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一、计算思维
计算思维(Computational Thinking)是2006年美国卡内基梅隆大学周以真(Jeannette M. Wing)教授提出并界定的①。周教授认为:计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统、理解人类行为等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。它是人的,不是计算机的思维;它建立在计算过程的能力和限制之上的,不管这些过程是由人还是由机器执行的。计算方法和模型给了我们勇气去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。
计算思维的提出,改变了计算机学科就是应用工具学科的认识,让人们不再局限于计算机的知识和技能,而着眼于一种思维模式的发展。1972年的图灵奖得主埃德斯加・狄克斯特拉(Edsgar Dijkstra)说:“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻地影响着我们的思维能力。”计算机的出现和发展改变了我们的思维方式和习惯。计算思维所蕴含的思想方法,已经渗透到各种行业领域中,给它们的发展带来巨大的改变。所以计算思维这个观点一经提出,就引起了世界各界的关注。
我国对计算思维的关注开始于2008年10月,高等学校计算机教育研究会在桂林召开了关于“计算思维与计算机导论”的专题学术研讨会,多数高校在研讨会后分别在自己的高校开展了关于计算思维的研究。2010年5月,中国高等学校计算机基础课程教学指导委员会要求,将计算思维融入到计算机基础课程中去教授。2012年相关的书籍开始问世,如《计算思维导论》、《高等学校“十二五”公共课计算机规划教材:计算思维基础》、《计算思维:计算学科导论》等,对高校开展计算思维的培养作了一定的尝试,同时也给了基础教育阶段一个示范和借鉴。
二、信息技术教学与计算思维培养
在基础教育阶段,计算思维被越来越多的提及,但如何培养计算思维仍处在理论规划阶段,计算思维的养成和训练还有待于教育工作者的实践探索。高中信息技术课程的总目标是提升学生的信息素养,信息技术基础的各章节沿着培养信息素养的主线,有侧重地展开,让学生在学习过程中总结和领悟其中的技术方法和技术思想。
唐培和在《计算思维:计算学科导论》中指出计算思维属于哲学方法论的范畴,并指出计算思维可以分为广义计算思维和狭义计算思维。广义计算思维立足于计算科学的基本概念;狭义计算思维,则基于计算机学科的基本概念,是从计算学科的方法论出发,讨论借助于计算机这一特定的工具如何求解客观世界的实际问题②。衍生到高中信息技术学科中,人在借助信息技术工具解决实际问题时进行的思想活动过程,正是典型的计算思维。
1.学习计算机科学家的方法、思想
科技人员为了让计算机能够帮助我们解决问题,通过对应、转换、抽象、分解等思维活动,化繁为简,让计算机成为人人都能熟练掌握的应用工具。如汉字信息处理研究,当初计算机只能处理英文,要让计算机能处理汉字,首先要对汉字进行编码(音码、形码等),让每个汉字同计算机能够处理的通用字符代码集合建立一种对应关系,再利用计算机对通用字符代码的处理,进行存储、加工处理、传输等,最后按照同样的对应关系转换为汉字字形库的对应序号,输出设备通过字型码将汉字显示出来。在信息技术学习过程中了解信息技术工具的工作原理,也就了解了科技人员解决问题的方法、策略。
2.在方法论的层面上,开展信息技术课程
知识、技能从来都是不完整的,我们需要思维。在教授学生知识、技能的过程中,让学生在一定的技术基础上,学会独立思考,学会解决问题的方法、思想,从而培养他们实际处理问题的能力和创新意识。
如表格信息加工,技术的教授适合放在一个开放性的情境设定中,让学生思考完成这样一份数据分析,需要用到哪些方法,涉及哪些问题――计算、查找、排序、筛选、以及批量运算如何解决等等。通过自己的思考,比较自己的思想和计算机处理问题方法的不同,学会在利用信息技术工具的基础上,解决实际的问题,提高自身的信息素养。
计算思维是人的思维并面向所有领域,是个宽泛的概念,并没有确切的定义,提出计算思维的周教授只是给了它一定的界定,大家对它的理解多种多样,所做的实践也是在周教授的界定中进行着摸索、探究。相信不久的将来,计算思维这个概念会在人们的研究实践中越来越完善越来越清晰。
思维科学的研究表明,思维是有规律的,并可以在潜移默化的教授中得到发展。预计不久的将来,教育各界都将⒂氲郊扑闼嘉培养课程的设计和实践中来,各个学段都将开展相关课程,计算思维会成为人人熟知的思维方式,给生活、生产带来深远的影响。
【注释】
① J. M. Wing, Computational Thinking, Communications of ACM, Vol.49, No.3, March 2006, pp.33-35.
校长张海经告诉记者,在中山,拥有这样规模的中学有四所。早些时候,这里原是中山市师范学校,2000年才将之改制为普通高中。
张海经身上有着中山人特有的淳朴,举止间又透露着学者的儒雅。面对记者的采访,他谦逊而低调。“我是一个很简朴的教育工作者,没有豪言壮语,轰轰烈烈,只不过是踏踏实实地做好自己应该做的事情。”
或许正是这样的淳朴,才使得张海经能在宁静中回归教育的本源,坚守内心对教育锲而不舍的追求,从而创下中山市教育界为之震惊的“桂山现象”、“实中模式”。
“桂山现象”的缔造者
说起来,张海经与这所学校有着挥之不去的缘分。
出生于1957年的张海经,是土生土长的中山三乡镇人。他自小便有一个梦想:做一名教师。虽然在“”时期,老师的社会地位跌入谷底,但这丝毫不能让他产生动摇。“师者,传道授业解惑也”。老师神圣、智慧的形象在他的成长道路上深深地扎下了根。
1977年,对于那个时代很多像张海经一样的年轻人来说,是极为不平凡的一年。中国关闭了11年的高考闸门终于再次开启,人们从门缝中窥见了希望的曙光。张海经回忆,当时三乡镇几乎所有年轻人都报名参加了高考,而他便是在这次高考中成功考入了中山市师范学校――中山市实验高中的前身――那时的他,并没有预料到自己以后能以另一种全新的身份重新回归这个校园。
“一个人,对家乡总要做一些有意义的事情。”出于这样的质朴感情和责任,从师范学院毕业后,张海经回到三乡镇的桂山村担任公办教师。1991年,已经拥有丰富执教经验的他被调到桂山中学。
出于对教育事业的热爱,张海经有空便博览群书,注重学习,并在学习的过程中不断反思、改进,提高自己。渐渐地,他的积极踏实和工作能力得到了校领导的赏识。1995年,他被派往参加北京师范大学的研究生课程班学习培训,之后奔赴上海跟随知名学校的管理阶层学习取经。他日后回忆,在北京、上海这种国内前沿、先进的教育机构的学习熏陶,不仅使他提升了专业素养,也让他对学校管理的认识从感性上升到理性,并能用理性来指导实践。在对教育不断地探索和自我提升下,1998年,工作杰出的张海经被任命为桂山中学的校长。
张海经向记者介绍,当时,桂山中学地处偏远,交通极为不便,办学条件差。“一个学校30亩地,还有一条这样的丁字路把学校一分为三。”他用手一比划,“学生又多,当时大概就有2000多人。新来试用的老师,看到这样的办学条件后很多人都放弃了,没有人愿意来。”
面对这样的情况,张海经做好充分的准备迎接挑战。他敏锐地认识到,如果要提高教学质量,必须要有一套完备的教学理念进行指导和管理。于是,有胆识的他敢于创新,站在改革的潮头带领全校教职工锐意改革,拼搏进取,用先进的办学理念,建立一整套的现代学校的管理制度,后来著成专著――《现代学校管理制度的探索与实践》。
完备的理论指导有效地激发了老师的创造力和学生的学习兴趣,创造好的校风,形成良性循环,在全校师生的努力下,办学质量迅速提高。在桂山中学任校长的头三年,他短期内使桂山中学由一所普通农村中学迅速发展为全市四所重点中学及省一级学校之一,成为一所“社会声誉高、政府放心,群众满意的普通高中”,创造了被中山教育界誉为“桂山现象”、“海经现象”的教育奇迹。张海经本人也被评选为广东省首批名校长、中山市首批名校长,在广东教育界享有响遏行云的声望。
光环和荣誉多了,张海经感到肩上的责任更重了。他更坚定了为教育事业上下求索,贡献自己的毕生精力的决心。
“三元思维”,再创“实中模式”
2005年,张海经被委派到中山市实验高中担任校长一职。经过审慎的调研,他明显感觉到,在桂山中学创办的教学管理制度并不完全适用于现在的学校。他认为,学校的政策制度应与时俱进,因地制宜,于是,他开始重新探索针对于本校特色的办学模式。
那段时间,他无时无刻不在思索。每天早晨,他6点多钟就到学校,巡视校园,呼吸着清晨的新鲜空气,他经常一边走一边陷入沉思。在充分研究和论证校情的基础上,他提出了“发展教育”办学理念。这是以人为中心的发展观和可持续发展观为内容的现展教育理论,并与科学发展观内涵一致,是指导该校办学实践的基本指导思想,并成为市实验高中鲜明的办学特色。
有人评价,张海经是威廉・詹姆斯所说的那种有“见”的教育家。由他提出的“三元思维”的哲学思考,更是实验高中不断快速向前发展的“源头活水”。
道德经有云:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”相对于“一元思维”和“二元思维”,“三元思维”强调从整体上探求事物变化和发展的规律,因而它是一种全面的、整体的、高级的思维方式。张海经运用“三元思维”的哲学方法论,对教育本质规律的熟练掌握,从而制定科学的教育措施,有效地解决教育实践中的各种问题。
“例如,‘发展教育’办学理念的内核是‘学生发展、教师发展、学校发展’三位一体的和谐发展。这三位一体的三大元素是相互联系、相辅相成的,学校通过促进教师和学生的发展实现自身的发展,而最终目的是为了促进学生的发展。三大元素以一种内在的逻辑关系共同构成了‘发展教育’办学理念的内核,让人们看到了一个全面的、整体的教育观。”张海经说。
发展教育事业,是在做“人”的工作。张海经认为,促进学校里的人的最充分发展,是学校一切工作的出发点和归宿。而教师,则是学校教育成功的决定性力量。他到市实验高中所做的第一件事,就是打造精良的教师队伍。为此,他为全校教师设计了“三师工程”、“三脑工程”、“三体计划”、“三大联盟”、“三级荣誉”等一系列人文与制度相融合的改革与创新。教师在完成教育使命的同时,有实现自身的人生价值的需求。张海经十分关心教师的专业成长和生活幸福。他充分尊重每一位教师,为教师的发展搭建多样平台,提供一切可能的帮助。
而张海经所指定的一系列促进学生发展的教育策略,则是立足于学生的全面发展、特长发展和可持续发展的基础上。“比如在德育策略中,通过学生的‘自主教育’、‘自主管理’,促进学生的‘自主发展’。只有当学生的自主教育意识被充分唤醒,自主教育能力得到充分发展时,学生才能获得可持续发展的能力。”
他鼓励学生自主成立各种社团,学会创新合作,发展特长,陶冶情操。他告诉记者,在校园的文化广场,每逢周五的时候便会有学生社团自发组织活动,活动内容由学生自编自导自演。
“在电视节目里火爆了一阵子的‘快乐女声’苏妙玲,以及第十届南方新丝路模特大赛季军徐晋,以前都是我们学校的学生,她们当时就是在这样的环境下成长的。”张海经笑着说。