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計(jì)算思維:面向智能時(shí)代的基本思維

發(fā)布時(shí)間:2021-06-03 作者:于曉雅 來源:中國教育新聞網(wǎng)-《中國民族教育》雜志

真實(shí)世界里,計(jì)算技術(shù)早已無處不在,譬如化身小芯片嵌入我們生活方方面面的計(jì)算性能,每日產(chǎn)生上億信息的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。面對(duì)全新的未來智能世界,人類需要全新的思維方式,使我們能夠看透技術(shù)本質(zhì),以創(chuàng)造性的、深思熟慮的和適當(dāng)?shù)姆绞嚼斫夂褪褂眠@些技術(shù)。計(jì)算思維(Computing Thinking, CT),作為運(yùn)用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)及其他信息處理代理有效執(zhí)行人類構(gòu)造和表述問題的思維過程,不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家和數(shù)字工程師的專業(yè)興趣,而且跨越各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,必然成為這個(gè)時(shí)代最基本的思維方式。

計(jì)算思維是數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程和技術(shù)(STEM)的融合體。計(jì)算思維傳承于數(shù)學(xué)算法思維,要求對(duì)于問題能夠產(chǎn)生形式化的描述和定義;計(jì)算強(qiáng)調(diào)對(duì)信息的變換,而不是簡(jiǎn)單的信息發(fā)現(xiàn)、分類、存儲(chǔ)或通信;計(jì)算思維具有明顯的工程技術(shù)性質(zhì),不僅需要描述解決一個(gè)問題的方法,更要求有讓一臺(tái)計(jì)算機(jī)真正解決這個(gè)問題的實(shí)踐方案。計(jì)算思維已經(jīng)成為科學(xué)研究領(lǐng)域繼理論和實(shí)驗(yàn)研究之后的第三種范式。

計(jì)算思維教育的提出,是因?yàn)橛?jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的出現(xiàn),改變了人類問題解決的觀念、思維和實(shí)踐。在教育領(lǐng)域,我們也需要作出改變,讓我們的學(xué)生能夠具備這種計(jì)算思維,能夠參與和設(shè)計(jì)技術(shù),為在這個(gè)全新的時(shí)代工作、生活、娛樂做準(zhǔn)備。

基礎(chǔ)教育領(lǐng)域高度重視和關(guān)注計(jì)算思維培養(yǎng)。美國下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)(NGSS)將計(jì)算思維確定為科學(xué)與工程八項(xiàng)關(guān)鍵實(shí)踐之一,是所有K-12年級(jí)學(xué)生在課堂上進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)必不可少的一部分(NGSS Lead States 2013)。英國專門開設(shè)“計(jì)算”課程,提出培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。澳大利亞于2012年將數(shù)字素養(yǎng)明確地歸入中小學(xué)生基本能力要求。新加坡于2014年倡導(dǎo)的“編碼@新加坡政府”(CODE@SG)項(xiàng)目中亦提出,將計(jì)算思維發(fā)展為一項(xiàng)全民能力。芬蘭的課程從一年級(jí)開始就將編碼作為一項(xiàng)強(qiáng)制性的跨課程主題。日本、韓國也針對(duì)計(jì)算能力和計(jì)算思維培養(yǎng)出臺(tái)各項(xiàng)政策。我國也出臺(tái)了本科、高中計(jì)算思維培養(yǎng)的相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn),義務(wù)教育階段的編程和計(jì)算思維培養(yǎng)進(jìn)入深度試水期。隨之而來的是教育實(shí)踐層面的眾多問題,例如:“教師需要在多大程度上理解和掌握計(jì)算思維,才能幫助學(xué)生發(fā)展計(jì)算思維能力和技能?”“將計(jì)算思維整合到X領(lǐng)域中是否會(huì)提高X領(lǐng)域的學(xué)習(xí)能力?”以及“將計(jì)算思維融入X領(lǐng)域是否能提高計(jì)算機(jī)科學(xué)的學(xué)習(xí)?”等,對(duì)于思維的評(píng)估也遇到了很多挑戰(zhàn),對(duì)于這些問題的探索和挑戰(zhàn)的應(yīng)對(duì)策略思考將有助于將計(jì)算思維整合到K-12學(xué)科領(lǐng)域。

無論是從具象實(shí)踐還是抽象思維的視角,計(jì)算思維本身就具有思維和實(shí)踐的雙重跨學(xué)科性,對(duì)于中小學(xué)校和教師而言,如何以創(chuàng)造性、跨學(xué)科的方式培養(yǎng)計(jì)算思維是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性的工作??紤]到技術(shù)變革的加速,以及它對(duì)我們的生活和世界的巨大影響,這是一個(gè)迫切需要關(guān)注和解決的問題。

于曉雅,博士,副教授,北京教育學(xué)院創(chuàng)客教育研究中心主任,綜合課程教研室主任。研究方向?yàn)橹行W(xué)信息技術(shù)教育、STEM和創(chuàng)客教育、人工智能和教師專業(yè)發(fā)展等。(《中國民族教育》雜志2021年第6期)

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