浅谈如何在义务教育阶段培养学生计算思维能力

韩嵩 浙江大学教育学院 浙江杭州 310028

美国卡耐基大学周以真博士发表了《运算思维》(Computational thinking)一文后，如何培养学童计算思维的能力已渐成为一股潮流(Wing, 2006)。早在 2011 年，计算思维就已被纳入美国《CSTAK-12 标准（2011 修订版）》。随后，英国 2013 年“新课程计划”、澳大利亚2015年“新课程方案”也都将计算思维作为其新信息技术课程的重要内容。在我国2017新版《普通高中信息技术课程标准》中，已明确将计算思维列为信息技术学科核心素养的关键要素之一。由此可见培养学生的计算思维能力尤其重要。

但就笔者观察到的义务教育现状，教师和家长都很少注重学生能力的培养，更不要提计算思维能力的培养了。学生从小学开始，家长和老师就开始以成绩论英雄，成绩好的孩子就是老师和家长口中表扬的好孩子，而学习不好的孩子即使其他方面表现得再优秀也会听到老师的一声惋惜。那么好的成绩从哪里来？在笔者的亲身经历中，家长们为了让孩子成绩提高，会把孩子的课余时间用各种补习班填充满；老师为了提高学生的卷面分数，会把所有与考试无关的课程如：体育、班会、综合探究、音乐、美术、科技课等统统替换掉，取而代之的是数学、语文、英语这类与升学考试有关的课。而在课后，各科老师会布置大量的家庭作业，这些作业一般都是练习册、教辅书上的习题：理科类同样题目反复练来提高答题正确率，但是学生们真的只会答题，却不能很好地将这些知识应用到现实生活中，出现了“高才低能”的现象；文科类中语文的阅读理解题也是背会答题公式，来争取得到高分，学生几乎不能有自己的独到见解，因为答案是标准统一的，只有符合答案才能得到高分，作文也有高分模板，学生们为了考高分而学习，使他们不能真实地表达他们的思想，而历史政治等学科更是“背”字当先，学生们背会了考试重点，却鲜少思考重点为什么是重点，因为课业压力大，老师为了节省时间会直接画出重点，学生只要等着答案就好，学习主动性、好奇心、求知欲反而越来越弱。在这样的环境中，学生的思辨性、自主学习能力等大大下滑。可见我们的应试教育，把孩子们教成了考试工具，离真实的世界越来越远，只会考试不会用所学知识去解决真实的问题，甚至做题思维的固化，也很难让学生借助思维的力量去解决实际问题，此时计算思维的培养显得尤为重要。

各国都对学生计算思维的培养高度重视。2009年，美国“国家研究委员会”组织了两场关于计算思维的研讨会，重点提及计算思维在教育领域应用的可能性及前景 。2012年，英国教育部公布了以计算思维为核心内容的计算（Computing）课程，用以取代原有的中小学信息通信技术课程。而如何在义务教育阶段培养学生的计算思维能力，现在国际上普遍认同的做法是用编程教育进行培养。电脑编程在 21 世纪已经是一项必备技能，就像以前的阅读和算术一样。从社会趋势来看，教会孩子编程可能会改变他的未来，不仅益于他的职业生涯，还有他思考问题的方式。美国在 2013 年开展了编程一小时活动，同年，美国非营利机构Code.org创始人哈迪帕尔托维就说过，编程非常重要，每个学校都应该向孩子教授编程，并向公众提供免费编程课程。韩国在2014 年将72所学校作为试点将编程教育作为必修课程，到2017年，试点学校扩大到130所。2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广”。在中小学信息技术课标中，编程教育已成为我国中小学信息技术教育的必修课程。

在小学阶段，则较多的采用游戏化教学的方式，使用可视化编程工具如Scratch、App Inventor等，提升学生的学习兴趣，培养学生一些简单的计算思维能力，其中Scratch于2012年在我国开始普及，并成为中小学信息技术课的主要学习内容。Scratch是由美国麻省理工学院(MIT)开发的一款面向儿童和青少年的编程软件，学生不需要具备编程基础，只需要像搭积木一样地将这些语句组织在一起即可完成编程任务；而在中学阶段主流的编程语言则是Python，Python语言简洁易懂，是一种面向对象的动态类型语言，最初被设计用于编写自动化脚本(shell)，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越来越多被用于独立的、大型项目的开发，同时Python在设计上坚持了清晰划一的风格，这使得Python成为一门易读、易维护，并且被大量用户所欢迎的、用途广泛的语言，使其在义务教育阶段被应用于课堂中变得更受欢迎。在义务教育中推行编程作为促进“计算思维”的一种方式，现已变成了一种趋势，并受到各中小学教师的欢迎，且相关课程的开发、师资的培养也正逐渐被重视。

综上在义务教育阶段引入Scratch、Python等编程语言的学习，对学生进行编程教育可以更好地促进学生计算思维的提升。

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