论当前中小学信息技术课程中计算机科学思想的缺失

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  当前,中小学信息技术课程要超越单纯的软件操作、技术训练,寻找与挖掘信息技术课程背后的科学思想更有深刻的现实意义。对一门成熟的课程来讲,其背后总有一个学科思想的支撑,总是一个学科在基础教育阶段的映射。如数学、物理或生物课程,分别是数学、物理学、生物学学科思想在基础教育阶段的某种映射。忽略了学科科学思想或者没有学科科学思想的指导,就不可能有基础教育阶段信息技术课程的有效实施。缺乏学科科学思想的支持,也是近时期信息技术课程“核心价值”与“课程观”探讨此起彼伏的一个重要原因。
  
  应注重计算机科学思想的指导
  
  在现阶段的中小学信息技术课程中,应注重计算机科学思想的指导,注重在教学内容中深入挖掘技术背后蕴涵的计算机科学思想。这样才可以避免将信息技术课上成单纯软件操作与技术训练的课程,使课程真正具有自己独特的思想内涵,这也是国内外信息技术课程理论与实践中所普遍重视的观点。
  在美国的中小学信息技术教育课程中,就强调了中学是计算机科学的学习阶段,在其课程目标、课程内容的很多具体设置上都体现了计算机科学思想。在很多州的信息技术教育内容描述中也同样注重了这一点,如夏威夷州的中学信息技术课程中就提出了“计算机科学的指导性学习”(Directed Study in Computer Science)。国际文凭组织(IBO)更是直接将计算机科学设置为计算机方向的两门课程之一(另一为信息科技)。
  我国《普通高中技术课程标准(实验)》中信息技术课程部分虽然没有直接申明计算机科学思想,但在其各个部分都体现了计算机科学思想。从在选修课程部分中设置“算法与程序设计”、“数据管理技术”、“人工智能初步”等计算机科学内容的模块,到多次重申课程要体现科学性,以至将解决问题的基本思想方法列为课程的目标之一,都实际体现了计算机科学思想的重要性。
  
  计算机科学思想的概念及指导性
  
  计算机科学作为一门学科在世界范围得到承认是在20世纪80年代,现在已经发展为一个庞大的学科。美国计算机科学家Brian K.Reid称计算机科学是“第一工程学科”。我国教育部组织的计算机科学与技术专业发展战略研究报告统计,截止到2004年初,全国共有505个学校开办了计算机本科专业,共有在校生近30万人。同其他专业相比,这两个数字都是第一。
  那么,什么是计算机科学呢?计算机科学的核心又是什么呢?我们通常认为,计算机科学是研究计算机软、硬件设计,也就是面向机器的科学。其实这种看法是不准确的,尽管计算机是计算机科学主要的可见特征,但是将计算机科学描述为仅仅研究机器是片面的。一个最简单的例子是,阿兰·图灵(Alan Turing),公认的计算机科学理论的奠基人,在1936年提出“图灵机”的理论时计算机还没有诞生。同样的,很多计算机科学家也并不研究机器本身。21世纪以来,计算机科学已被定义到更广泛的领域——计算机科学是关于计算的研究。计算机科学越来越成为计算科学,其核心是计算方法,即算法。因此,在国内外计算机科学界普遍认为,计算机科学是“算法的科学”。
  以算法为核心的计算机科学研究包含了解决问题的所有方面,从“能不能被有效地解决(计算)”,到“如何解决(计算)”,即包括算法的能行性、分析、设计以及执行。
  笔者认为,在基础教育阶段,中小学信息技术课程以计算机科学思想为指导包含两重含义:一是在高中阶段适当加入计算机科学的相关学习内容,使学生初步了解计算机科学;二是在小学、初中阶段更多地融入计算机科学思想,即算法思想。具体说,即学生通过课程学习应该能够解决信息技术环境下以及生活中的相应问题,具备利用算法解决问题及其向生活中的迁移能力。应该说,在高中阶段学习计算机科学相关内容和在小学、初中阶段渗透计算机科学思想,特别是解决问题的能力正是我国信息技术课程标准中所强调的。
  
  由一项调查想到的
  
  当前我国中小学信息技术课程中计算机科学思想的普及状况如何?教师和学生计算机科学素养如何?前不久,笔者对小学、初中、高中、职高不同年级的40多名教师和200多名学生进行了一项问卷调查,结果颇能引发一些思考。
  笔者调查的第一个内容是关于教师和学生对计算机科学的认可和了解程度的。出乎意料的是只有27.8%的教师和22.5%的学生认为计算机是一门科学;而表示不清楚什么是计算机科学的在教师中占76.8%,在学生中占81.4%。
  第二项调查的内容是请他们写出10位数学家、物理学家、化学家、文学家、计算机科学家的名字,结果在计算机科学家的填写中没有一名学生写出2位以上计算机科学家的姓名,教师中最多的只填出了4位计算机科学家的姓名。学生填写最多的是像比尔·盖茨这样的大公司及大网站的CEO,在学生心目中,只有他们才是计算机界的精英,却说不出冯·诺依曼、图灵以及那些获得图灵奖的著名计算机科学家的姓名。与此形成对比的是他们在数学家、物理学家、化学家、文学家的填写中,却能轻松填出牛顿、伽利略、爱因斯坦、华罗庚、陈景润、鲁迅等大家的名字。
  2006年是图灵奖诞生40周年,这项被称做“计算机界的诺贝尔奖”的奖项是计算机科学领域的最高荣誉,获奖者无一例外是半个世纪以来推动计算机科学发展的大师级人物。在问卷中也涉及了图灵奖的问题,但令人吃惊的是只有9.8%的教师和6.7%的学生知道图灵奖。此外,在图灵奖诞生40周年之际,笔者未发现任何一本信息技术教育类杂志发文以示纪念及揭示其给我们的启示,不能不说是遗憾的,这似乎也从一个侧面反映了当前计算机科学在公众中的认可程度。
  
  当前计算机科学思想缺失的原因
  
  造成当前中小学信息技术课程中计算机科学思想缺失的原因来自多方面。首先,从教师方面来看,长期以来,中小学信息技术教师的来源较杂,相对学历较低,且有不少“半路出家”的情况,教师队伍的相对庞杂造成了教师自身科学素养不高。虽然近年来这一情况有所改善,但有调查表明,中小学信息技术教师的专业遍布各个学科:物理、英语、化学、科学、教育技术、计算机,其中以计算机居多,较早开课学校的教师基本上为专科以下学历。可见当前中小学信息技术教师的整体情况仍不乐观,计算机科学思想较为缺乏,这也是造成课程科学思想缺失的主要原因。
  现在的学生同样普遍缺乏计算机科学思想,上面的调查就可以说明问题。学生可以将计算机看成一个操作对象和操作工具,可以看成一项技术,唯独不看成一门科学。三位不同省份的教师对自己的学生进行了调查,学生谈了他们对信息技术课的看法,大多数学生仍旧把信息技术课看成学习计算机操作的课程,在纲要、课标颁布多年后的今天不能不说是令人担忧的,也说明了我们的信息技术教学未能真正实现纲要和课标的要求。
  信息技术课程需要计算机科学思想的指导,只有将计算机科学融入到信息技术课程内容中,才能避免课程流于简单的软件操作、技术训练的形式,才能使信息技术课程具有更深刻的内涵和长久的存在价值。
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