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為了落實(shí)立德樹人的目標(biāo)和素質(zhì)教育的理念，2018年1月，教育部頒布《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》。與前一版相比，新版課標(biāo)在理念、目標(biāo)、內(nèi)容和評價(jià)等方面都有很大變化。

如何把握信息科技教育的科學(xué)本質(zhì)和育人價(jià)值？

如何發(fā)揮計(jì)算思維的育人價(jià)值？

如何把握編程教育、人工智能教育的價(jià)值取向？

如何構(gòu)建信息科技教育小、初、高一體化課程體系？

熊璋，北京航空航天大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，北京航空航天大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任。國家教材委員會(huì)科學(xué)學(xué)科專家委員會(huì)委員。863智慧城市（一期）首席科學(xué)家。教育部跨世紀(jì)人才，全國優(yōu)秀教師，有突出貢獻(xiàn)的回國人員，曾獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、霍英東青年教師獎(jiǎng)等多種國家和部級獎(jiǎng)勵(lì)。

邵紅祥，浙江省紹興市教育教學(xué)研究院中小學(xué)信息技術(shù)教研員，浙江師范大學(xué)兼職教授，全國中小學(xué)信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課評委專家，全國信息學(xué)優(yōu)秀金牌教練，紹興市信息技術(shù)學(xué)科帶頭人，全國高中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課特等獎(jiǎng)獲得者。出版專著《Python編程入門》，參編新課標(biāo)教材《數(shù)據(jù)與計(jì)算》《數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》。

邵紅祥：熊教授，您好！很榮幸能跟您對話！您在計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程領(lǐng)域長期耕耘，取得了不凡的建樹，這幾年又投身基礎(chǔ)教育研究，您作為這次全國普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組的核心成員，對信息科技教育的定位和發(fā)展有獨(dú)到的見解。每次聽您的講座都能讓我醍醐灌頂，使我對信息科技教育有更深刻的認(rèn)知。

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推動(dòng)信息素養(yǎng)教育刻不容緩

邵紅祥：從20世紀(jì)末開始，隨著計(jì)算機(jī)的迅速普及和信息技術(shù)的快速發(fā)展，如何操作信息技術(shù)工具成為人們學(xué)習(xí)信息技術(shù)課程的核心，信息技術(shù)課程也因此更加關(guān)注技能和工具的使用，而普遍存在“只見技術(shù)不見人”的現(xiàn)象，缺乏從學(xué)生人生發(fā)展的角度來發(fā)揮信息技術(shù)課程應(yīng)有的價(jià)值。新頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）圍繞“立德樹人”教育的根本任務(wù)，界定了“全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)”的課程目標(biāo)，凝練了信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度的學(xué)科核心素養(yǎng)，很好地體現(xiàn)了學(xué)科的科學(xué)本質(zhì)和育人價(jià)值。您認(rèn)為作為一線的信息技術(shù)教師，應(yīng)該如何把握信息科技教育的科學(xué)本質(zhì)和育人價(jià)值？

熊璋：的確，信息社會(huì)呼喚信息素養(yǎng)。一個(gè)人的基本素養(yǎng)可以包括世界觀、人生觀、價(jià)值觀、審美觀、使命觀、幸福觀、安全觀等，而信息素養(yǎng)、人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)又更加詳細(xì)準(zhǔn)確地刻畫了素養(yǎng)的方方面面。信息素養(yǎng)通常表現(xiàn)為信息獲取、信息鑒別和信息利用的意識(shí)和能力。對比人文素養(yǎng)，信息素養(yǎng)的本質(zhì)則包括尊重信息的準(zhǔn)確和安全，以及人、信息和社會(huì)的和諧；對比科學(xué)素養(yǎng)，信息素養(yǎng)的本質(zhì)則是認(rèn)識(shí)理解信息、認(rèn)識(shí)理解信息技術(shù)方法、認(rèn)識(shí)把握信息技術(shù)對社會(huì)產(chǎn)生的影響。本次《新課標(biāo)》將信息素養(yǎng)的核心要素描述為信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任，顯然，在現(xiàn)代社會(huì)，信息素養(yǎng)、人文素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)具有同等地位。學(xué)校是信息素養(yǎng)教育的主渠道，學(xué)生通過信息科技課程的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成信息素養(yǎng)，從而獲得從容感、幸福感、危機(jī)感和使命感。你所說的“只見技術(shù)不見人”的現(xiàn)象確實(shí)比較普遍，這是對信息科技教育的科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)不清的表現(xiàn)。過去的二十年，不管是高中、初中還是小學(xué)，都認(rèn)為信息科技是以下三方面內(nèi)容：一是操作、實(shí)踐、勞動(dòng)；二是編程、平臺(tái)、工具；三是三維打印、機(jī)器人、人工智能。然而，所有這些都不能承載信息素養(yǎng)教育，技能應(yīng)該只是其中很小、很底層的部分，最高層的部分是情感態(tài)度與價(jià)值觀。首先應(yīng)綜合應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)，去分析問題、解決問題，最后才是知識(shí)和技能。根據(jù)《新課標(biāo)》，在中小學(xué)信息技術(shù)教育中必須完成兩個(gè)轉(zhuǎn)變：一是應(yīng)該在中小學(xué)的教育計(jì)劃中，以及在校長、教師、學(xué)生和學(xué)生家長的心目中，明確信息科技和語數(shù)理化生具有同等地位；二是信息科技課程要從重知識(shí)講授、重計(jì)算機(jī)等工具的利用、重提升學(xué)生對計(jì)算機(jī)學(xué)科的興趣，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生信息素養(yǎng)的全面綜合教育和培養(yǎng)，重視信息科技的科學(xué)本質(zhì)。學(xué)校教育要加強(qiáng)信息素養(yǎng)教育，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生在信息社會(huì)的適應(yīng)力與創(chuàng)造力。這是落實(shí)素質(zhì)教育和“立德樹人”戰(zhàn)略的重要要求，也是國際發(fā)展趨勢。

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新課標(biāo)中的計(jì)算思維

邵紅祥：本輪《新課標(biāo)》特別強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”的能力。計(jì)算思維具有獨(dú)特性，它最能反映學(xué)科本質(zhì)的核心與關(guān)鍵要素，在某種程度上影響著學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的總體質(zhì)量，也給目前信息技術(shù)課程改革帶來了一道曙光，為改變課程單純的技能化、操作化指明了方向。計(jì)算思維遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是圍繞計(jì)算機(jī)編程，也不只是專屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家的基本技能，而是建立在實(shí)踐、工程與抽象等多個(gè)層次上的思考方式，在計(jì)算機(jī)科學(xué)迅速發(fā)展和普及的今天，計(jì)算思維已成為人類的基本思維方式。當(dāng)“程序驅(qū)動(dòng)”的數(shù)字化工具滲透到人們生活、學(xué)習(xí)和工作的方方面面時(shí)，人們不僅需要具備操作這些技術(shù)工具的技能，還需要深層次理解這些技術(shù)工具，知道它們的工作方法和應(yīng)用流程，及其背后的邏輯與結(jié)構(gòu)，甚至可以重構(gòu)設(shè)計(jì)。

在教學(xué)中，受多年來計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件操作使用教學(xué)慣性的影響，有部分教師把計(jì)算思維的教學(xué)簡單地理解為用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題。例如，教學(xué)生使用某種電子地圖，事實(shí)上，只要輸入起始位置和目的地位置，電子地圖就可以給出參考的交通線路，或提供導(dǎo)航等功能，這是應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題，與是否使用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)思想方法毫無關(guān)系。從這個(gè)角度來說，學(xué)會(huì)使用電子地圖，與培養(yǎng)計(jì)算思維是沒有關(guān)系的。而如果在使用電子地圖時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行一些基于計(jì)算科學(xué)的思考，設(shè)想該系統(tǒng)的計(jì)算模型，猜測該系統(tǒng)的核心功能和主要算法，甚至提出某種功能的優(yōu)化，并通過一些參數(shù)的輸入來測試與驗(yàn)證自己的猜想等，這就涉及計(jì)算思維的培養(yǎng)，也就是說要鼓勵(lì)個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生一系列思維活動(dòng)和創(chuàng)造實(shí)踐。

熊璋：如你所說，計(jì)算思維對信息科技教育的發(fā)展確實(shí)很重要。教師在開展計(jì)算思維教學(xué)時(shí)，首先要深刻理解計(jì)算思維的內(nèi)涵。計(jì)算思維的內(nèi)涵有三個(gè)層面：一是自覺利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)思想和方法分析問題；二是對問題的抽象、建模，運(yùn)用合理的算法求解問題；三是能夠應(yīng)用到其他同類問題的求解中。如你所舉的例子中，若僅學(xué)會(huì)使用電子地圖，沒有涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的思考方法，就談不上計(jì)算思維的培養(yǎng)；若思考電子地圖的工作原理、算法優(yōu)化等，就會(huì)涉及計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，計(jì)算思維不是計(jì)算機(jī)的思維，它是面向所有人的思維，與計(jì)算機(jī)的程序無關(guān)，與計(jì)算機(jī)的操作無關(guān)，與計(jì)算機(jī)的編程能力無關(guān)。它是人的一種思維方式，而且不僅僅是人在計(jì)算時(shí)候的思維。

例如，有一摞照片散亂地放在抽屜里，如果需要查找一張去年在天安門前拍的照片，有時(shí)翻遍整個(gè)抽屜可能都找不到。但是，假如先將所有照片分成“家庭”和“工作”兩類，“家庭”類又分成“父母”“自己”“愛人”“小孩”，又將“自己”類按不同的年份分類等，此時(shí)要找自己去年的照片，只需要按照“家庭”→“自己”→“對應(yīng)年份”的路徑查找，這其實(shí)就是基于“樹”結(jié)構(gòu)的查找，這種思維與計(jì)算機(jī)的操作一點(diǎn)關(guān)系都沒有，但它屬于計(jì)算思維的范疇。同樣是在一摞照片里，要找一張去年在天安門前拍的照片，若將它攤開在一張很大的桌面上，你可能一下子就會(huì)找到。但若沒有足夠的空間攤開，你可能會(huì)一張張地找，所以，前一種方式就是“空間無限大，時(shí)間比較短”，后一種方式就是“空間無限小，時(shí)間比較長”，這就是時(shí)空變換，屬于計(jì)算思維的范疇。其實(shí)，在桌面上攤開找就是“并行”，一張張地找就是“串行”。因此，計(jì)算思維是人的綜合性品質(zhì)的一部分，它是面對復(fù)雜場景、復(fù)雜問題時(shí)的思維。從情感、態(tài)度、價(jià)值觀到運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)和技能，在分析問題、解決問題、交流結(jié)果過程中表現(xiàn)出來的綜合性品質(zhì)。計(jì)算思維的要素有很多，如形式化、模型化、自動(dòng)化、系統(tǒng)化，抽象、建模、表達(dá)、交流，流程、順序、分支、循環(huán)，迭代、遞歸、發(fā)散、收斂，反饋、優(yōu)化等。教師在計(jì)算思維教學(xué)過程中，要重點(diǎn)把握三個(gè)環(huán)節(jié)：一是分析問題環(huán)節(jié)，做好問題的界定、抽象和建模；二是求解問題環(huán)節(jié)，做好綜合資源，尋求合理算法；三是遷移應(yīng)用，做好同類問題的解決，充分發(fā)揮計(jì)算思維的育人價(jià)值。