计算思维——中小学信息技术课程的发展机遇

孟令标，周圣芳

（临沂大学附属中学，山东 临沂276005）

中国中小学的信息技术课程经过多年的发展已经取得了长足的进步，从很多学校硬件条件不具备，没有专业教师，没法开全课，到现在大多数的学校基本上都具备了开齐信息技术课的硬件条件，有了专业的信息技术教师，也成了必修课。但也出现了信息技术课被边缘化等一些新的问题。

一、当前中小学信息技术课程出现的一些问题

当前，信息技术课程的发展进入了一个瓶颈时期，出现了很多问题。例如，学生学习积极性不高，学习静不下心；学校对信息技术课不支持，认为可有可无；教师课堂教学时间不足，课堂秩序不好控制，甚至不知道该教什么内容；家长对这门课也有抵触情绪等，认为信息技术课就是上网。

出现这些现象的原因主要有以下几点：

对学生来说，现在计算机越来越普及，许多家庭都有了计算机，很多基本的操作都会了，也就提不起学习兴趣；很多学生从小学开始就上信息技术课，可是小学、初中和高中各个阶段的内容有一定重复，缺乏阶梯性，甚至有的地方高中的课程内容比初中的还要简单，也使学生学习的兴趣不高；在课程内容方面，特别是高中，课程内容抽象、空洞，可操作性差，又缺少应有的文化教育内涵，挫伤了学生学习的积极性，使学生没有了学习的动力。

对学校来说，信息技术在中考和高考中所占分数比例很小，甚至在一些地方压根就不是中高考科目，因此信息技术也就成了副科；信息技术教师是学校的“信息技术高手”，承担了学校所有和信息技术有关的工作，比如：办公计算机维护、广播、电视、学籍、网络等工作，甚至文字打印、为学校其他教师做课件等等。信息技术教师授课时间难以保证，更谈不上钻研教材，研究教法、学法。同时由于信息技术是一门新的学科，得不到学校和社会的重视，信息技术教师的专业也就得不到良性发展，其地位在整个教师队伍中显得比较低。

对家长来说，最担心的就是孩子迷上上网，可是很多信息技术课都需要联网，还有很多教师为了提高学生的上课兴趣，在一节课的课程内容结束后会给学生提供自由上网的时间。再加上信息技术学科在升学考试中起的作用很小，所以一些家长对信息技术课就有抵触情绪。教师布置的一些课下作业或课外小制作也就不可能得到家长的支持。

综合分析各种现象，产生的原因主要有：

1.在当前应试教育的形势下，信息技术课对学生升学的帮助很小，因此得不到学生、学校、家长的重视。

2.受计算机工具论的影响，认为计算机就是一个工具，随着信息技术的发展和计算机普及程度的提高，学生可以通过自学学会计算机操作，可以“无师自通”，计算机教学已经“过时了”。学校按照纯技术类培训课程的思路去开设信息技术课程，就显得没有必要，造成信息技术课程无用论的蔓延。

二、信息技术课程体系的现状

我国的信息技术课程从20世纪80年代的计算机课程开始，从讲授计算机编程语言教学到计算机技术应用教学，再到为适应飞速发展的信息时代而开始的信息技术课程，经历了一个复杂曲折的过程。信息技术课程作为一个新兴的学科处在日新月异的发展中，产生一些问题是必然的。很多专家学者和一线教师对中小学信息技术课程产生的问题进行过很多研究，笔者通过综合分析前人的研究，跟踪世界信息技术课程的最新发展动态，发现这些问题出现的深层次原因是：信息技术课程本身的学科体系不够完善。主要表现为以下几点：

1.课程核心目标过大

中小学信息技术课程的设置主要是依据两个文件，2000年的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中明确提出，“通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力。培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。”2003年3月31日发布的《普通高中信息技术课程标准(实验)》也明确了信息技术课程标准应把提升学生的“信息素养”作为核心目标。

“信息素养”这个概念在国外是从图书检索技能演变发展而来。 “要成为一个有信息素养的人,就必须能够确定何时需要信息,并具有检索、评价和有效使用信息的能力”(1989年美国图书协会研究报告)。对一个社会人来说，信息素养的培养与提高首先应该由语文学科来解决文字层面的信息的获取、传输、处理和应用，随着信息的专业性增强，所需要能力的专业性和学科指向性也就越强。从某种意义上说，信息素养是指一个人的综合素质，要高效获取自己需要的信息，就需要具备以下几种能力：

（1）要判断哪些信息是对自己有用的，这就需要多方面的知识储备和一定的思维训练才能作出正确判断。

（2）要正确传输、处理、表达信息，就需要根据信息的种类确定所需要的知识和能力。

所以说，一个人信息素养的提升过程，是他综合素质提升的过程，需要所有学科的协同作用，而侧重于使用现在的信息技术工具来获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的信息技术课程只能从工具层面来提高信息素养。

由于课程目标过大，课时少而内容多，以信息的“获取—筛选—加工—表达”为主线的教材体系，只能有意识地淡化技术操作、淡化软件，从而使内容趋向空洞，既无技术深度，又缺少应有的文化教育内涵。信息技术老师在教学时感到无所适从，不再像以前那么得心应手，甚至有的老师都不知道该教学生些什么。学生和家长甚至学校的管理者普遍认为信息技术这一学科就是培养学生如何使用计算机的“计算机课”，学生却感觉在信息技术课上学不到什么技术。这样“供需双方”就产生了矛盾，从而使信息技术课程处于一个非常尴尬的位置。

2.学科理论基础不明确

基础教育的各门学科都有自己的理论基础，即我们平常所说的基础知识与基本技能的来源。语数外、政史地自然不必说，就是音体美都有自己的学科理论基础，在大学里都有相应的系院甚至细化的专业。可是信息技术课程的理论基础是什么呢？我们学习的大部分内容都来自计算机科学，可是信息技术课程包含的内容又比计算机技术的内容多，计算机技术只是信息技术中的一个方面。图书馆学理论？貌似更不是。没有理论基础的学科发展不了多远，所以我们应该找到信息技术的理论基础，按照学科的特点，根据知识结构的要求去设计课程、建立适当的课程体系，将更多的科学成分引入信息技术学科的教学中，只有这样信息技术学科才能有更好的发展。

3.没有一个明确的学科思维

钱学森曾经指出:“教育工作的最终机理在于人脑的思维过程。”[1]很显然，学科教育最核心的问题就是认识学科教育思维规律。构建该学科的思维规律是真正学好该学科的唯一方式。 学科思维是区分学科边界、表征学科独立和成熟的重要标志，信息技术课程要作为一门学科独立存在，就必须具有自身的学科思维。[2]

那么，信息技术课程的学科思维是什么？有的人说是算法思维，算法思维是一种解决问题的过程性思维方式，能够清楚说明问题解决的方法，将一个复杂的问题转化成若干子问题并将其进一步简化，以达到解决问题的目的，这也是科学和设计领域的一项重要技能。同时算法思维也在一定程度上反驳了“算法和程序设计教育就是培养程序员”这一论断，就像数学不只是培养会计一样。但是，算法思维是以算法和程序设计为起点的，而算法和程序设计又不能成为信息技术课程的主要内容。所以信息技术课程一直没有一个明确的学科思维。

综上所述，信息技术课程要解决现在出现的各种问题，得到长足发展就必须解决学科的理论基础和学科思维问题。只有解决了理论基础问题，才能丰富和规范信息技术课程的教学内容，使教师教有所依，使学生学有目标。只有解决了学科思维问题才能使信息技术学科有了自己的灵魂，教师在往深处发掘信息技术课程教育价值的时候才能有一个明确的方向，在训练学生的思维和平时的教学过程中才能始终有一条内在的主线。解决了这两个问题，教和学的过程就会省心省力、事半功倍。

三、计算思维对信息技术课程学科体系的作用初探

从《普通高中信息技术课程标准（实验）》对提高学生信息素养的课程目标可以看出，学生的信息素养表现为：对信息的获取、加工、管理、表达与交流的能力；对信息及信息活动的过程、方法、结果进行评价的能力；发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中的实际问题的能力；遵守相关的伦理道德与法律法规，形成与信息社会相适应的价值观和责任感。[3]这样，从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三方面全面描述了信息素养。

中小学信息技术课程在信息素养的培养过程中用到很多现代信息技术，包括通信技术、计算机技术、多媒体技术、自动控制技术和遥感技术等。而这些现代信息技术的核心技术就是计算机技术，从本质而言，信息的自动处理越来越依赖于以CPU为核心的计算机，只是计算机的物理表现形态已不是传统意义的计算机机箱。[4]以计算机技术为核心的信息技术不但已经在机械、激光、电子、生物等方面大量应用，而且已经影响到人的思维。正如1972年图灵奖得主Edsger Dijkstra所说：“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。”[5]所以中小学的信息技术课程在提高学生信息素养的时候，不但要熟练使用计算机这一信息处理的主要工具，还要体会这一工具处理信息的思想。只有领会了这一思想我们才能从新的高度来看待这一工具，从总体上来把握这一工具，从而使信息素养的培养达到事半功倍的效果。

计算机处理信息的思想可以归结为计算思维。计算思维的首次提出是在2006年3月，当时任美国卡内基·梅隆大学（CMU）计算机科学系主任，现任美国基金会（MSP）计算机和信息科学与工程部（CISE）主任的周以真（Jeannette M.Wing）教授在美国计算机权威杂志ACM会刊《Communications of the ACM》上，提出计算思维（Computational Thinking）：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。[6]事实上，人们在信息素养的提高过程中就不断地培养着计算思维。正如学习数学的过程就是培养理论思维的过程，学物理的过程就是培养实证思维的过程。学生学习程序设计、各种软件的使用，就是体会使用计算科学的基础概念进行问题求解和系统设计的过程，就是培养计算思维的过程。越来越多的教育者开始认识到计算思维应该和读、写、算一起作为基础教育的一部分，是每人都需要的基本技能。计算思维完全可以成为信息技术课程的学科思维，也只有信息技术课程可以承载这种思维。

提高学生的信息素养与培养计算思维有没有相互冲突的地方呢？我们发现信息素养和计算思维都是与计算机密切相关的，是通过学习可以掌握的一种内在的能力。但是信息素养是使用以计算机为主的信息处理工具的能力，而计算思维则是培养学生像计算机科学家那样用计算机科学的基础概念去处理问题解决问题的能力。所以计算思维是比信息素养更高一层次的要求，它已经站在了思维的层次，必将从以下方面对中小学信息技术课程的发展起到划时代的作用。

1.计算思维可以为信息技术课程提供学科理论基础

计算机科学的发展虽然只有六七十年的历史，但是它在融合数学、物理学这些基础学科的先进理论的基础上获得了极大的发展，已经成为现代信息技术的核心。计算机科学的理论研究也获得了极大的发展，在大学中的学科门类逐步完善，自己的理论体系逐渐稳定完备，已经成为现代社会必须的基础学科之一，完全可以作为信息技术学科的理论基础。有了深厚的理论基础和强大的理论支持，中小学信息技术课程就不再是无本之木、无源之水，必将摆脱目前尴尬的地位，进入崭新的发展阶段。

2.计算思维可以提高信息技术课程的地位

随着科技的发展，小到手机、电脑、电视、空调，大到汽车、轮船、各种工程设备无不内嵌CPU。这些现代化工具的广泛使用不但极大地方便了人们的生活，改变了人们的生活习惯，而且开始并已经在改变着人们的思维习惯。以计算机科学的基础知识为基础，进行理解问题、分析问题、解决问题的计算思维现在已经成为人类认识世界和改造世界的三种思维之一。所谓三种思维指理论思维(以数学学科为代表)、实证思维(以物理学科为代表)和计算思维(以计算机学科为代表)。[7]计算思维必将成为人们的必需能力，而信息技术课程这一培养人们计算思维的最佳学科也必将越来越重要。

3.计算思维对教学方法提出新的要求

培养学生的计算思维对教师的教学方法提出了新的要求，好的教学方法可以使教学过程流畅自然，对计算思维的培养起到事半功倍的效果。不合适的教学方法则可能把我们的课堂引向枯燥乏味，甚至混乱失控的状态，更不可能起到训练学生计算思维的教学效果。

目前信息技术课程使用的教学方法有很多，例如，讲授法、任务驱动法、基于问题学习的教学法、游戏教学法、自主学习法等等。目前教师选择最多的教学方法为“讲授法”和“任务驱动法”。在这些课堂模式下，教学的主要目的是为掌握教材中的某个知识点或者是掌握某个软件的使用方法。要进行计算思维的训练就必须深入挖掘各个知识点的教育价值和思维训练价值。在程序设计的教学过程中，对学生的思维训练是显而易见的，即使在工具软件的教学过程中也可以挖掘思维的训练价值。例如，在文字处理这一部分的学习过程中，我们可以先在学生中收集日常生活中可能用到的文字处理需求并进行归类分析，这一过程就融入了软件开发中的需求分析；然后我们可以结合几种常见的文字处理软件讲解如何完成处理需求，通过比较各个软件在处理这一需求上的实现方式，潜移默化中将计算机处理信息的方法融入学生的思维。这样不但解决了在软件使用的教学过程中，教学永远追不上软件更新速度的弊端，也成功地对学生进行了计算思维的训练，拓宽了视野，在思维的高度上提高了信息素养。

四、结束语

我国的信息技术课程在发展过程中经历了计算机编程教育、计算机应用教育、信息技术教育几个阶段，学科体系建设也正在逐步发展完善。作为一个学科来说，三十年或许太短，可是对遵循“摩尔定律”发展的现代信息技术来说，三十年也应该是一个迈向成熟的时间了。在信息化飞速发展的今天，随着数学、物理和计算机并列为当代理工科三大学科，以计算机科学为学科理论基础，以计算思维为学科思维的信息技术课程必将更加成熟、更加强大。

[1]钱学森.关于思维科学[M].上海:上海人民出版社,1986:448.

[2]于晓雅.信息技术学科存在的理论依据与现实基础[J].北京教育学院学报（自然科学版）,2013,8(1):9-13.

[3]王吉庆.信息技术课程论[M].保定:河北大学出版社,2004:67.

[4]王荣良.计算思维对中小学信息技术课程的影响初探[J].中国教育技术装备,2012(27):56-57.

[5]王飞跃.从计算思维到计算文化[EB/OL].http://www.docin.com/p-71046882.html.

[6]Wing JM.Computational Thinking[J].Communications of the ACM,2006(3):33-35.

[7]谭浩强.研究计算思维，坚持面向应用[J].计算机教育,2012(21):45.