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一、計(jì)算思維
計(jì)算思維(Computational Thinking)是2006年美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真(Jeannette M. Wing)教授提出并界定的①。周教授認(rèn)為:計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)、理解人類行為等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。它是人的,不是計(jì)算機(jī)的思維;它建立在計(jì)算過程的能力和限制之上的,不管這些過程是由人還是由機(jī)器執(zhí)行的。計(jì)算方法和模型給了我們勇氣去處理那些原本無法由任何個(gè)人獨(dú)自完成的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
計(jì)算思維的提出,改變了計(jì)算機(jī)學(xué)科就是應(yīng)用工具學(xué)科的認(rèn)識(shí),讓人們不再局限于計(jì)算機(jī)的知識(shí)和技能,而著眼于一種思維模式的發(fā)展。1972年的圖靈獎(jiǎng)得主埃德斯加?狄克斯特拉(Edsgar Dijkstra)說:“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣,從而也將深刻地影響著我們的思維能力?!庇?jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展改變了我們的思維方式和習(xí)慣。計(jì)算思維所蘊(yùn)含的思想方法,已經(jīng)滲透到各種行業(yè)領(lǐng)域中,給它們的發(fā)展帶來巨大的改變。所以計(jì)算思維這個(gè)觀點(diǎn)一經(jīng)提出,就引起了世界各界的關(guān)注。
我國對計(jì)算思維的關(guān)注開始于2008年10月,高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)在桂林召開了關(guān)于“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”的專題學(xué)術(shù)研討會(huì),多數(shù)高校在研討會(huì)后分別在自己的高校開展了關(guān)于計(jì)算思維的研究。2010年5月,中國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)要求,將計(jì)算思維融入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中去教授。2012年相關(guān)的書籍開始問世,如《計(jì)算思維導(dǎo)論》、《高等學(xué)?!笆濉惫舱n計(jì)算機(jī)規(guī)劃教材:計(jì)算思維基礎(chǔ)》、《計(jì)算思維:計(jì)算學(xué)科導(dǎo)論》等,對高校開展計(jì)算思維的培養(yǎng)作了一定的嘗試,同時(shí)也給了基礎(chǔ)教育階段一個(gè)示范和借鑒。
二、信息技術(shù)教學(xué)與計(jì)算思維培養(yǎng)
在基礎(chǔ)教育階段,計(jì)算思維被越來越多的提及,但如何培養(yǎng)計(jì)算思維仍處在理論規(guī)劃階段,計(jì)算思維的養(yǎng)成和訓(xùn)練還有待于教育工作者的實(shí)踐探索。高中信息技術(shù)課程的總目標(biāo)是提升學(xué)生的信息素養(yǎng),信息技術(shù)基礎(chǔ)的各章節(jié)沿著培養(yǎng)信息素養(yǎng)的主線,有側(cè)重地展開,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中總結(jié)和領(lǐng)悟其中的技術(shù)方法和技術(shù)思想。
唐培和在《計(jì)算思維:計(jì)算學(xué)科導(dǎo)論》中指出計(jì)算思維屬于哲學(xué)方法論的范疇,并指出計(jì)算思維可以分為廣義計(jì)算思維和狹義計(jì)算思維。廣義計(jì)算思維立足于計(jì)算科學(xué)的基本概念;狹義計(jì)算思維,則基于計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本概念,是從計(jì)算學(xué)科的方法論出發(fā),討論借助于計(jì)算機(jī)這一特定的工具如何求解客觀世界的實(shí)際問題②。衍生到高中信息技術(shù)學(xué)科中,人在借助信息技術(shù)工具解決實(shí)際問題時(shí)進(jìn)行的思想活動(dòng)過程,正是典型的計(jì)算思維。
1.學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)家的方法、思想
科技人員為了讓計(jì)算機(jī)能夠幫助我們解決問題,通過對應(yīng)、轉(zhuǎn)換、抽象、分解等思維活動(dòng),化繁為簡,讓計(jì)算機(jī)成為人人都能熟練掌握的應(yīng)用工具。如漢字信息處理研究,當(dāng)初計(jì)算機(jī)只能處理英文,要讓計(jì)算機(jī)能處理漢字,首先要對漢字進(jìn)行編碼(音碼、形碼等),讓每個(gè)漢字同計(jì)算機(jī)能夠處理的通用字符代碼集合建立一種對應(yīng)關(guān)系,再利用計(jì)算機(jī)對通用字符代碼的處理,進(jìn)行存儲(chǔ)、加工處理、傳輸?shù)龋詈蟀凑胀瑯拥膶?yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為漢字字形庫的對應(yīng)序號(hào),輸出設(shè)備通過字型碼將漢字顯示出來。在信息技術(shù)學(xué)習(xí)過程中了解信息技術(shù)工具的工作原理,也就了解了科技人員解決問題的方法、策略。
2.在方法論的層面上,開展信息技術(shù)課程
知識(shí)、技能從來都是不完整的,我們需要思維。在教授學(xué)生知識(shí)、技能的過程中,讓學(xué)生在一定的技術(shù)基礎(chǔ)上,學(xué)會(huì)獨(dú)立思考,學(xué)會(huì)解決問題的方法、思想,從而培養(yǎng)他們實(shí)際處理問題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。
如表格信息加工,技術(shù)的教授適合放在一個(gè)開放性的情境設(shè)定中,讓學(xué)生思考完成這樣一份數(shù)據(jù)分析,需要用到哪些方法,涉及哪些問題――計(jì)算、查找、排序、篩選、以及批量運(yùn)算如何解決等等。通過自己的思考,比較自己的思想和計(jì)算機(jī)處理問題方法的不同,學(xué)會(huì)在利用信息技術(shù)工具的基礎(chǔ)上,解決實(shí)際的問題,提高自身的信息素養(yǎng)。
計(jì)算思維是人的思維并面向所有領(lǐng)域,是個(gè)寬泛的概念,并沒有確切的定義,提出計(jì)算思維的周教授只是給了它一定的界定,大家對它的理解多種多樣,所做的實(shí)踐也是在周教授的界定中進(jìn)行著摸索、探究。相信不久的將來,計(jì)算思維這個(gè)概念會(huì)在人們的研究實(shí)踐中越來越完善越來越清晰。
思維科學(xué)的研究表明,思維是有規(guī)律的,并可以在潛移默化的教授中得到發(fā)展。預(yù)計(jì)不久的將來,教育各界都將⒂氳郊撲闥嘉培養(yǎng)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)踐中來,各個(gè)學(xué)段都將開展相關(guān)課程,計(jì)算思維會(huì)成為人人熟知的思維方式,給生活、生產(chǎn)帶來深遠(yuǎn)的影響。
【注釋】
① J. M. Wing, Computational Thinking, Communications of ACM, Vol.49, No.3, March 2006, pp.33-35.
校長張海經(jīng)告訴記者,在中山,擁有這樣規(guī)模的中學(xué)有四所。早些時(shí)候,這里原是中山市師范學(xué)校,2000年才將之改制為普通高中。
張海經(jīng)身上有著中山人特有的淳樸,舉止間又透露著學(xué)者的儒雅。面對記者的采訪,他謙遜而低調(diào)。“我是一個(gè)很簡樸的教育工作者,沒有豪言壯語,轟轟烈烈,只不過是踏踏實(shí)實(shí)地做好自己應(yīng)該做的事情?!?/p>
或許正是這樣的淳樸,才使得張海經(jīng)能在寧靜中回歸教育的本源,堅(jiān)守內(nèi)心對教育鍥而不舍的追求,從而創(chuàng)下中山市教育界為之震驚的“桂山現(xiàn)象”、“實(shí)中模式”。
“桂山現(xiàn)象”的締造者
說起來,張海經(jīng)與這所學(xué)校有著揮之不去的緣分。
出生于1957年的張海經(jīng),是土生土長的中山三鄉(xiāng)鎮(zhèn)人。他自小便有一個(gè)夢想:做一名教師。雖然在“”時(shí)期,老師的社會(huì)地位跌入谷底,但這絲毫不能讓他產(chǎn)生動(dòng)搖。“師者,傳道授業(yè)解惑也”。老師神圣、智慧的形象在他的成長道路上深深地扎下了根。
1977年,對于那個(gè)時(shí)代很多像張海經(jīng)一樣的年輕人來說,是極為不平凡的一年。中國關(guān)閉了11年的高考閘門終于再次開啟,人們從門縫中窺見了希望的曙光。張海經(jīng)回憶,當(dāng)時(shí)三鄉(xiāng)鎮(zhèn)幾乎所有年輕人都報(bào)名參加了高考,而他便是在這次高考中成功考入了中山市師范學(xué)校――中山市實(shí)驗(yàn)高中的前身――那時(shí)的他,并沒有預(yù)料到自己以后能以另一種全新的身份重新回歸這個(gè)校園。
“一個(gè)人,對家鄉(xiāng)總要做一些有意義的事情?!背鲇谶@樣的質(zhì)樸感情和責(zé)任,從師范學(xué)院畢業(yè)后,張海經(jīng)回到三鄉(xiāng)鎮(zhèn)的桂山村擔(dān)任公辦教師。1991年,已經(jīng)擁有豐富執(zhí)教經(jīng)驗(yàn)的他被調(diào)到桂山中學(xué)。
出于對教育事業(yè)的熱愛,張海經(jīng)有空便博覽群書,注重學(xué)習(xí),并在學(xué)習(xí)的過程中不斷反思、改進(jìn),提高自己。漸漸地,他的積極踏實(shí)和工作能力得到了校領(lǐng)導(dǎo)的賞識(shí)。1995年,他被派往參加北京師范大學(xué)的研究生課程班學(xué)習(xí)培訓(xùn),之后奔赴上海跟隨知名學(xué)校的管理階層學(xué)習(xí)取經(jīng)。他日后回憶,在北京、上海這種國內(nèi)前沿、先進(jìn)的教育機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)熏陶,不僅使他提升了專業(yè)素養(yǎng),也讓他對學(xué)校管理的認(rèn)識(shí)從感性上升到理性,并能用理性來指導(dǎo)實(shí)踐。在對教育不斷地探索和自我提升下,1998年,工作杰出的張海經(jīng)被任命為桂山中學(xué)的校長。
張海經(jīng)向記者介紹,當(dāng)時(shí),桂山中學(xué)地處偏遠(yuǎn),交通極為不便,辦學(xué)條件差?!耙粋€(gè)學(xué)校30畝地,還有一條這樣的丁字路把學(xué)校一分為三?!彼檬忠槐葎?,“學(xué)生又多,當(dāng)時(shí)大概就有2000多人。新來試用的老師,看到這樣的辦學(xué)條件后很多人都放棄了,沒有人愿意來?!?/p>
面對這樣的情況,張海經(jīng)做好充分的準(zhǔn)備迎接挑戰(zhàn)。他敏銳地認(rèn)識(shí)到,如果要提高教學(xué)質(zhì)量,必須要有一套完備的教學(xué)理念進(jìn)行指導(dǎo)和管理。于是,有膽識(shí)的他敢于創(chuàng)新,站在改革的潮頭帶領(lǐng)全校教職工銳意改革,拼搏進(jìn)取,用先進(jìn)的辦學(xué)理念,建立一整套的現(xiàn)代學(xué)校的管理制度,后來著成專著――《現(xiàn)代學(xué)校管理制度的探索與實(shí)踐》。
完備的理論指導(dǎo)有效地激發(fā)了老師的創(chuàng)造力和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造好的校風(fēng),形成良性循環(huán),在全校師生的努力下,辦學(xué)質(zhì)量迅速提高。在桂山中學(xué)任校長的頭三年,他短期內(nèi)使桂山中學(xué)由一所普通農(nóng)村中學(xué)迅速發(fā)展為全市四所重點(diǎn)中學(xué)及省一級(jí)學(xué)校之一,成為一所“社會(huì)聲譽(yù)高、政府放心,群眾滿意的普通高中”,創(chuàng)造了被中山教育界譽(yù)為“桂山現(xiàn)象”、“海經(jīng)現(xiàn)象”的教育奇跡。張海經(jīng)本人也被評(píng)選為廣東省首批名校長、中山市首批名校長,在廣東教育界享有響遏行云的聲望。
光環(huán)和榮譽(yù)多了,張海經(jīng)感到肩上的責(zé)任更重了。他更堅(jiān)定了為教育事業(yè)上下求索,貢獻(xiàn)自己的畢生精力的決心。
“三元思維”,再創(chuàng)“實(shí)中模式”
2005年,張海經(jīng)被委派到中山市實(shí)驗(yàn)高中擔(dān)任校長一職。經(jīng)過審慎的調(diào)研,他明顯感覺到,在桂山中學(xué)創(chuàng)辦的教學(xué)管理制度并不完全適用于現(xiàn)在的學(xué)校。他認(rèn)為,學(xué)校的政策制度應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),因地制宜,于是,他開始重新探索針對于本校特色的辦學(xué)模式。
那段時(shí)間,他無時(shí)無刻不在思索。每天早晨,他6點(diǎn)多鐘就到學(xué)校,巡視校園,呼吸著清晨的新鮮空氣,他經(jīng)常一邊走一邊陷入沉思。在充分研究和論證校情的基礎(chǔ)上,他提出了“發(fā)展教育”辦學(xué)理念。這是以人為中心的發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展觀為內(nèi)容的現(xiàn)展教育理論,并與科學(xué)發(fā)展觀內(nèi)涵一致,是指導(dǎo)該校辦學(xué)實(shí)踐的基本指導(dǎo)思想,并成為市實(shí)驗(yàn)高中鮮明的辦學(xué)特色。
有人評(píng)價(jià),張海經(jīng)是威廉?詹姆斯所說的那種有“見”的教育家。由他提出的“三元思維”的哲學(xué)思考,更是實(shí)驗(yàn)高中不斷快速向前發(fā)展的“源頭活水”。
道德經(jīng)有云:“道生一,一生二,二生三,三生萬物?!毕鄬τ凇耙辉季S”和“二元思維”,“三元思維”強(qiáng)調(diào)從整體上探求事物變化和發(fā)展的規(guī)律,因而它是一種全面的、整體的、高級(jí)的思維方式。張海經(jīng)運(yùn)用“三元思維”的哲學(xué)方法論,對教育本質(zhì)規(guī)律的熟練掌握,從而制定科學(xué)的教育措施,有效地解決教育實(shí)踐中的各種問題。
“例如,‘發(fā)展教育’辦學(xué)理念的內(nèi)核是‘學(xué)生發(fā)展、教師發(fā)展、學(xué)校發(fā)展’三位一體的和諧發(fā)展。這三位一體的三大元素是相互聯(lián)系、相輔相成的,學(xué)校通過促進(jìn)教師和學(xué)生的發(fā)展實(shí)現(xiàn)自身的發(fā)展,而最終目的是為了促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。三大元素以一種內(nèi)在的邏輯關(guān)系共同構(gòu)成了‘發(fā)展教育’辦學(xué)理念的內(nèi)核,讓人們看到了一個(gè)全面的、整體的教育觀?!睆埡=?jīng)說。
發(fā)展教育事業(yè),是在做“人”的工作。張海經(jīng)認(rèn)為,促進(jìn)學(xué)校里的人的最充分發(fā)展,是學(xué)校一切工作的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。而教師,則是學(xué)校教育成功的決定性力量。他到市實(shí)驗(yàn)高中所做的第一件事,就是打造精良的教師隊(duì)伍。為此,他為全校教師設(shè)計(jì)了“三師工程”、“三腦工程”、“三體計(jì)劃”、“三大聯(lián)盟”、“三級(jí)榮譽(yù)”等一系列人文與制度相融合的改革與創(chuàng)新。教師在完成教育使命的同時(shí),有實(shí)現(xiàn)自身的人生價(jià)值的需求。張海經(jīng)十分關(guān)心教師的專業(yè)成長和生活幸福。他充分尊重每一位教師,為教師的發(fā)展搭建多樣平臺(tái),提供一切可能的幫助。
而張海經(jīng)所指定的一系列促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的教育策略,則是立足于學(xué)生的全面發(fā)展、特長發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上?!氨热缭诘掠呗灾?,通過學(xué)生的‘自主教育’、‘自主管理’,促進(jìn)學(xué)生的‘自主發(fā)展’。只有當(dāng)學(xué)生的自主教育意識(shí)被充分喚醒,自主教育能力得到充分發(fā)展時(shí),學(xué)生才能獲得可持續(xù)發(fā)展的能力。”
他鼓勵(lì)學(xué)生自主成立各種社團(tuán),學(xué)會(huì)創(chuàng)新合作,發(fā)展特長,陶冶情操。他告訴記者,在校園的文化廣場,每逢周五的時(shí)候便會(huì)有學(xué)生社團(tuán)自發(fā)組織活動(dòng),活動(dòng)內(nèi)容由學(xué)生自編自導(dǎo)自演。
“在電視節(jié)目里火爆了一陣子的‘快樂女聲’蘇妙玲,以及第十屆南方新絲路模特大賽季軍徐晉,以前都是我們學(xué)校的學(xué)生,她們當(dāng)時(shí)就是在這樣的環(huán)境下成長的。”張海經(jīng)笑著說。