摘要：計(jì)算思維教育受各界關(guān)注，信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)采用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)提升計(jì)算思維等信息素養(yǎng)。本文結(jié)合具體實(shí)踐過程，對計(jì)算思維的概念及其發(fā)展，以及在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中如何讓項(xiàng)目式學(xué)習(xí)促進(jìn)計(jì)算思維發(fā)展進(jìn)行了梳理和辨析，并通過呈現(xiàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵過程，探討發(fā)展計(jì)算思維的教學(xué)途徑和方式。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);計(jì)算思維;信息素養(yǎng)

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）05-0005-03

根據(jù)計(jì)算思維發(fā)展的研究，1980年前的國際數(shù)學(xué)期刊中曾出現(xiàn)了“計(jì)算思維”。由于數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)的基本邏輯，計(jì)算機(jī)的發(fā)明本質(zhì)就是拓展人類的數(shù)學(xué)能力，所以數(shù)學(xué)學(xué)科和計(jì)算機(jī)共同生長了半個(gè)多世紀(jì)。1980年，麻省理工學(xué)院的西摩·帕爾特教授第一次在“計(jì)算機(jī)”背景下提出“計(jì)算思維”。2006年，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授認(rèn)為，“計(jì)算思維”是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本理念、技術(shù)、方法，解決現(xiàn)實(shí)問題的一種思維活動(dòng)。2008年，周以真教授進(jìn)一步指出計(jì)算思維是一種分析思維，在不同階段、面向不同問題、確定不同策略等方面包含了數(shù)學(xué)思維、工程思維、科學(xué)思維及其他思維活動(dòng)。2011年她又進(jìn)一步闡明，計(jì)算思維是“一個(gè)形成問題和制定問題解決方案的思考過程，這些解決方案所采用的形式是一種能夠通過信息加工代理有效執(zhí)行的表達(dá)形式”?？梢钥闯?，計(jì)算思維不僅是多種思維的綜合應(yīng)用，還是計(jì)算機(jī)的綜合應(yīng)用和計(jì)算機(jī)環(huán)境的創(chuàng)新應(yīng)用。計(jì)算思維經(jīng)歷近80年的發(fā)展，跨越了數(shù)學(xué)學(xué)科，跨越了計(jì)算機(jī)學(xué)科，與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維共同組成人類三大科學(xué)思維。

● 計(jì)算思維教育

1.計(jì)算思維教育現(xiàn)狀

從規(guī)?；瘉砜?，隨著2006年“計(jì)算思維”概念的正式提出，計(jì)算思維教育受到了各國教育界的高度重視。在國內(nèi)，在義務(wù)教育領(lǐng)域，由于國家課程標(biāo)準(zhǔn)中沒有信息技術(shù)學(xué)科，筆者對比了《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》試行版（2012年）和修訂版（2017年），試行版描述了計(jì)算思維的相關(guān)內(nèi)容，并沒有提出“計(jì)算思維”教育，而修訂版不僅明確提出培養(yǎng)計(jì)算思維，還提供了具體內(nèi)容和目標(biāo)。這種變化來源于信息技術(shù)學(xué)科發(fā)展的必然趨勢，源于普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布以及江蘇作為教育和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)自我發(fā)展的需要。

從教育教學(xué)來看，新的理念、新的課標(biāo)、新的教材支撐著中小學(xué)信息技術(shù)課堂的全面改革，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)為主的教學(xué)方式正被應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的課堂中，計(jì)算思維等信息素養(yǎng)正體現(xiàn)在具體的一個(gè)個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)、任務(wù)和項(xiàng)目中。

2.計(jì)算思維教育存在的問題

根據(jù)文獻(xiàn)研究，劉敏娜等認(rèn)為：計(jì)算思維教育內(nèi)容邊界不清，層次不明;學(xué)習(xí)結(jié)果評價(jià)重計(jì)算原理，輕思維技能;課堂環(huán)境下的實(shí)證研究亟待加強(qiáng);缺乏在人文學(xué)科領(lǐng)域中的研究;急需提升教師的計(jì)算思維教學(xué)能力……張進(jìn)寶等認(rèn)為：課程與教學(xué)難成體系;實(shí)踐與研究脫節(jié)難克服……

● 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)賦能計(jì)算思維教育

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出：計(jì)算思維是指個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。在利用計(jì)算思維思考、分析、解決問題的過程中所表現(xiàn)出“形式化”“模型化”“自動(dòng)化”“系統(tǒng)化”，也是對計(jì)算思維兩大核心特征——2A（Abstraction抽象和Automation自動(dòng)化）的具體化和豐富。

1.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為計(jì)算思維發(fā)展提供全面支撐

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是讓學(xué)生參與到基于項(xiàng)目的探究中學(xué)習(xí)，其過程是引導(dǎo)學(xué)生針對一個(gè)真實(shí)的情境，提問和精煉問題、進(jìn)行觀點(diǎn)爭辯、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)步驟或?qū)嶒?yàn)、收集及分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、與他人交流自己的觀點(diǎn)和結(jié)論、提出新問題以及創(chuàng)作作品等。因此，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是真實(shí)的學(xué)習(xí)、解決實(shí)際問題的學(xué)習(xí)、多種思維混合活動(dòng)的學(xué)習(xí)，其目標(biāo)和計(jì)算思維一致。

2.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)促進(jìn)計(jì)算思維發(fā)展的具體策略

（1）真實(shí)情境映射出的信息社會生活性策略

預(yù)設(shè)情境是常見的教學(xué)方法，但傾向于為教育目標(biāo)預(yù)設(shè)，甚至在教學(xué)中過分依賴教育目標(biāo)，忽視思維的發(fā)展。而真實(shí)情境不只是情境的創(chuàng)設(shè)，而是真實(shí)情境中的綜合境況，更能聯(lián)系生活實(shí)際激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)。例如，創(chuàng)造一個(gè)解決某問題的裝置，可以網(wǎng)上購置（借用等非創(chuàng)造）、應(yīng)用零件創(chuàng)造。雖然我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)是創(chuàng)造，但不能忽略非創(chuàng)造類的思維活動(dòng)，因?yàn)樗彩墙鉀Q真實(shí)問題的方法之一，甚至是最直接高效的方式。所以，解決現(xiàn)實(shí)問題往往有多種角度，每個(gè)角度可能還有多種方案。教師需要抓住每個(gè)可能發(fā)展計(jì)算思維的良機(jī)，也許花費(fèi)不長時(shí)間，但不能缺失。

（2）驅(qū)動(dòng)性問題映射出的信息技術(shù)工具性策略

驅(qū)動(dòng)性問題是覆蓋項(xiàng)目目標(biāo)、連接項(xiàng)目各活動(dòng)的總問題，能組織、驅(qū)動(dòng)和維持活動(dòng)、探究與教學(xué)。信息技術(shù)工具并不只是指處理信息的工具，還體現(xiàn)在思維的工具性、活動(dòng)的工具性、創(chuàng)造的工具性、評估的工具性上。例如，在提出實(shí)施方案時(shí)應(yīng)用思維導(dǎo)圖工具，體現(xiàn)思維的邏輯和組織;而應(yīng)用社交軟件組織線上線下活動(dòng)，體現(xiàn)活動(dòng)的組織和開展;在解決具體的數(shù)據(jù)問題時(shí)，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，類似抽象的事物，如溫度、速度、亮度等進(jìn)行創(chuàng)造;在進(jìn)行項(xiàng)目評估時(shí)，仍可采用不同軟件收集數(shù)據(jù)，研究分析。信息技術(shù)工具性策略實(shí)現(xiàn)了對問題元素的“形式化”，不同元素“形式化”的組合在本項(xiàng)目中逐步形成“模式化”，當(dāng)然“形式化”和“模式化”還有更豐富的內(nèi)涵。

（3）項(xiàng)目實(shí)施映射出的解決方案系統(tǒng)性策略

項(xiàng)目實(shí)施是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的主要過程，不僅要體現(xiàn)技能的提升，更要在計(jì)算思維發(fā)展上有新突破。不能把計(jì)算思維局限于編程、算法，要嘗試體現(xiàn)“自動(dòng)化”和“系統(tǒng)化”。解決方案一般包括多個(gè)子項(xiàng)目，若要把這些子項(xiàng)目聯(lián)系起來，就要把不同“形式化”的元素進(jìn)行編碼、計(jì)算，能按一定邏輯正確執(zhí)行，這就完成了“自動(dòng)化”，多個(gè)任務(wù)的“自動(dòng)化”在項(xiàng)目中就形成了初步的“系統(tǒng)化”。結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性建構(gòu)知識、提高能力、發(fā)展思維。

（4）項(xiàng)目評價(jià)映射出的作品模型化策略

在常見的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，作品成型階段注重的是作品的功能是否完整、設(shè)計(jì)是否科學(xué);通過分享演示、反思活動(dòng)來進(jìn)行螺旋提升，聚焦仍舊是項(xiàng)目本身。而從計(jì)算思維教育角度來看，在解決問題的過程中，需要形成方案，這個(gè)方案不是項(xiàng)目本身，而是映射到生活中的同類問題中。教師可根據(jù)本項(xiàng)目中計(jì)算思維發(fā)展的空間，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)提煉、抽象，提出解決同類問題的基本方案或模式。把“形式化”和“模型化”提高一個(gè)層級，如未知事物的檢測、未知風(fēng)險(xiǎn)的檢測與預(yù)防等。

● 關(guān)于計(jì)算思維教育的思考

1.計(jì)算思維教育需要進(jìn)一步豐富

信息素養(yǎng)的培養(yǎng)與發(fā)展自始至終伴隨著學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展。新修訂的普通高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中均包含了應(yīng)用信息技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。我們有理由相信，隨著項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)在各學(xué)科中的開展，以及信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算思維教育的內(nèi)涵和外延會更加豐富，而學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展還有待于全體教育工作者的共同努力，這也對教師提出了更高要求。

2.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)價(jià)值需要進(jìn)一步挖掘

上海市教委出臺的《義務(wù)教育項(xiàng)目化學(xué)習(xí)三年行動(dòng)計(jì)劃（2020—2022年）》提出，以培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題能力為主要目的的“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”將會成為教育的“新常態(tài)”。這是一種以創(chuàng)造性問題解決能力為導(dǎo)向，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)踐和研究為著力點(diǎn)，以活動(dòng)項(xiàng)目、學(xué)科項(xiàng)目、跨學(xué)科項(xiàng)目為載體的全新教學(xué)方式變革。當(dāng)前，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在信息技術(shù)環(huán)境中廣泛應(yīng)用，信息技術(shù)的參與將帶動(dòng)計(jì)算思維等信息素養(yǎng)的發(fā)展，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)也將賦能計(jì)算思維教育高水平發(fā)展。

3.計(jì)算思維的評價(jià)需要進(jìn)一步探索

國際教育技術(shù)協(xié)會（ISTE）將計(jì)算思維劃分為創(chuàng)造力、算法思維、批判性思維、問題解決、合作及交流技能，認(rèn)為計(jì)算思維能同時(shí)反映以上五種技能，這些技能在相互聯(lián)系、共同作用時(shí)，就體現(xiàn)了計(jì)算思維水平。白雪梅、顧小清等在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了量表，以1015名中國中學(xué)生為研究樣本收集數(shù)據(jù)并研究。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，該計(jì)算思維量表具有良好的結(jié)構(gòu)效度和信度，可以用來測量中國K12階段學(xué)生的計(jì)算思維水平，但一線教師更愿意對照國家課程標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)方式來進(jìn)行?？梢钥闯?，教育者對評價(jià)的立場不同、功能不同，采用的方式也不同，所以還需要更多教育專家、教師繼續(xù)探索。

4.計(jì)算思維教育需要時(shí)代特征和全球視野

北京大學(xué)李曉明教授曾強(qiáng)調(diào)：計(jì)算思維應(yīng)當(dāng)作為通識教育的一部分，這樣才能讓我們更好地理解現(xiàn)在的信息社會。這些“理解”，不是實(shí)用性，而是基礎(chǔ)性。因此，筆者認(rèn)為，信息技術(shù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的驅(qū)動(dòng)問題、真實(shí)情境、合作、線上線下、分享等特征或過程為計(jì)算思維教育注入了生命力，讓學(xué)生更真實(shí)地理解信息社會。計(jì)算思維作為科技人才創(chuàng)造力的重要標(biāo)志，必將為實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)提供重要保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙健.基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)：原理、設(shè)計(jì)與組織[EB/OL].http： //library.ttcdw.com/libary/jygl/jc/jiaoxueguanli/150370.html.

[2]李鋒.深入理解高中信息技術(shù)四大核心素養(yǎng)[EB/OL].https：//www.docin.com/p-2570744250.html.

[3]劉敏娜，張倩葦.國外計(jì)算思維教育研究進(jìn)展[J].開放教育研究，2018（02）.

[4]張進(jìn)寶.計(jì)算思維教育：概念演變與面臨的挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2019（06）.

[5]夏雪梅.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)施策略[J].湖北教育，2019（10）.

[6]湯蓉.指向計(jì)算思維的過程性評價(jià)量規(guī)設(shè)計(jì)策略研究[J].中國信息技術(shù)教育，2021（23）.

[7]白雪梅，顧小清.K12階段學(xué)生計(jì)算思維評價(jià)工具構(gòu)建與應(yīng)用[J].中國電化教育，2019（10）.

本文系江蘇省管雪沨網(wǎng)絡(luò)名師工作室、江蘇省“十四五”教育規(guī)劃課題“小學(xué)人工智能教育的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)體系建構(gòu)和實(shí)施策略研究”（編號：D/2021/2/148）階段性成果。

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