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计算思维:面向智能时代的基本思维

发布时间:2021-06-03 作者:于晓雅 来源:鸿运国际体育iso下载-《中国民族教育》杂志

真实世界里,计算技术早已无处不在,譬如化身小芯片嵌入我们生活方方面面的计算性能,每日产生上亿信息的物联网大数据系统等。面对全新的未来智能世界,人类需要全新的思维方式,使我们能够看透技术本质,以创造性的、深思熟虑的和适当的方式理解和使用这些技术。计算思维(Computing Thinking, CT),作为运用计算机和互联网及其他信息处理代理有效执行人类构造和表述问题的思维过程,不仅是计算机科学家和数字工程师的专业兴趣,而且跨越各个学科领域,必然成为这个时代最基本的思维方式。

计算思维是数学、科学、工程和技术(STEM)的融合体。计算思维传承于数学算法思维,要求对于问题能够产生形式化的描述和定义;计算强调对信息的变换,而不是简单的信息发现、分类、存储或通信;计算思维具有明显的工程技术性质,不仅需要描述解决一个问题的方法,更要求有让一台计算机真正解决这个问题的实践方案。计算思维已经成为科学研究领域继理论和实验研究之后的第三种范式。

计算思维教育的提出,是因为计算机和互联网、人工智能技术的出现,改变了人类问题解决的观念、思维和实践。在教育领域,我们也需要作出改变,让我们的学生能够具备这种计算思维,能够参与和设计技术,为在这个全新的时代工作、生活、娱乐做准备。

基础教育领域高度重视和关注计算思维培养。美国下一代科学教育标准(NGSS)将计算思维确定为科学与工程八项关键实践之一,是所有K-12年级学生在课堂上进行科学学习必不可少的一部分(NGSS Lead States 2013)。英国专门开设“计算”课程,提出培养学生计算思维。澳大利亚于2012年将数字素养明确地归入中小学生基本能力要求。新加坡于2014年倡导的“编码@新加坡政府”(CODE@SG)项目中亦提出,将计算思维发展为一项全民能力。芬兰的课程从一年级开始就将编码作为一项强制性的跨课程主题。日本、韩国也针对计算能力和计算思维培养出台各项政策。我国也出台了本科、高中计算思维培养的相关课程标准,义务教育阶段的编程和计算思维培养进入深度试水期。随之而来的是教育实践层面的众多问题,例如:“教师需要在多大程度上理解和掌握计算思维,才能帮助学生发展计算思维能力和技能?”“将计算思维整合到X领域中是否会提高X领域的学习能力?”以及“将计算思维融入X领域是否能提高计算机科学的学习?”等,对于思维的评估也遇到了很多挑战,对于这些问题的探索和挑战的应对策略思考将有助于将计算思维整合到K-12学科领域。

无论是从具象实践还是抽象思维的视角,计算思维本身就具有思维和实践的双重跨学科性,对于中小学校和教师而言,如何以创造性、跨学科的方式培养计算思维是一个具有挑战性和复杂性的工作。考虑到技术变革的加速,以及它对我们的生活和世界的巨大影响,这是一个迫切需要关注和解决的问题。

于晓雅,博士,副教授,北京教育学院创客教育研究中心主任,综合课程教研室主任。研究方向为中小学信息技术教育、STEM和创客教育、人工智能和教师专业发展等。(《中国民族教育》杂志2021年第6期)

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