽課活動(dòng)的案例分析，可以看出，老師們的教學(xué)思路已經(jīng)從“凸顯編程能力”逐漸地向“計(jì)算思維素養(yǎng)養(yǎng)成”邁進(jìn)了，這是一個(gè)值得慶幸的改變。

我們還是要牢記《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中有關(guān)計(jì)算思維的描述，其中反復(fù)提及的“思想方法”“思維活動(dòng)”“形成……方案”“遷移”等關(guān)鍵詞匯，是課堂中實(shí)踐計(jì)算思維的真正落腳點(diǎn)。

魏寧：我想，對(duì)于很多信息科技（技術(shù)）老師來(lái)說(shuō)，首先需要自己能夠準(zhǔn)確地去把握，才能在教學(xué)中去培養(yǎng)學(xué)生。

楊偉：培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師首先要有計(jì)算思維意識(shí)，在教學(xué)實(shí)踐中，可以先從下面兩點(diǎn)做起。

第一，更新教學(xué)思維習(xí)慣，將信息科技（技術(shù)）學(xué)科思維變成教師教學(xué)邏輯中的底層思維。

面對(duì)長(zhǎng)期形成的教學(xué)思維和教學(xué)習(xí)慣，教師需要一場(chǎng)“自我革命”，改變自己教學(xué)邏輯中最底層的部分，即厘清學(xué)科的核心目標(biāo)是什么、要培養(yǎng)什么樣的學(xué)生。

教師需要的是信息時(shí)代的底層運(yùn)作機(jī)制和思維方式，計(jì)算思維是信息科技（技術(shù)）背后的科學(xué)邏輯和思維方式，如何利用這種思維方式進(jìn)行學(xué)習(xí)、工作和生活？這才是應(yīng)該真正在課堂中賦予學(xué)生的學(xué)習(xí)財(cái)富。

第二，轉(zhuǎn)變教材使用方式，將教材中以知識(shí)為中心的模式變?yōu)槿ブR(shí)中心化的模式。

在義務(wù)教育階段的新教材出臺(tái)之前，教師如何利用現(xiàn)有材料進(jìn)行課堂重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“去知識(shí)中心化”的素養(yǎng)養(yǎng)成模式？這種教學(xué)能力目前尚不能為大多數(shù)一線教師所掌握。如何形成一種簡(jiǎn)潔、明快、可復(fù)用的教學(xué)實(shí)踐模式，提供給老師們做新舊教材之間的教學(xué)過(guò)渡，進(jìn)而形成計(jì)算思維課堂的雛形，還需要繼續(xù)思考和實(shí)踐。

其實(shí)，對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題稍加思考就會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩者其實(shí)是相互依賴(lài)的，只有改變自己，才能有動(dòng)力和能力去有效地用現(xiàn)有教材進(jìn)行全新的課堂設(shè)計(jì)，進(jìn)而才能夠使培養(yǎng)計(jì)算思維的教育在課堂中開(kāi)花結(jié)果。

實(shí)踐中的計(jì)算思維—核心要義

魏寧：各位剛才提到了計(jì)算思維本身存在的一些待完善之處，以及教師對(duì)計(jì)算思維認(rèn)識(shí)上的變化，對(duì)于在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，又該抓住哪些核心要點(diǎn)呢？

武?。簩?duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，我覺(jué)得老師們應(yīng)該抓住“問(wèn)題解決”這個(gè)核心要點(diǎn)?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在“課程理念”部分，明確提出了“以真實(shí)問(wèn)題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過(guò)程、計(jì)算思維過(guò)程和數(shù)字化工具應(yīng)用過(guò)程，建構(gòu)知識(shí)，提升問(wèn)題解決能力”。在課程標(biāo)準(zhǔn)中，課程理念是先于課程目標(biāo)提出的，換言之，課程目標(biāo)要反映課程理念。

由課程理念可知，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)要依托真實(shí)的問(wèn)題解決過(guò)程，并且其最終目標(biāo)是為了問(wèn)題的解決。我覺(jué)得這是老師們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中要始終牢記的。

魏小山：計(jì)算思維很抽象，確定計(jì)算思維的核心要素可以讓老師們?cè)诰唧w實(shí)施的時(shí)候有抓手。《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)計(jì)算思維的定義有很強(qiáng)的可操作性，把關(guān)鍵要素進(jìn)行提取，能形成以下可操作的計(jì)算思維實(shí)施過(guò)程：抽象、分解、建模、設(shè)計(jì)算法、模擬、仿真、驗(yàn)證、反思優(yōu)化、遷移運(yùn)用。這與通用問(wèn)題解決路徑的五個(gè)方面高度吻合，即確定問(wèn)題、設(shè)計(jì)步驟、實(shí)施步驟、評(píng)估迭代、泛化推廣。所以，我們說(shuō)計(jì)算思維同時(shí)也遵循通用問(wèn)題解決的一般思路，這也印證了，在眾多的計(jì)算思維定義中，為什么“問(wèn)題解決”都是出現(xiàn)頻率最高的詞匯。確定了核心要素，面向問(wèn)題解決的“問(wèn)題鏈”設(shè)計(jì)就變得尤為重要，它將引導(dǎo)學(xué)生一步步深入學(xué)科思想方法的邏輯底層，不斷演變、迭代，直至思維形成。

魏寧：?jiǎn)栴}解決是一個(gè)過(guò)程，看來(lái)在計(jì)算思維的培養(yǎng)中，還需要老師們更多地關(guān)注過(guò)程。

魏小山：在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過(guò)程中，要特別關(guān)注計(jì)算思維的加工過(guò)程。我到學(xué)校聽(tīng)評(píng)課時(shí)發(fā)現(xiàn)，不少信息科技（技術(shù)）課堂上，教師在創(chuàng)設(shè)情境引出問(wèn)題，帶領(lǐng)學(xué)生識(shí)別與理解問(wèn)題之后，就馬上進(jìn)入代碼編寫(xiě)階段。學(xué)生還沒(méi)理清解決問(wèn)題的思路，就被老師拽著往前走，原因是教師過(guò)于關(guān)注程序運(yùn)行結(jié)果或最終作品的完成度，也就是計(jì)算思維的結(jié)果，而忽視了計(jì)算思維的加工過(guò)程。

實(shí)際上，學(xué)生只有經(jīng)歷了從物理世界到數(shù)字世界的問(wèn)題解決過(guò)程，在試錯(cuò)的過(guò)程中找到解決方案，將結(jié)果反饋到物理世界，才能領(lǐng)略利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的精妙之處，才有可能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)泛化和遷移。有時(shí)候，這一切卻被“扼殺”在教師直接給出的所謂“標(biāo)準(zhǔn)答案”（算法和程序代碼）的搖籃里了。教師要記住，讓學(xué)生親歷問(wèn)題解決的過(guò)程遠(yuǎn)比問(wèn)題解決的結(jié)果更為重要，這一點(diǎn)尤其需要在教學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)給予重點(diǎn)關(guān)注。

魏寧：對(duì)于關(guān)注計(jì)算思維的加工過(guò)程，大家有什么好的建議嗎？

魏小山：對(duì)于計(jì)算思維的加工過(guò)程，最為關(guān)鍵的是讓思維浮現(xiàn)，也就是思維的可視化。以前在教程序設(shè)計(jì)時(shí)常用的流程圖就是很好的思維可視化工具，它在計(jì)算思維加工過(guò)程中依然可以發(fā)揮重要的作用。流程圖將學(xué)生從識(shí)別問(wèn)題到形成方案的全過(guò)程思維顯性化地呈現(xiàn)出來(lái)，可以更好地幫助教師和學(xué)生理解學(xué)習(xí)過(guò)程中的信息，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行評(píng)價(jià)和調(diào)整，流程圖是一種非常重要的思維留痕形式，同時(shí)也是對(duì)思維發(fā)展過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)的重要工具。

說(shuō)到評(píng)價(jià)就聯(lián)想到一個(gè)問(wèn)題：如何對(duì)流程圖進(jìn)行實(shí)時(shí)和迅速的評(píng)價(jià)和檢測(cè)？這個(gè)問(wèn)題一直困擾著老師們。一個(gè)教師面對(duì)那么多學(xué)生，學(xué)生要想得到教師對(duì)自己繪制的流程圖的反饋，往往要等到下一節(jié)課，評(píng)價(jià)非常滯后且低效。其實(shí)，可以借助一些工具輔助評(píng)價(jià)，如“畫(huà)程”就可以直接編譯運(yùn)行流程圖并立即得到結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)算法正確與否，這樣學(xué)生不需要依賴(lài)教師或同伴的評(píng)價(jià)也可以自己反復(fù)進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，大大提高了思維檢驗(yàn)的效率，使評(píng)價(jià)更為迅速有效。畫(huà)程還可以根據(jù)繪制的流程圖自動(dòng)生成Python代碼，對(duì)于代碼編寫(xiě)存在障礙的學(xué)生，還可以借此學(xué)習(xí)代碼的編寫(xiě)。

魏寧：“讓思維浮現(xiàn)”是一個(gè)很形象的提法，老師們還是需要轉(zhuǎn)變觀念，計(jì)算思維的培養(yǎng)畢竟是學(xué)生思維層面的活動(dòng)。長(zhǎng)期以來(lái)，信息科技（技術(shù)）教師更習(xí)慣于操作技能的傳授，而容易忽視思維的養(yǎng)成，如在編程中，大多數(shù)教師還是非常在意代碼的編寫(xiě)，因?yàn)檫@是編程最直觀的體現(xiàn)，但是隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，人們的觀念似乎也在發(fā)生轉(zhuǎn)變……

魏小山：在教學(xué)中，老師們一直有一個(gè)困惑，就是是否需要在代碼編寫(xiě)的規(guī)范性上花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間？編程是把算法翻譯成編程語(yǔ)言的過(guò)程，也就是將人類(lèi)的想法交付給計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行的一個(gè)環(huán)節(jié)。隨著人工智能自動(dòng)生成代碼技術(shù)的發(fā)展，尤其是在生成式人工智能熱潮之下，動(dòng)動(dòng)嘴皮子就能讓人工智能進(jìn)行代碼編寫(xiě)，只要我們擁有計(jì)算思維，即便我們不懂得如何編寫(xiě)代碼，一樣可以進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。在這種情況下，代碼編寫(xiě)的過(guò)程會(huì)逐漸被弱化，不會(huì)成為計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵，培養(yǎng)的重心在抽象、建模和算法設(shè)計(jì)上。但是，弱化代碼編寫(xiě)并不等于丟棄編程，畢竟沒(méi)有編程就無(wú)法進(jìn)行模擬仿真驗(yàn)證，沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化，無(wú)法驗(yàn)證解決方案是否正確，也無(wú)法對(duì)解決方案進(jìn)行優(yōu)化，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的規(guī)模化效應(yīng)。因此，編寫(xiě)程序環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化，是為了減少學(xué)生的挫敗感，使其將注意力更多地放在算法設(shè)計(jì)上。在教學(xué)中，可以嘗試采用代碼半成品形式，讓學(xué)生完成關(guān)鍵代碼的編寫(xiě)即可。

魏寧：剛才兩位老師都提到了“問(wèn)題解決”，提到了對(duì)計(jì)算思維過(guò)程的關(guān)注。對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，還要關(guān)注什么核心要點(diǎn)呢？

楊偉：如果對(duì)比義務(wù)教育階段和高中階段的課程標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩者在“計(jì)算思維”概念的描述上大同小異，并且落腳點(diǎn)都放到了“遷移”這個(gè)關(guān)鍵詞上。

為什么要強(qiáng)調(diào)這種能力上的“遷移”？這是因?yàn)槟芰蛩仞B(yǎng)的遷移在很多人身上是存在著障礙的，而且這種遷移上的障礙有的時(shí)候純粹是慣性思維造成的。以搜索引擎為例，今天的人們都能熟練使用搜索引擎，對(duì)感興趣的問(wèn)題，可以通過(guò)搜索引擎檢索各種專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)，但是在實(shí)際工作中，我周邊的很多人，遇到哪怕是一丁點(diǎn)的計(jì)算機(jī)故障，第一反應(yīng)就是給我打電話尋求幫助，其實(shí)問(wèn)題的詳細(xì)解決方案在網(wǎng)上比比皆是。這就是沒(méi)能夠形成解決問(wèn)題能力的遷移。

技術(shù)學(xué)習(xí)的目的并非全然是學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)踐，更多的部分是學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的方法，并將其應(yīng)用到更新的技術(shù)學(xué)習(xí)過(guò)程中去。在計(jì)算思維的培養(yǎng)中，一定要重視學(xué)生學(xué)習(xí)中的遷移應(yīng)用，只有這樣，我們才能無(wú)懼10年后或者20年后世界的更迭。

實(shí)踐中的計(jì)算思維—經(jīng)驗(yàn)分享

魏寧：剛才我們談到了關(guān)于理念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)實(shí)踐中的核心要素，我想問(wèn)一下，對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，各位有沒(méi)有好的經(jīng)驗(yàn)、做法可以和大家分享？

楊偉：我可以和大家分享一個(gè)發(fā)生在我身邊的真實(shí)事例。

我的孩子最近非常喜歡波蘭球動(dòng)漫，看得多了總想自己設(shè)計(jì)劇情，做一個(gè)動(dòng)漫作品，于是就問(wèn)我實(shí)現(xiàn)的方法，但我想動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件不是一時(shí)半會(huì)兒就能學(xué)會(huì)的，也就沒(méi)有特別回應(yīng)。突然有一天晚上，孩子拉我去看他的一個(gè)作品。我驚訝地發(fā)現(xiàn)，孩子居然用很久之前學(xué)過(guò)一點(diǎn)的一款少兒編程軟件制作了一分鐘的動(dòng)漫作品，并且利用其中的錄音模式和翻譯軟件錄制了多種語(yǔ)言之間的對(duì)話，讓整個(gè)影片變得生動(dòng)有趣，最后還用EV錄屏轉(zhuǎn)變成MP4格式的視頻文件，興沖沖地把視頻上傳到了B站上。

在這個(gè)過(guò)程中，孩子沒(méi)有接受任何人的指導(dǎo)和幫助，這給了我一個(gè)很大的啟示：對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，高品質(zhì)的課堂設(shè)計(jì)應(yīng)該是無(wú)形的，有著更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和學(xué)習(xí)方式，更豐富、主動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，更確切的學(xué)習(xí)目標(biāo)和持續(xù)學(xué)習(xí)的可能性。對(duì)教師來(lái)說(shuō)，要從既定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和角色中走出來(lái)，跳出課堂看課堂，跳出教學(xué)看教學(xué)。在這個(gè)無(wú)形的學(xué)習(xí)過(guò)程中，孩子完成了一個(gè)任務(wù)的階段性分解，分析了每個(gè)階段性任務(wù)之間的聯(lián)系與區(qū)別，分別用不同的處理工具和方法逐一進(jìn)行解決，綜合起來(lái)形成較為完善的整體解決方案，最后形成了學(xué)習(xí)成果的輸出。這個(gè)過(guò)程不就是計(jì)算思維的體現(xiàn)嗎？同時(shí)，大家是否感覺(jué)到，它在形式上是不是與“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”高度契合？

魏寧：楊老師分享的是身邊的一個(gè)生動(dòng)例子—孩子自動(dòng)完成了一個(gè)“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”，同時(shí)，這個(gè)過(guò)程本身也體現(xiàn)出了計(jì)算思維的鮮明特征。

楊偉：是的，“將問(wèn)題分解成大小不同的部分，并逐一處理解決，最終進(jìn)行歸納總結(jié)，以解決整體問(wèn)題”，這真的是一種讓人受益匪淺的技能。從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，計(jì)算思維的理論內(nèi)核和項(xiàng)目學(xué)習(xí)策略（PBL）有著天然的近親關(guān)系。我們能否利用這種“關(guān)聯(lián)”合理地設(shè)計(jì)課堂，讓“計(jì)算思維”的培養(yǎng)過(guò)程更好地契合孩子們的學(xué)習(xí)感受呢？

我認(rèn)為，將“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”和“計(jì)算思維培養(yǎng)”結(jié)合在一起，一個(gè)作為課堂模型，一個(gè)作為課堂目標(biāo)，能夠真實(shí)地解決“課程偏重解決末端知識(shí)，而漠視前端學(xué)習(xí)過(guò)程培養(yǎng)”的問(wèn)題。例如，在傳統(tǒng)教學(xué)方式中，孩子們要學(xué)動(dòng)畫(huà)，我們總是習(xí)慣性地直接教授動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)的操作點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)，而忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)這一學(xué)習(xí)活動(dòng)中的學(xué)習(xí)增量部分。而這個(gè)所謂的學(xué)習(xí)增量，就是基于“學(xué)習(xí)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)”這一學(xué)習(xí)活動(dòng)給學(xué)生帶來(lái)的可以拓展、可以遷移的知識(shí)能力體系，也是計(jì)算思維的體現(xiàn)。

魏寧：有沒(méi)有一節(jié)課，是您心目中計(jì)算思維培養(yǎng)的理想課堂的樣子？

楊偉：我曾經(jīng)聽(tīng)過(guò)一節(jié)高中信息技術(shù)全國(guó)優(yōu)質(zhì)課，這節(jié)課的主題是“利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題”。傳統(tǒng)的教學(xué)思路大體是講述利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般過(guò)程，然后將授課重點(diǎn)放到“算法設(shè)計(jì)”和“編程實(shí)現(xiàn)”上，但這節(jié)課授課教師卻別出心裁地將課題定為《文學(xué)作品中的人物影響力計(jì)算—運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題》，僅從題目中，就可以看出課堂設(shè)計(jì)中的項(xiàng)目化元素和計(jì)算思維元素之間的相互交融。

在授課過(guò)程中，教師并沒(méi)有執(zhí)著于“編程實(shí)現(xiàn)”，而是將編程置于計(jì)算思維培養(yǎng)總目標(biāo)下，將教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想從“編程主導(dǎo)”轉(zhuǎn)換到“思維主導(dǎo)”的軌道上來(lái)。

在這節(jié)課的聽(tīng)課筆記中，我總結(jié)了如下要點(diǎn)：①跨學(xué)科的學(xué)習(xí)主題設(shè)計(jì)，凸顯人文領(lǐng)域的數(shù)字化邏輯特征；②數(shù)據(jù)—模型—算法—自動(dòng)化的學(xué)科邏輯，完美且真實(shí)地體現(xiàn)了計(jì)算思維的核心過(guò)程；③教評(píng)一體的整體設(shè)計(jì)，成為對(duì)課堂進(jìn)程的一種總結(jié)和遞進(jìn)；④學(xué)生在潛移默化中完成了計(jì)算思維的滲透式培養(yǎng)，進(jìn)而有了創(chuàng)新意識(shí)以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；⑤通過(guò)引領(lǐng)性的學(xué)習(xí)主題、挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)任務(wù)、持續(xù)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)情境任務(wù)上的遷移應(yīng)用。

如果用幾個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)貫穿以上的聽(tīng)課總結(jié)，應(yīng)該是“項(xiàng)目情境”“模型與算法”“評(píng)價(jià)初識(shí)方案優(yōu)化”“數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)工程思維”以及“深度學(xué)習(xí)促進(jìn)能力遷移”。這些關(guān)鍵詞所描述的不正是“計(jì)算思維”在課堂中的完美表現(xiàn)形式嗎？

魏寧：計(jì)算思維終究是一種思維活動(dòng)，對(duì)于思維的培養(yǎng)，技術(shù)只是外顯的工具，邏輯、思想方法才是本質(zhì)。在義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中，就提出了“身邊的算法”這一學(xué)習(xí)內(nèi)容。如何看待“身邊的算法”的價(jià)值？

武健：計(jì)算思維是一種思維方式，也就是計(jì)算機(jī)科學(xué)家的思維方式，針對(duì)程序設(shè)計(jì)，就是程序員的思維方式，包括對(duì)問(wèn)題的解析、構(gòu)建解決方案及代碼實(shí)現(xiàn)，這些都是最基本的，也是不會(huì)改變的。

而算法，字面意思就是計(jì)算的方法，算法思維與計(jì)算思維是相通的?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中明確提出，“算法是計(jì)算思維的核心要素之一”。從算法的角度來(lái)看，至少應(yīng)該有兩類(lèi)“算法”：一類(lèi)是程序設(shè)計(jì)中的算法，即計(jì)算機(jī)科學(xué)中的抽象的算法；還有一類(lèi)就是生活中的“算法”，也就是問(wèn)題解決的步驟。這兩類(lèi)“算法”的共同點(diǎn)，即本質(zhì)都是一種思想方法。

只不過(guò)，對(duì)于程序設(shè)計(jì)中的算法，我們會(huì)更加直接地通過(guò)命令（語(yǔ)言）的方式操作計(jì)算機(jī)完成任務(wù)，而“身邊的算法”是通過(guò)一系列步驟來(lái)解決問(wèn)題。

通過(guò)“身邊的算法”，可以從貼近學(xué)生的生活實(shí)例入手，面對(duì)更廣泛的問(wèn)題，讓學(xué)生理解算法的含義，通過(guò)采用自然語(yǔ)言、流程圖等方式，也就是通常說(shuō)的“不插電”的方式來(lái)描述算法，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)具有重要的作用。

魏寧：理想中的計(jì)算思維培養(yǎng)的課堂是什么樣的？

武?。豪硐胫械挠?jì)算思維培養(yǎng)的課堂，一定是將技術(shù)與思維統(tǒng)一起來(lái)的課堂。一方面，教學(xué)沒(méi)有離開(kāi)計(jì)算機(jī)工具；另一方面，算法思維、計(jì)算思維在課堂中充分滲入，教學(xué)自然地連結(jié)自然語(yǔ)言和人工語(yǔ)言。

我們一定要牢記，計(jì)算思維是人的思維，雖然在培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)深入研究、理解計(jì)算機(jī)的工作原理，但歸根結(jié)底是在培養(yǎng)人的思維。

與此同時(shí)，計(jì)算思維的培養(yǎng)一定也會(huì)體現(xiàn)四大學(xué)科核心素養(yǎng)的交叉與融合，計(jì)算思維不是孤立存在的。

魏寧：是這樣的，計(jì)算思維是信息科技（技術(shù)）課程提出的四個(gè)核心素養(yǎng)之一，它與其他幾個(gè)核心素養(yǎng)的關(guān)系是怎樣的？當(dāng)我們談到培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維時(shí)，是否也應(yīng)該關(guān)照到其他核心素養(yǎng)，從整體上進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)？

魏小山：在計(jì)算思維的培養(yǎng)上，信息科技（技術(shù)）課程的四大核心素養(yǎng)不能割裂開(kāi)來(lái)。在四大核心素養(yǎng)中，信息意識(shí)是客觀信息活動(dòng)在人腦中的反映，是學(xué)生解決問(wèn)題的初始層；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新強(qiáng)調(diào)人與技術(shù)的關(guān)系，學(xué)生個(gè)體通過(guò)評(píng)估并選用常見(jiàn)的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，它是其他三個(gè)核心素養(yǎng)在學(xué)習(xí)中的具體體現(xiàn)；信息社會(huì)責(zé)任是學(xué)生發(fā)展及其社會(huì)化的必然要求，強(qiáng)調(diào)信息社會(huì)中學(xué)生品性的培育，使學(xué)生在信息道德和責(zé)任擔(dān)當(dāng)層面有所發(fā)展，因而信息社會(huì)責(zé)任是其他三個(gè)核心要素的歸宿；而計(jì)算思維是基礎(chǔ)教育階段信息技術(shù)學(xué)科的本質(zhì)體現(xiàn)，是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的根基。信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會(huì)責(zé)任都有一個(gè)共同點(diǎn)，就是無(wú)法直接培養(yǎng)，都必須依托特定學(xué)科活動(dòng)來(lái)開(kāi)展。而計(jì)算思維是在問(wèn)題解決的活動(dòng)中進(jìn)行培養(yǎng)的，所以，以計(jì)算思維為主線進(jìn)行信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，可以使核心素養(yǎng)的落地具有更好的操作性，在培養(yǎng)計(jì)算思維的同時(shí)，其他核心素養(yǎng)可以滲透其中，與計(jì)算思維一起，支撐起學(xué)科育人的使命。

魏寧：說(shuō)到學(xué)科育人價(jià)值，在計(jì)算思維的培養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)該怎樣體現(xiàn)育人價(jià)值呢？

魏小山：在計(jì)算思維的培養(yǎng)過(guò)程中要有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行使命擔(dān)當(dāng)?shù)臐B透。特別是在當(dāng)前面臨的國(guó)際形勢(shì)下，激發(fā)青少年創(chuàng)新的動(dòng)力，不能單純只靠興趣、好奇心，更要讓其有使命感。熊璋教授在義教信息科技課標(biāo)解讀會(huì)上強(qiáng)調(diào)，站在國(guó)家發(fā)展的高度定位基礎(chǔ)教育，培養(yǎng)有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)?shù)哪軗?dān)起民族復(fù)興大任的時(shí)代新人，貫徹落實(shí)青少年的國(guó)家觀、國(guó)家發(fā)展觀和國(guó)家安全觀，將自主可控、原始創(chuàng)新、國(guó)家安全的理念從小扎根在青少年心中。信息技術(shù)學(xué)科強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的培養(yǎng)，但最終的歸宿和落腳點(diǎn)則是在信息社會(huì)責(zé)任目標(biāo)的達(dá)成上，我們需要強(qiáng)調(diào)信息社會(huì)中學(xué)生品性的培育，使學(xué)生在信息道德及責(zé)任擔(dān)當(dāng)層面有所發(fā)展。

魏寧：今天我們暢談了在信息科技（技術(shù)）課程中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方方面面，感謝三位老師參與討論。讓我們共同預(yù)祝，計(jì)算思維作為學(xué)科核心素養(yǎng)，能夠在未來(lái)的課程發(fā)展中起到越來(lái)越重要的作用，同時(shí)，通過(guò)課程的有效實(shí)施，學(xué)生的計(jì)算思維都能得到真正的發(fā)展。