人工智能時代基于計算思維的大學(xué)生信息素養(yǎng)教育研究

摘要：信息素養(yǎng)教育對培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時代需要的人才具有重要意義。文章旨在探索借助計算思維提升大學(xué)生信息素養(yǎng)的教育路徑，為提升人工智能時代大學(xué)生信息素養(yǎng)提供參考借鑒。研究選取大學(xué)生群體作為研究對象，采用系統(tǒng)性文獻(xiàn)分析法，通過對國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行編碼和梳理，探索國內(nèi)外大學(xué)生信息素養(yǎng)教育的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)我國高校大學(xué)生信息素養(yǎng)教育存在的問題，分析計算思維融入大學(xué)生信息素養(yǎng)教育的必要性。最終提出圍繞技術(shù)融合、思維交融、場景拓展以及研究驅(qū)動等多維度將計算思維融入大學(xué)生信息素養(yǎng)教育體系的實踐路徑。不僅強(qiáng)化提升了學(xué)生的信息處理能力，更意在塑造其系統(tǒng)化的思維方式，使其具備應(yīng)對復(fù)雜信息環(huán)境的核心競爭力。

關(guān)鍵詞：信息素養(yǎng)教育；計算思維；人工智能

中圖分類號：G252.6" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文獻(xiàn)標(biāo)志碼

0 引言

計算思維（Computational Thinking）最早出現(xiàn)在1980年發(fā)表的《頭腦風(fēng)暴：兒童，計算機(jī)和有力的想法》一書中。為加強(qiáng)人們對計算思維的理解，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授在2006年發(fā)表了一篇名為“Computational Thinking”的文章，進(jìn)一步對計算思維進(jìn)行闡述，即計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為，其采用一種遞歸思維方式，運(yùn)用抽象和分解來迎戰(zhàn)龐雜的任務(wù)和涉及巨大復(fù)雜的系統(tǒng)，通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個看似困難的問題簡化成一個簡單的問題，涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動^［1-2］。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化，反映了計算的根本問題，不僅推動了計算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，而且對促進(jìn)相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展起到了積極的作用。作為一種普適性技能，計算思維不僅局限于計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，也應(yīng)用于日常問題分析求解、知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用等方面，大大提高了人們認(rèn)知世界的能力并拓展解決問題的方式方法，逐漸成為創(chuàng)新人才的基本要求和專業(yè)素質(zhì)。

1 國內(nèi)外大學(xué)生信息素養(yǎng)教育的現(xiàn)狀

信息素養(yǎng)水平很大程度上決定著大學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的高低。研究發(fā)現(xiàn)，在大學(xué)生信息素養(yǎng)教育方面，發(fā)達(dá)國家起步較早且發(fā)展較為成熟。以美國為例，諸多高校圖書館在信息素養(yǎng)教育改革進(jìn)程中發(fā)揮了重要引領(lǐng)作用，逐步構(gòu)建起相對統(tǒng)一且規(guī)范化的教育體系（見表 1）。這種體系呈現(xiàn)出層次分明、形式多樣、成效顯著的特點(diǎn)，為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源與多元化的實踐機(jī)會，全面提升了學(xué)生的信息素養(yǎng)^［3-4］。

相較而言，我國信息素養(yǎng)教育起步較晚，盡管近年來政府不斷出臺政策支持^［5］（見表 2），整體教育水平也在逐步提升，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。我國中小學(xué)階段信息素養(yǎng)教育內(nèi)容的缺失，使得大學(xué)生在接受高等教育前缺乏必要的信息素養(yǎng)基礎(chǔ)。同時，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡導(dǎo)致各地信息素養(yǎng)教育實踐起步時間不一，東西部地區(qū)教育水平差異顯著。此外，我國信息素養(yǎng)教育相關(guān)研究多源于高校教育實踐，缺乏系統(tǒng)性和全面性，尚未建立完善的信息素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與評價體系，教材體系也有待規(guī)范化。

深入分析造成這種國內(nèi)外差異的深層次原因，主要體現(xiàn)在以下3個方面。

（1）教育發(fā)展起點(diǎn)與積累不同。發(fā)達(dá)國家較早開展信息素養(yǎng)教育相關(guān)實踐與研究，中小學(xué)階段便打下基礎(chǔ)，長期積累形成完善體系。我國起步晚，前期探索不足，導(dǎo)致大學(xué)生信息素養(yǎng)教育起點(diǎn)低，需在高校階段集中彌補(bǔ)，難度較大，難以快速達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。

（2）教育資源分配不均衡。發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，教育投入高且分配均衡，各類學(xué)校硬件設(shè)施先進(jìn)，軟件資源豐富，師資力量雄厚。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，東西部、城鄉(xiāng)間教育資源差距明顯，影響信息素養(yǎng)教育普及與質(zhì)量提升，西部地區(qū)與農(nóng)村地區(qū)教育資源匱乏，限制了學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（3）教育理念與社會文化因素。發(fā)達(dá)國家強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體，注重培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、批判性思維與創(chuàng)新能力，信息素養(yǎng)教育注重實踐與探索。我國傳統(tǒng)文化影響下，教育以教師主導(dǎo)為主，學(xué)生自主創(chuàng)新不足，且傳統(tǒng)文化中信息觀念影響學(xué)生對多元信息的判斷，不利于信息素養(yǎng)全面提升。

2 數(shù)據(jù)科學(xué)背景下將計算思維融入大學(xué)生信息素養(yǎng)教育的必要性

2.1 知識迭代快，倒逼教育革新，信息素養(yǎng)教育觀念亟須轉(zhuǎn)變

人工智能時代，數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域知識呈爆炸式增長，大模型、GPT等新理論、新技術(shù)層出不窮，知識更新周期大幅縮短。傳統(tǒng)信息素養(yǎng)教育主要圍繞計算機(jī)基礎(chǔ)操作與簡單應(yīng)用展開，以實踐訓(xùn)練解決既有問題為主，在創(chuàng)新思維激發(fā)與系統(tǒng)思維構(gòu)建方面存在顯著缺失。這種模式難以適應(yīng)知識快速迭代的節(jié)奏，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生在面對新興知識與復(fù)雜問題時應(yīng)變能力不足。將計算思維融入信息素養(yǎng)教育，可促使大學(xué)生接觸到更具前瞻性和系統(tǒng)性的思維方法，將復(fù)雜任務(wù)抽象化、分解化。通過算法設(shè)計等手段提供創(chuàng)新的問題解決路徑，使他們在學(xué)習(xí)過程中更好地跟上知識更新的步伐，激發(fā)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，進(jìn)而推動教育理念從技能傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，教育模式從單一向多元、綜合革新，契合人工智能時代對創(chuàng)新型人才的需求。

2.2 信息迷宮繁亂，亟須思維燈塔，強(qiáng)化信息思辨甄別能力

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使信息傳播呈現(xiàn)出前所未有的復(fù)雜性，信息來源渠道多元化，信息質(zhì)量良莠不齊。大量虛假、誤導(dǎo)性信息充斥網(wǎng)絡(luò)空間，這些信息往往經(jīng)過精心包裝，極具迷惑性，嚴(yán)重干擾了大眾對信息的正確認(rèn)知，導(dǎo)致公眾思辨能力下降，思維習(xí)慣受到不良影響。信息素養(yǎng)教育在這樣的背景下，必須將培養(yǎng)學(xué)生對信息的質(zhì)疑與申辯能力作為關(guān)鍵任務(wù)。計算思維基于其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫾軜?gòu)和科學(xué)的分析方法，為學(xué)生提供了一套有效的信息評估工具。它引導(dǎo)學(xué)生從信息的結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系、證據(jù)支撐等多方面進(jìn)行深入分析，幫助學(xué)生識別信息中的漏洞和矛盾之處，從而精準(zhǔn)辨別信息的真?zhèn)?。通過計算思維的融入，學(xué)生能夠在紛繁復(fù)雜的信息迷宮中保持清醒的頭腦，堅守理性思維，提升信息思辨與甄別能力，為構(gòu)建高質(zhì)量的信息素養(yǎng)筑牢防線。

2.3 數(shù)據(jù)科學(xué)浪潮推動教育多元，計算思維鑄就核心競爭力

數(shù)據(jù)科學(xué)蓬勃發(fā)展，促使信息素養(yǎng)教育邁向多元新時期。傳統(tǒng)內(nèi)容存在滯后性，如今其范疇與深度不斷拓展深化，涵蓋多學(xué)科知識技能，如數(shù)據(jù)分析等技術(shù)知識和數(shù)字化學(xué)習(xí)等綜合素養(yǎng)內(nèi)容，跨學(xué)科融合趨勢顯著。計算思維與信息素養(yǎng)教育深度契合，它提供統(tǒng)一思維框架，增強(qiáng)教育體系學(xué)科融合適應(yīng)性與連貫性。對大學(xué)生而言，計算思維助力其整合多元知識，完善知識結(jié)構(gòu)，提升綜合素養(yǎng)。在社會多元化進(jìn)程中，兼具計算思維和信息素養(yǎng)的大學(xué)生能更好適應(yīng)各領(lǐng)域需求，處理復(fù)雜問題能力更強(qiáng)，使其在時代浪潮中占據(jù)優(yōu)勢地位。

3 計算思維助力信息素養(yǎng)教育的路徑

為了使大學(xué)生適應(yīng)人工智能時代的挑戰(zhàn)，本文提出了圍繞技術(shù)融合、思維交融、場景拓展以及研究驅(qū)動等多維度將計算思維融入大學(xué)生信息素養(yǎng)教育體系的實踐路徑，這4個角度相互關(guān)聯(lián)、互為支撐，共同構(gòu)建了一個多維度、立體化的大學(xué)生信息素養(yǎng)教育體系，框架如圖1所示。

3.1 技術(shù)融合：創(chuàng)新教學(xué)體系架構(gòu)

在人工智能時代，信息素養(yǎng)教育必須適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求，將計算思維納入教學(xué)體系架構(gòu)中，具體路徑之一是通過技術(shù)融合創(chuàng)新教學(xué)體系架構(gòu)。例如，運(yùn)用多模態(tài)數(shù)據(jù)融合分析技術(shù)，采集學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的行為數(shù)據(jù)（操作記錄、學(xué)習(xí)時長等）和情感數(shù)據(jù)（學(xué)習(xí)滿意度、興趣度等），構(gòu)建全方位的學(xué)生學(xué)習(xí)模型。通過分析模型，深入了解計算思維和信息素養(yǎng)培養(yǎng)過程中的學(xué)生認(rèn)知規(guī)律變化，這種教育模式不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，也使信息素養(yǎng)的提升更加個性化與有效。此外，可以采用如大模型等先進(jìn)技術(shù)來設(shè)計課程體系，提升學(xué)生在實際問題中運(yùn)用計算思維解決復(fù)雜問題的能力。以清華大學(xué)為例，該校在“計算思維與人工智能基礎(chǔ)”課程中，不僅涵蓋編程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等基本技術(shù)內(nèi)容，還將AI技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等應(yīng)用嵌入教學(xué)體系中，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計算思維解決復(fù)雜問題的能力，增強(qiáng)信息素養(yǎng)。

3.2 思維交融：深化教育協(xié)同聯(lián)動

在信息素養(yǎng)教育中，計算思維的引入不僅是技術(shù)手段的加強(qiáng)，更是思維模式的深層次改變。實現(xiàn)這種變革需要通過教育協(xié)同聯(lián)動的方式，將多種思維融合在教學(xué)中。首先，可以在課程設(shè)計中增加信息科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、社會科學(xué)等學(xué)科的交叉內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的多維度信息素養(yǎng)，將計算思維與批判性思維、系統(tǒng)性思維等融為一體。例如，通過跨學(xué)科團(tuán)隊合作項目，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用計算思維與邏輯分析技能來處理多源信息，并通過量化的方式驗證結(jié)論，深化其對信息本質(zhì)的理解。其次，教學(xué)中可以引入社會參與和真實問題解決的環(huán)節(jié)，例如，北京大學(xué)的“數(shù)據(jù)科學(xué)與倫理”課程，融合了計算思維與社會倫理學(xué)，通過大數(shù)據(jù)與AI應(yīng)用的倫理討論，引導(dǎo)學(xué)生在技術(shù)應(yīng)用中關(guān)注社會責(zé)任和道德問題。這種課程設(shè)置不僅提升了學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，也培養(yǎng)了他們的批判性思維和社會責(zé)任感，促進(jìn)了信息素養(yǎng)的多維度發(fā)展，也帶動了信息素養(yǎng)教育中的理論與實踐聯(lián)動。

3.3 場景拓展：夯實素養(yǎng)轉(zhuǎn)化根基

場景拓展是將計算思維和信息素養(yǎng)教育緊密結(jié)合的實踐路徑之一，通過打造沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境來夯實學(xué)生的素養(yǎng)轉(zhuǎn)化根基。具體而言，可以構(gòu)建多層次、多維度的真實學(xué)習(xí)場景，在 “網(wǎng)絡(luò)安全攻防模擬實踐” 中，學(xué)生置身虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，運(yùn)用計算思維分析攻擊模式、設(shè)計防御策略，在沉浸式體驗中提升信息安全素養(yǎng)和計算思維反應(yīng)能力。學(xué)生通過參與實際場景的實踐，能夠深化對知識的理解并提高其在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用能力。因此，教育者應(yīng)通過與行業(yè)、企業(yè)、政府等的合作，提供更廣泛的社會實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，幫助學(xué)生將信息素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的技能。例如，復(fù)旦大學(xué)與上海市政府合作，開展了“智慧城市與數(shù)據(jù)分析”項目，學(xué)生在該項目中，通過分析城市管理中的海量數(shù)據(jù)，提出優(yōu)化方案，提升了城市管理效率。這種實踐項目不僅讓學(xué)生學(xué)會使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，還能夠讓他們在解決現(xiàn)實問題時，運(yùn)用計算思維進(jìn)行深入分析。

3.4 研究驅(qū)動：引領(lǐng)教育科學(xué)發(fā)展

研究驅(qū)動的教育模式能夠引領(lǐng)教育的前沿發(fā)展，推動教育體系不斷創(chuàng)新。在人工智能時代，教育科研應(yīng)同時關(guān)注計算思維與信息素養(yǎng)的最新進(jìn)展，研究如何在教學(xué)中高效地引入這些前沿技術(shù)，提升教育質(zhì)量。首先，高校應(yīng)加強(qiáng)教育科研與學(xué)科發(fā)展緊密結(jié)合，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。例如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)通過建立“計算思維與教育技術(shù)研究中心”，集中開展如何利用最新的計算機(jī)技術(shù)和人工智能提升信息素養(yǎng)的研究。該校將這些研究成果應(yīng)用到“智能數(shù)據(jù)分析與決策”課程中，幫助學(xué)生理解如何利用人工智能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。其次，研究成果的轉(zhuǎn)化對于提升教育質(zhì)量至關(guān)重要。上海交通大學(xué)通過其“教育技術(shù)創(chuàng)新中心”，開發(fā)了基于大數(shù)據(jù)與人工智能的教學(xué)平臺，并將其推廣至全國高校。通過這一平臺，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和偏好，定制個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高了信息素養(yǎng)的教育效果。這種基于研究驅(qū)動的教育模式，不僅推動了計算思維教學(xué)的革新，也為全國高校的教學(xué)改革提供了有力支持。

4 結(jié)語

人工智能時代，信息素養(yǎng)是當(dāng)代大學(xué)生必備的基本素質(zhì)之一。信息素養(yǎng)教育的關(guān)鍵在于動態(tài)適應(yīng)技術(shù)與社會的變化，而計算思維的引入為這一教育過程賦予了全新的深度與廣度。技術(shù)與思維的融合、教育協(xié)同的深化、學(xué)習(xí)場景的多元化拓展，以及以科研為導(dǎo)向的教育實踐，均構(gòu)成了新時代信息素養(yǎng)教育的基礎(chǔ)與驅(qū)動力。通過這種立體化的教育模式，學(xué)生不僅能夠掌握應(yīng)對信息挑戰(zhàn)的技能，更能在未來面對跨學(xué)科問題時展現(xiàn)出獨(dú)立思考與創(chuàng)新解決的能力。未來，隨著科技的不斷演進(jìn)，信息素養(yǎng)教育需要進(jìn)一步加強(qiáng)與前沿技術(shù)的結(jié)合，以確保學(xué)生能夠在復(fù)雜而不斷變化的社會環(huán)境中勝任各類挑戰(zhàn)，并最終成為符合數(shù)字時代需求的全面人才。

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（編輯 何 琳）

Research on information literacy education for college students based on computational thinking in the era of artificial intelligence

LI" Feifei1， WANG" Boyu2， WANG" Xi3

（1.Library， Soochow University， Suzhou 215006， China;

2.School of Computer Science and ArtificialIntelligence， Changzhou University， Changzhou 213159， China;

3.Suzhou Industrial Vocational and Technical College， Suzhou 215006， China）

Abstract：" Information literacy education is of great significance in cultivating talents who can adapt to the needs of the artificial intelligence era. This article aims to explore the educational path of using computational thinking to enhance the information literacy of college students， and provide reference for improving the information literacy of college students in the era of artificial intelligence. The study selected college students as the research object and used a systematic literature analysis method to encode and sort out publicly published literature at home and abroad， exploring the current development status of information literacy education for college students at home and abroad， summarizing the problems existing in information literacy education for college students in China， and analyzing the necessity of integrating computational thinking into information literacy education for college students. Finally， a practical path was proposed to integrate computational thinking into the information literacy education system for college students from multiple dimensions， including technology integration， thinking integration， scenario expansion， and research driven approaches. Not only does it enhance students’ information processing abilities， but it also aims to shape their systematic thinking patterns， enabling them to possess core competitiveness in dealing with complex information environments.

Key words： information literacy education; computational thinking; artificial intelligence

基金項目：江蘇高校哲學(xué)社會科學(xué)研究項目；項目名稱：基于學(xué)習(xí)行為畫像的現(xiàn)代學(xué)徒制下的學(xué)生學(xué)習(xí)績效分析研究；項目編號：2023SJYB1594。

作者簡介：李菲菲（1985—），女，副研究館員，碩士；研究方向：信息素養(yǎng)教育。