觀念的轉(zhuǎn)變：從算法到思維

武健 佟燕文

改革開放40年，我國的信息技術(shù)教育從無到有，不斷發(fā)展壯大，走出了一條不平凡的道路。以史為鏡，可以正“衣冠”，看到我們走過來的路，就能更好地找到未來要走的路，這是我們必須要做到的。作為信息技術(shù)教育的一名老兵，從一線教師的角度回顧過往，把幾條看法寫出來，為大時(shí)代留下一點(diǎn)印記，以供同行參考吧。

從文化論到工具論

我是1989年畢業(yè)就開始教計(jì)算機(jī)課的。當(dāng)年用的是LASER310，教的是BASIC語言。不用選擇，機(jī)器里只有這種語言。當(dāng)時(shí)人說，學(xué)好計(jì)算機(jī)語言，能夠“人—機(jī)對(duì)話”才能適應(yīng)未來的計(jì)算機(jī)時(shí)代。

當(dāng)了幾年老師后，才知道這是受到“計(jì)算機(jī)文化論”影響。1981年在瑞士洛桑的第三次世界計(jì)算機(jī)教育大會(huì)上，前蘇聯(lián)學(xué)者伊爾肖夫首次提出：“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言是第二文化”。這個(gè)觀點(diǎn)引起巨大反響。根據(jù)我國代表的建議，1982年教育部做出決定：在清華、北大和北師大等5所大學(xué)的附中試點(diǎn)開設(shè)BASIC語言選修課，后來逐步擴(kuò)展。這就是我國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育的起源。

我校是北京東城區(qū)較早開設(shè)計(jì)算機(jī)課的學(xué)校。開始是BASIC語言，1991年更換為中華學(xué)習(xí)機(jī)后變更為LOGO語言。教學(xué)的核心是語句、命令，如何用命令、語句來控制計(jì)算機(jī)，也就是用計(jì)算機(jī)語言來完成“人機(jī)對(duì)話”。不過隨著教學(xué)時(shí)間的延長，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，命令、語句控制計(jì)算機(jī)實(shí)際上是低層級(jí)的。所以，逐步往編程方向發(fā)展。隨著教研的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了算法教學(xué)的重要性。計(jì)算機(jī)教學(xué)在沿著“命令、語句——程序設(shè)計(jì)——算法”這個(gè)方向逐步深入。

當(dāng)年呂品、郭善渡、周美瑞等老師在不同級(jí)別的教研活動(dòng)中所強(qiáng)調(diào)的“算法思維”影響了相當(dāng)一批教師。

1995年前后出現(xiàn)多媒體計(jì)算機(jī)。隨著多媒體計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，教師也開始領(lǐng)會(huì)新思路：未來社會(huì)要普及微機(jī)，更多的人是在“用”計(jì)算機(jī)。于是，開始由掌握編程向計(jì)算機(jī)操作轉(zhuǎn)向。核心觀念由“文化論”向“計(jì)算機(jī)工具論”轉(zhuǎn)變。這是聯(lián)合國教科文組織的專員提出的，得到了領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)同，所以逐步推廣。與計(jì)算機(jī)課改變同步發(fā)生的是學(xué)校里逐步展開了CAI（計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)），計(jì)算機(jī)逐步被應(yīng)用到學(xué)校的各種工作中。

轉(zhuǎn)變對(duì)于一線老師來說是件挺好的事情。用計(jì)算機(jī)能做的事情越來越多，自己也增加了很多業(yè)務(wù)。除了上課外，還有打字、做課件等，學(xué)校也開始考慮專設(shè)計(jì)算機(jī)教師崗位了。

從程序設(shè)計(jì)到計(jì)算機(jī)操作，教學(xué)內(nèi)容的變化得到了學(xué)生的喜歡。學(xué)生喜歡、有興趣上課，教師也就挺高興的。只是想起程序設(shè)計(jì)與算法，心里就略有些遺憾。

回顧計(jì)算機(jī)課的教學(xué)發(fā)展，幾乎有個(gè)10年發(fā)展規(guī)律一說。從1981年開始到大約1991年左右是發(fā)展期。課程從無到有，以計(jì)算機(jī)語言教學(xué)為主。從1992年到2000年左右是發(fā)展變化期。課程進(jìn)入的學(xué)校越來越多，指導(dǎo)思想從“文化論“轉(zhuǎn)變到”工具論”，教學(xué)內(nèi)容也逐步向計(jì)算機(jī)操作轉(zhuǎn)變。

兩論的分合

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展越來越快，計(jì)算機(jī)/信息技術(shù)課程也迅速發(fā)展著。從無到有、擴(kuò)展到更多學(xué)校、逐步進(jìn)入到全國、教研的展開并逐步走向正規(guī)化，都促進(jìn)著課程的發(fā)展。教學(xué)內(nèi)容從編程到計(jì)算機(jī)工具的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的文字處理、圖像處理……的確是當(dāng)時(shí)大眾應(yīng)用計(jì)算機(jī)的基本軟件，符合當(dāng)時(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用要求。當(dāng)然也有人提出一些遺憾。有些老師在問，原來的程序設(shè)計(jì)、算法教學(xué)就這樣拋棄了嗎？還真有些可惜了。

隨著教師規(guī)模增大，教研的逐步正規(guī)化，對(duì)于工具應(yīng)用進(jìn)行反思，形成了不同的思考。

2003年第一次在《中國信息技術(shù)教育》雜志中所述“生活算法”即是這樣的思路。初始的意圖很簡單，計(jì)算機(jī)操作是需要按步驟進(jìn)行的，可以看成一種“程序”；這種程序面對(duì)問題解決，體現(xiàn)著算法。掌握問題解決的“算法”的過程就是掌握規(guī)律的過程。素養(yǎng)與計(jì)算機(jī)操作，兩者并不矛盾，是一種統(tǒng)一。像使用Word是有自己基本固化的方法與步驟、模式與規(guī)則的。后者就是另類的“算法”，是針對(duì)使用計(jì)算機(jī)工具解決生活、工作問題的方法的方法。

人機(jī)交互的基本原理也是這樣的。操作計(jì)算機(jī)的微動(dòng)作構(gòu)成了基本操作，操作中的方法組合成過程……逐步向上有著“操作算法”。

這種思路，實(shí)際上是中國計(jì)算機(jī)教育前輩呂品、郭善渡、周美瑞等老師的“算法思維”的變式。同時(shí)也是在落實(shí)工具論指導(dǎo)下的計(jì)算機(jī)操作過程中融合文化論的嘗試。

從計(jì)算機(jī)到信息技術(shù)

對(duì)一線教師影響最大的，是2000年《中小學(xué)信息技術(shù)教育綱要》的發(fā)布。課程名稱從“計(jì)算機(jī)”課改為“信息技術(shù)”。

這已經(jīng)不簡單是名字的變化，后面還包括著課程的理念、思想、內(nèi)容、教學(xué)方法等的變化。這些都是需要廣泛宣傳的。如同當(dāng)年小學(xué)自然課改名成為“科學(xué)課”。很多老師都能夠明白緣由：“科學(xué)”范疇更廣，同時(shí)還指向科學(xué)的方法與過程，是“自然課”的升級(jí)。但是可惜的是，“信息技術(shù)”缺了這樣一場大討論。

當(dāng)年的我們對(duì)于“信息技術(shù)”一詞并不太理解。還會(huì)經(jīng)常隨口說到“電腦課”“微機(jī)課”或者“計(jì)算機(jī)課”。甚至到了今天，很多一線老師還不能明確“計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer Technology）” 和“信息技術(shù)（Information Technology）”“計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer Science）”和“信息科學(xué)（Information Science）”之間的區(qū)別。

2000年前后，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大普及。從撥號(hào)上網(wǎng)逐步發(fā)展到百兆、千兆光纖入網(wǎng)。信息技術(shù)課的內(nèi)容也得到了實(shí)效發(fā)展。十年間，主要教學(xué)從開關(guān)機(jī)、使用鼠標(biāo)這些簡單計(jì)算機(jī)操作向網(wǎng)絡(luò)獲取信息、技術(shù)的綜合應(yīng)用方向快速發(fā)展。雖然還有著疑惑，但是發(fā)展的主題，歸納到底就是“轉(zhuǎn)變”。

教學(xué)中也逐步由計(jì)算機(jī)操作向著技術(shù)應(yīng)用發(fā)展，同樣的教學(xué)有著不同的演變。課程中“計(jì)算機(jī)”與“信息技術(shù)”在不同階段交織著，很像知、行的研究。從知先行后、行先知后的理解，到知難行易、知易行難的討論……最終提出了“知行合一”。知與行是對(duì)立、統(tǒng)一的關(guān)系。在信息技術(shù)課中，工具論所代表著的“計(jì)算機(jī)操作—計(jì)算機(jī)工具—計(jì)算機(jī)技術(shù)”等觀點(diǎn)，與文化論代表“信息—問題解決—信息素養(yǎng)”也在逐步統(tǒng)一。

周以真教授在2008年提出的“計(jì)算思維”更是這種思想的延伸。以問題解決為主要目標(biāo)，以計(jì)算機(jī)的思維方式為主要依靠更是工具論與文化論的統(tǒng)一。

當(dāng)代，需要特別注意的是“計(jì)算思維”（Computational Thinking for Everyone）的外延，是計(jì)算機(jī)思維還是計(jì)算思維。他山之石可以攻玉。思維水平的提升不僅僅是程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)算法才能達(dá)到。生活中問題解決的算法也是促進(jìn)思維水平發(fā)展的重要方面，更是基礎(chǔ)教育的培養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)生思維水平提升后最終要落回到生活。

從信息技術(shù)到信息素養(yǎng)

我們主要的時(shí)間耽誤在“信息”定義上了，多年在這里打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。據(jù)彭紹東老師專著《信息技術(shù)教育學(xué)》里統(tǒng)計(jì)過，定義有近200種之多?！靶畔ⅰ倍x不清晰，則再討論“信息素養(yǎng)”總有在沙灘上蓋樓的感覺。

核心概念的模糊造成了課程幾個(gè)基本的問題在一線教師理解中的混亂。是“信息”還是“計(jì)算機(jī)”的問題擴(kuò)展開來就是，核心是培養(yǎng)計(jì)算機(jī)操作（或者編程）技能還是提升人的信息獲得、加工、處理、傳遞、應(yīng)用的能力？在一線教師中擴(kuò)展成了很多問題。

研究“信息”定義的困局，可能不在教育界、課程研究者的身上。后來，在與柳棟、魏寧等同伴的交流及與中國信息科學(xué)家溝通中發(fā)現(xiàn)，對(duì)信息定義最清晰的是鐘義信教授。其代表作《信息科學(xué)原理》2004年才完成較大改版的第4版。那個(gè)時(shí)代剛開始在大學(xué)中逐步展開。

雖然研究有困難，信息技術(shù)課在十幾年前就提出“信息素養(yǎng)”，無疑是非常超前的。不僅說明課程研究者的遠(yuǎn)見，也說明了信息技術(shù)課程更早地關(guān)注為將來培養(yǎng)人才。到了今天，從經(jīng)合組織的PISA和從國家層面的核心素養(yǎng)角度來看，甚至從各學(xué)科的國家課程標(biāo)準(zhǔn)中來看，信息素養(yǎng)都占有重要位置。

落實(shí)到課程的教學(xué)活動(dòng)中，則需要在具體的情境中提出開放性的任務(wù)與活動(dòng)。其中對(duì)學(xué)習(xí)者的思維水平有著更高的要求。信息素養(yǎng)不僅包括利用信息工具和信息資源的能力，還包括選擇獲取識(shí)別信息、加工處理傳遞信息并創(chuàng)造信息的能力。將工具操作、技術(shù)應(yīng)用放到更廣泛的基礎(chǔ)上去思考，對(duì)于學(xué)習(xí)者的要求會(huì)更高。

當(dāng)今課程變化

“電腦課（編程）—計(jì)算機(jī)—信息技術(shù)—信息科技”，總覺得課程是沿著這個(gè)發(fā)展方向不斷地轉(zhuǎn)變。義務(wù)教育階段的“綱要”雖然很多年沒變了，但課程總是不斷地隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。發(fā)展中可以看到螺旋上升的趨勢，如今的信息技術(shù)課有了更多的元素，加入了單片機(jī)、機(jī)器人、移動(dòng)設(shè)備、VR編程……這些內(nèi)容的不斷增加使課程內(nèi)容越來越豐滿、豐富。

尤其是對(duì)STEM的學(xué)習(xí)。小學(xué)課程也越來越靠近當(dāng)年教育部給信息技術(shù)課的定位。信息技術(shù)與研究性學(xué)習(xí)等是“綜合實(shí)踐課”中的組成部分。而綜合實(shí)踐課中強(qiáng)調(diào)的是“綜合”，是“實(shí)踐”——真實(shí)生活中的問題解決。

如果從“算法—思維”的角度看，計(jì)算機(jī)編程、單片機(jī)等專業(yè)技術(shù)、操作計(jì)算機(jī)工具解決問題的步驟方法與背后的算法相輔相成，構(gòu)成了一個(gè)整體。同時(shí)也是一種“文化論”和“工具論”的統(tǒng)一。信息科學(xué)、信息技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)的。信息技術(shù)課程也應(yīng)當(dāng)是這樣。能通過多種形式，包括計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)的使用來提升人的信息素養(yǎng)。

如果從發(fā)展上看，信息技術(shù)課的工具論和文化論像DNA中的雙螺旋一樣，與課程發(fā)展一致，不斷升華。

發(fā)展過程中，有些過程是必然的，但有些事件需要特別反思。有人說，無論文化論還是工具論在不同階段都起到重要影響作用，但它們都是國外專家、學(xué)者提出的，理論認(rèn)同后，再由政府部門推動(dòng)、學(xué)校逐步落實(shí)……今天再看，從一條簡要的理論到全國全面落實(shí)，其中推進(jìn)的動(dòng)因、條件、背景、影響等都需要進(jìn)一步推敲。

注：2018年，張進(jìn)寶、姬凌巖老師在《電化教育研究》第5期刊發(fā)了文章《中小學(xué)信息技術(shù)教育定位的嬗變》。文章對(duì)信息技術(shù)教育發(fā)展歷史的梳理與回顧，引發(fā)筆者的感觸與思考，在改革開放40周年暨《中小學(xué)信息技術(shù)教育》雜志創(chuàng)刊200期之際，以此文作為回應(yīng)

參考文獻(xiàn)

張進(jìn)寶，姬凌巖. 中小學(xué)信息技術(shù)教育定位的嬗變[J]. 電化教育研究，2018（5）.

李樂山. 人機(jī)界面設(shè)計(jì)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009.

彭紹東. 信息技術(shù)教育學(xué)[M]. 長沙：湖南師范大學(xué)出版社，2004.