信息技術教育創(chuàng)新

Mitchel Resnick 任友群

2018年8月20日下午兩點，“信息技術教育創(chuàng)新中美專家深度對話”大型報告會在華東師范大學隆重舉行。本次報告會有幸邀請了美國Mitchel Resnick教授和華東師范大學任友群教授。兩位專家以深度對話的形式現(xiàn)身，這在信息技術教育領域引起了強烈反響。本次報告會的會場座無虛席，且頻頻加座，還有2300余名信息技術教研員、教師以及STEM和創(chuàng)客教育從教者通過網(wǎng)絡直播形式在線收看整場報告會。Mitchel Resnick教授作為Scratch的創(chuàng)始人，為大家重點介紹了Scratch帶給教育創(chuàng)新的突破與革新。Scratch是一款由美國麻省理工學院研發(fā)的少兒編程工具，其模塊化編程的優(yōu)勢允許學生不需要認識英文單詞也不需要識記復雜代碼語法就可以進行編程。任友群教授作為高中信息技術課程標準修訂專家組組長，為聽眾解讀了新版高中信息技術課程標準的內涵、要求與背景，同時也明晰了高中信息技術課程標準背景下有效開展信息技術課程改革的要求和潛在問題思考。本文對報告會中的交流和匯報進行匯總整理，以問答的方式為讀者梳理兩位專家的主要觀點，從數(shù)字時代下人才的培養(yǎng)新要求、Scratch的發(fā)展和教育理念以及我國信息技術課程標準的內涵和新要求三個方面逐一介紹。

● 數(shù)字時代下人才培養(yǎng)的新要求

數(shù)字時代，我們需要培養(yǎng)什么方面的人才？

Mitchel教授：目前學生們大多數(shù)能夠非常出色地考試，他們擁有非常出眾的應試能力，我們可以稱這些學生為“A型”學生。但為了迎合信息時代的發(fā)展，我們更需要“X型”的學生?！癤型”學生不拘泥于課堂上老師講授的知識，而是具有主動探索的學習精神。我認為“X型”學生才能在日新月異的社會中不斷地適應社會并為社會做貢獻。當今社會，創(chuàng)新能力是學生特別需要的，創(chuàng)新能力也是學生應對未來更多未知挑戰(zhàn)的必備思維技能。因此在數(shù)字時代，學生需要具備巧妙利用信息技術手段不斷地提升創(chuàng)新創(chuàng)造力的能力。我們的視野不能僅停留在培養(yǎng)考試型人才上，而要放眼未來，聚焦培養(yǎng)具備探索精神和創(chuàng)新思維的綜合型“X型”人才。這也是我們Scratch團隊一直致力于研究探索的教育課題。

任教授：信息科技的快速發(fā)展和普及充分激發(fā)了全社會的創(chuàng)新活力和動力，同時也讓這一代的學生成為典型的“數(shù)字土著”。相比20世紀七八十年代出生的“數(shù)字移民”，這一代學生正經(jīng)歷著信息技術對社會的巨大改變。一個比較恰當?shù)谋扔魇?，現(xiàn)在的學生已經(jīng)從十年前河邊喝水的“?！卑l(fā)展成為當今在水里自由自在玩耍的“魚”?？梢姮F(xiàn)在的學生已無法脫離信息技術構成的社會環(huán)境，信息技術相關技能已經(jīng)成為新一代學生必不可少的核心能力。綜合Mitchel教授的觀點，現(xiàn)在的人才需要具備感知信息技術優(yōu)勢的高敏感度，以及不斷深化利用信息技術開展實踐與創(chuàng)新的能力。

● Scratch的發(fā)展和教育理念

1.從Logo到Scratch在哪些方面產(chǎn)生了變化？

Mitchel教授：從Logo到Scratch，我們自上而下的宗旨是不變的，即為學生搭建一個培養(yǎng)創(chuàng)新型思維的平臺。為了達到這樣的目的，Scratch做了三點改變：第一，在編程的形式上面，Logo是以純代碼的形式進行編程，而Scratch則以模塊化編程的方式方便更多學生上手學習編程；第二，隨著時代的發(fā)展，Scratch可以將不同的媒體和材料導入進來，創(chuàng)造更多個性化的項目，增加了平臺本身的拓展性和包容性，也提升了項目的觀賞性和功能的多樣性，這個是Logo語言所不支持的；第三個，隨著技術的進步，Scratch創(chuàng)建了在線交流與分享社區(qū)，學生可以和社區(qū)的其他的成員進行作品的分享和交流，擴展社交圈子，與更多熱愛創(chuàng)意的人進行創(chuàng)意火花的碰撞。

2.Scratch是國際上享有盛譽的少兒編程平臺，Mitchel教授作為該項目的創(chuàng)始人，在Scratch設計過程中秉持了哪些教育理念呢？

Mitchel教授：在Scratch設計過程中我們始終堅持“4P”原則，即Projects（項目）、Passion（興趣）、Play（玩）和Peers（同伴）。其內涵是讓學生通過項目激發(fā)學習興趣，在玩中和同伴開展學習。首先，我始終提倡學生要在綜合性項目中學習，這是學生內化、應用知識最好的方式；其次，要讓學生沉浸在學習中則需要其產(chǎn)生對學習的熱情，教師需要運用恰當?shù)慕虒W方法激發(fā)學生的學習熱情，給予學生沉浸在學習中的機會；再次，和他人互動和合作是提升學生學習效果的重要方式，在實際生活中真正的思考是和一大群志趣相投的人合作探討產(chǎn)生想法的過程；最后，游戲的心態(tài)是人不斷在生活中探索的基礎，也是創(chuàng)新思維培養(yǎng)的關鍵。（Mitchel教授現(xiàn)場演示）現(xiàn)在有一個最經(jīng)典的案例，是將重力傳感器的數(shù)值傳到Scratch平臺中模擬騎自行車的過程，我們可以通過編程對傳感器的數(shù)值進行計算，并讓Scratch平臺做出反應，模擬自行車騎行。通過這個項目，學生首先能夠感受到科技的魅力，增加學習的熱情。然后學生能夠通過項目開發(fā)的過程，獲得或者加深信息技術之外的知識，增強跨學科知識的融合性，而且在完成項目的同時增強學生間的交流和合作。

3. Scratch軟件的功能是如何激勵學生成為創(chuàng)造者的？

Mitchel教授：第一，Scratch是以項目的形式搭建的平臺，學生可以導入外部資源，也可以分享自己的作品或者項目到Scratch社區(qū)，學生也可以從他人的作品中汲取創(chuàng)作靈感。隨著用戶數(shù)量逐漸增加，Scratch平臺已經(jīng)積累了豐富多元的學生作品，這一定程度上為學生成為創(chuàng)造者提供了更多的靈感和創(chuàng)意源泉。同時，我也始終堅持“把學習編程和學習寫作聯(lián)系在一起”。與寫作類似，我們的教育目標不僅僅是教會學生編程，而是要求學生在編程的基礎上學會更多的技能。學習編程的初衷不是把所有的學生都培養(yǎng)成計算機科學家，而是給更多的學生一種全新的手段進行創(chuàng)意表達。第二，我們做Scratch的另一宗旨是提供一個開放性的拓展平臺，目前Scratch支持接入很多外部的硬件如樂高機器人套裝、語音識別等。這不僅僅可以讓學生感受軟件帶來的模擬效果，而且將外部物理環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳入Scratch中能為更多富有創(chuàng)意和創(chuàng)新思維的人提供簡潔、豐富的技術支持平臺。最后一點，簡潔明快的編程平臺降低了學生編程的入門門檻，更多有想法但不懂技術的“創(chuàng)客”也能夠有機會來實現(xiàn)創(chuàng)意，實現(xiàn)“創(chuàng)意大眾化”。

● 我國信息技術課程標準的內涵和新要求

1.2017年12月我國完成了普通高中信息技術課程標準的修訂，任教授作為課程標準修訂專家組組長，可否具體解讀一下課標的內涵？

任教授：2018年1月我國發(fā)布了《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》。隨著學生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出，素養(yǎng)導向的學科教育逐漸走向正軌。新版課程標準建立了信息技術學科核心素養(yǎng)，注重學生利用信息技術解決問題能力的培養(yǎng)，同時聚焦學科特征，建立學科大概念，依據(jù)學生認知發(fā)展特征和社會發(fā)展需要設計課程內容以培養(yǎng)合格的數(shù)字化公民。標準中信息技術學科核心素養(yǎng)和學科大概念是目前信息技術教師需要諳熟的知識，在此對其進行解讀。

信息技術學科核心素養(yǎng)包含信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新和信息社會責任四個方面。信息意識是指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力。具備信息意識的學生能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當?shù)姆绞将@取與處理信息；能夠敏銳感覺到信息的變化，分析數(shù)據(jù)中所承載的信息，采用有效策略對信息來源的可靠性、內容的準確性、指向的目的性做出合理判斷，對信息可能產(chǎn)生的影響進行預期分析，為解決問題提供參考；在合作解決問題的過程中，愿意與團隊成員共享信息，實現(xiàn)信息的更大價值。計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。它表現(xiàn)在學生要能在信息活動中采用計算機可以處理的方式界定問題，抽象特征，建立結構模型，合理組織數(shù)據(jù)；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案；總結利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關的其他問題解決中。數(shù)字化學習與創(chuàng)新是指個體通過評估并選用常見的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學習過程與學習資源，創(chuàng)造性地解決問題，從而完成學習任務，形成創(chuàng)新作品的能力。它主要表現(xiàn)在學生要能夠認識數(shù)字化學習環(huán)境的優(yōu)勢和局限性，適應數(shù)字化學習環(huán)境，養(yǎng)成數(shù)字化學習與創(chuàng)新的習慣；掌握數(shù)字化學習系統(tǒng)、學習資源與學習工具的操作技能，用于開展自主學習、協(xié)同工作、知識分享與創(chuàng)新創(chuàng)造，助力終身學習能力的提高。信息社會責任是指信息社會中的個體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應盡的責任。通過信息技術教育學生要具有一定的信息安全意識與能力，能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準則，在現(xiàn)實空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范，既能有效維護信息活動中個人的合法權益，又能積極維護他人合法權益和公共信息安全；關注信息技術革命所帶來的環(huán)境問題與人文問題；對于信息技術創(chuàng)新所產(chǎn)生的新觀念和新事物，具有積極學習的態(tài)度、理性判斷和負責行動的能力。

信息技術學科大概念主要有數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會四個。高中信息技術學科中的數(shù)據(jù)是描述事物的符號記錄，它也是計算工具識別、儲存、加工的對象。算法是對特定問題求解步驟的一種描述，是一系列解決問題的清晰指令，精確的算法是計算工具有效計算的前提條件。信息系統(tǒng)是由用戶、硬件/軟件設施、數(shù)據(jù)構成的人機交互系統(tǒng)，合理設計和應用信息系統(tǒng)，可以更好地感知、傳遞、處理和應用信息。信息社會是通過創(chuàng)造、分配、使用、整合和處理信息進行社會經(jīng)濟、政治和文化活動的社會形態(tài)。其中的社會成員以創(chuàng)新、高效使用信息技術為手段，來獲得較高的個人或組織生存與發(fā)展優(yōu)勢。

本次課程標準修訂在貫徹學科核心素養(yǎng)的過程中，緊扣數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)和信息社會等學科大概念，結合信息技術變革的前沿知識與國際信息技術教育的發(fā)展趨勢，引導學生學習信息技術的基礎知識與技能，感悟信息技術學科方法與學科思想；結合學生已有的學習經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活，在課程中嵌入與信息技術有關的社會現(xiàn)實問題和相關情境；結合數(shù)據(jù)加工、問題解決和信息系統(tǒng)操作的真實過程，發(fā)展學生的計算思維，增強他們的信息社會責任意識，實現(xiàn)信息技術知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的統(tǒng)一。

2.人工智能教育的教育目標一方面是培養(yǎng)讓人工智能變得更加完善的專業(yè)人才，另一方面是培養(yǎng)充分利用人工智能的人才，如何解決不同的學生需求這一沖突？

任教授：這個問題需要考慮人工智能教育專業(yè)性和普及性問題。隨著時代的發(fā)展，新一代的學生雖然是伴隨人工智能發(fā)展成長起來的，但他們也有必要掌握人工智能方面的知識。我比較認同美國提出的培養(yǎng)人才的“兩技之長”這一觀點，面向信息時代，首先需要培養(yǎng)學生的專業(yè)技能，其次是信息技術方面的通用技能。在基礎教育階段，我們首先需要考慮普及性問題，到大學會更多考慮專業(yè)性問題。目前更多孩子是“數(shù)字土著”，一些技能在生活及應用中就學會了。但還有一些知識，如AI算法、倫理法規(guī)類等復雜知識需要后續(xù)的專業(yè)學習。因此，基礎教育階段可以多一些普及性教育，同時也可以思考為拔尖型人才提供專業(yè)性知識學習的機會。

3.目前信息技術教育推廣和發(fā)展往往存在教師教學能力不強的問題，可否分析一下這個問題的緣由和解決路徑？

任教授：很多人認為信息技術教師在所有學科中處于不受重視的位置，因此信息技術教師的技能始終得不到有效提升。隨著信息技術學科逐步在浙江、上海等省份得到有效重視，信息技術教師隊伍的專業(yè)能力和教學能力的提升逐漸被廣泛討論和研究。我認為信息技術教師隊伍應該具備一個優(yōu)勝劣汰的發(fā)展態(tài)勢，即優(yōu)秀的教師逐步取代教學工作不達標、無法勝任正常教學任務的教師。

為了持續(xù)提升信息技術教師教學水平，需要在課程標準制定上體現(xiàn)一定的前瞻性。前瞻性首先是為了迎合信息社會的發(fā)展需求，其次也是給教師一定的危機感，這意味著教師不能一直“吃老本”，而要時刻保持學習的態(tài)度，不斷汲取新的知識。通俗來講，如果課程標準設置過于簡單，只限于簡單的技能操作水平，則不能讓教師產(chǎn)生主動學習的意識和行為，教師的教學能力不能緊跟信息時代發(fā)展，就無法勝任信息技術學科的教學。

再一個就是各學校實驗設備需要穩(wěn)步跟上。計算機房配備要充分滿足學生日常計算機操練和常用軟件工具的使用。創(chuàng)客實驗室、虛擬實驗室等新型信息化教室也需要逐步建設來支持混合學習、協(xié)同學習和創(chuàng)中學等新型學習模式的深入開展。

4.目前全國高中新課標的推廣還面臨著哪些比較嚴峻、亟待解決的問題？

任教授：目前有幾個問題需要教育界同仁思考。一個是信息技術學科的評價改革問題，對于這個問題，目前浙江省已經(jīng)率先將信息技術學科納入到高考選考科目中，與物理、化學和生物地位等同。那么接下來我們要思考，信息技術學科能否在更多省份成為高考科目而不僅僅是局限在教育發(fā)達地區(qū)？信息技術學科能不能在保證公平的前提下實現(xiàn)“機考”？目前托福考試和計算機等級考試已經(jīng)實現(xiàn)機考。對于信息技術學科來說，能否充分利用信息技術學科本身的學科優(yōu)勢，實現(xiàn)全面機考，這是需要研究和進一步推動的工作。此外，也是最關鍵的，信息技術學科核心素養(yǎng)可否真實測評出來？從測評內容角度看，標準化考試只能測量出學生概念性知識的掌握程度，但對學生計算思維、信息社會責任等表征復雜的核心素養(yǎng)測評仍是信息技術學科評價工作需要攻克的難題。從測評方式上看，能否增加過程性評價，擴大評價范圍，增加學生過程性數(shù)據(jù)的收集和分析？無論怎樣，評價改革工作始終影響著信息技術學科的教學質量，也是后續(xù)研究的重點工作。

第二個問題是目前信息技術學科核心素養(yǎng)已經(jīng)提出，我們需要思考核心素養(yǎng)如何落地，即如何將核心素養(yǎng)落實到教學中？如何將核心素養(yǎng)落實到教材中？我認為選取恰當?shù)慕虒W模式和教學內容是落實核心素養(yǎng)的關鍵。對學科核心素養(yǎng)的解讀，核心素養(yǎng)與教學內容、教學模式的融合方式也將是當前信息技術學科教育研究的熱門話題。

最后我們需要思考如何更好地在小學、初中和高中間進行課程的銜接。第一個需要考慮的小問題是高中課程標準的理念和要求如何向下傳遞？雖然目前高中的課程標準和核心素養(yǎng)要求已經(jīng)出臺，但學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)不是一蹴而就的事情。那么如何將頂層的核心素養(yǎng)要求傳遞給初中和小學？中小學培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的抓手在哪里？學習要求是什么？如利用Scratch培養(yǎng)學生計算思維時，小學、初中與高中對學生計算思維培養(yǎng)的要求有哪些區(qū)別？其次，學科大概念在中小學如何差異化體現(xiàn)？如“算法”這個概念如何在小學、初中逐漸引入？如何進行啟蒙和體驗？相反地，小學和初中的信息技術課程內容如何調整，使之能向上承接高中課程內容？如小學和初中如何講解人工智能的概念來承接高中“人工智能”模塊的教學要求？

結 語

數(shù)字時代催生了“數(shù)字土著”的誕生。“數(shù)字土著”對信息技術的敏感以及社會對信息技術的不斷關注和依賴推動了新一代信息技術教育創(chuàng)新變革。本次報告中，Mitchel教授和任友群教授對技術支持的創(chuàng)新學習和我國信息技術教育的發(fā)展背景和新要求兩個主題進行了深入的思想交流和對話。此次交流讓公眾更為了解信息技術支持的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式和策略，同時也從課程標準層面深入明確未來我國信息技術教育的關注點，為后續(xù)有效開展信息技術課程改革與創(chuàng)新工作提供了清晰的路徑指導。信息技術教育創(chuàng)新這一話題方興未艾，我們依舊在路上。

（整理人：單俊豪）