淺談如何在義務教育階段培養(yǎng)學生計算思維能力

韓嵩 浙江大學教育學院 浙江杭州 310028

美國卡耐基大學周以真博士發(fā)表了《運算思維》(Computational thinking)一文后，如何培養(yǎng)學童計算思維的能力已漸成為一股潮流(Wing, 2006)。早在 2011 年，計算思維就已被納入美國《CSTAK-12 標準（2011 修訂版）》。隨后，英國 2013 年“新課程計劃”、澳大利亞2015年“新課程方案”也都將計算思維作為其新信息技術(shù)課程的重要內(nèi)容。在我國2017新版《普通高中信息技術(shù)課程標準》中，已明確將計算思維列為信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素之一。由此可見培養(yǎng)學生的計算思維能力尤其重要。

但就筆者觀察到的義務教育現(xiàn)狀，教師和家長都很少注重學生能力的培養(yǎng)，更不要提計算思維能力的培養(yǎng)了。學生從小學開始，家長和老師就開始以成績論英雄，成績好的孩子就是老師和家長口中表揚的好孩子，而學習不好的孩子即使其他方面表現(xiàn)得再優(yōu)秀也會聽到老師的一聲惋惜。那么好的成績從哪里來？在筆者的親身經(jīng)歷中，家長們?yōu)榱俗尯⒆映煽兲岣?，會把孩子的課余時間用各種補習班填充滿；老師為了提高學生的卷面分數(shù)，會把所有與考試無關(guān)的課程如：體育、班會、綜合探究、音樂、美術(shù)、科技課等統(tǒng)統(tǒng)替換掉，取而代之的是數(shù)學、語文、英語這類與升學考試有關(guān)的課。而在課后，各科老師會布置大量的家庭作業(yè)，這些作業(yè)一般都是練習冊、教輔書上的習題：理科類同樣題目反復練來提高答題正確率，但是學生們真的只會答題，卻不能很好地將這些知識應用到現(xiàn)實生活中，出現(xiàn)了“高才低能”的現(xiàn)象；文科類中語文的閱讀理解題也是背會答題公式，來爭取得到高分，學生幾乎不能有自己的獨到見解，因為答案是標準統(tǒng)一的，只有符合答案才能得到高分，作文也有高分模板，學生們?yōu)榱丝几叻侄鴮W習，使他們不能真實地表達他們的思想，而歷史政治等學科更是“背”字當先，學生們背會了考試重點，卻鮮少思考重點為什么是重點，因為課業(yè)壓力大，老師為了節(jié)省時間會直接畫出重點，學生只要等著答案就好，學習主動性、好奇心、求知欲反而越來越弱。在這樣的環(huán)境中，學生的思辨性、自主學習能力等大大下滑?？梢娢覀兊膽嚱逃?，把孩子們教成了考試工具，離真實的世界越來越遠，只會考試不會用所學知識去解決真實的問題，甚至做題思維的固化，也很難讓學生借助思維的力量去解決實際問題，此時計算思維的培養(yǎng)顯得尤為重要。

各國都對學生計算思維的培養(yǎng)高度重視。2009年，美國“國家研究委員會”組織了兩場關(guān)于計算思維的研討會，重點提及計算思維在教育領(lǐng)域應用的可能性及前景 。2012年，英國教育部公布了以計算思維為核心內(nèi)容的計算（Computing）課程，用以取代原有的中小學信息通信技術(shù)課程。而如何在義務教育階段培養(yǎng)學生的計算思維能力，現(xiàn)在國際上普遍認同的做法是用編程教育進行培養(yǎng)。電腦編程在 21 世紀已經(jīng)是一項必備技能，就像以前的閱讀和算術(shù)一樣。從社會趨勢來看，教會孩子編程可能會改變他的未來，不僅益于他的職業(yè)生涯，還有他思考問題的方式。美國在 2013 年開展了編程一小時活動，同年，美國非營利機構(gòu)Code.org創(chuàng)始人哈迪帕爾托維就說過，編程非常重要，每個學校都應該向孩子教授編程，并向公眾提供免費編程課程。韓國在2014 年將72所學校作為試點將編程教育作為必修課程，到2017年，試點學校擴大到130所。2017年7月，國務院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣”。在中小學信息技術(shù)課標中，編程教育已成為我國中小學信息技術(shù)教育的必修課程。

在小學階段，則較多的采用游戲化教學的方式，使用可視化編程工具如Scratch、App Inventor等，提升學生的學習興趣，培養(yǎng)學生一些簡單的計算思維能力，其中Scratch于2012年在我國開始普及，并成為中小學信息技術(shù)課的主要學習內(nèi)容。Scratch是由美國麻省理工學院(MIT)開發(fā)的一款面向兒童和青少年的編程軟件，學生不需要具備編程基礎(chǔ)，只需要像搭積木一樣地將這些語句組織在一起即可完成編程任務；而在中學階段主流的編程語言則是Python，Python語言簡潔易懂，是一種面向?qū)ο蟮膭討B(tài)類型語言，最初被設計用于編寫自動化腳本(shell)，隨著版本的不斷更新和語言新功能的添加，越來越多被用于獨立的、大型項目的開發(fā)，同時Python在設計上堅持了清晰劃一的風格，這使得Python成為一門易讀、易維護，并且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語言，使其在義務教育階段被應用于課堂中變得更受歡迎。在義務教育中推行編程作為促進“計算思維”的一種方式，現(xiàn)已變成了一種趨勢，并受到各中小學教師的歡迎，且相關(guān)課程的開發(fā)、師資的培養(yǎng)也正逐漸被重視。

綜上在義務教育階段引入Scratch、Python等編程語言的學習，對學生進行編程教育可以更好地促進學生計算思維的提升。

Wing, J. M. (2006). Computational thinking.Communications of the ACM, 49(3), 33. doi:10.1145/1118178.1118215