计算思维对中小学信息技术课程的影响

点赞:13843 浏览:57944 近期更新时间:2024-03-19 作者:网友分享原创网站原创

摘 要阐述计算思维的基本概念,提出学习计算思维的重要性.通过分析计算思维与信息技术的关系,进一步阐述计算思维具备目前作为中小学信息技术课程培养目标的信息素养所不具备的价值,提出在中小学开展计算思维教育对信息技术课程可能产生的有益影响.

关 键 词计算思维;信息技术课程;计算机;计算教育

中图分类号:G623.58文献标识码:A文章编号:1671-489X(2012)27-0056-02

AnApproachtoEffectsofComputationalThinkingonInformationTechnologyCurriculuminPrimaryandSecondarySchool//WangRongliang

AbstractThispaperexplainstheconceptofputationalthinking,andpointsouttheimportanceofputationalthinkingonputereducation.Therelationshipbetweenputationalthinkingandinformationtechnologyisdiscussed.Informationtechnologycurriculumwillbeimprovedundertheinfluenceofputationalthinking.

Keywordsputationalthinking,informationtechnologycurriculum,puter,putationaleducation

Author’saddressInstituteofITEducationinPrimaryandSecondarySchool,EastChinaNormalUniversity,Shanghai,China200062

1计算思维辨析

2006年3月,曾任美国卡内基·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(JeanteM.Wing)教授在美国计算机权威杂志ACM会刊CommunicationsoftheACM杂志上,首次提出计算思维(ComputationalThinking):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[1].

计算思维这一观念一经提出,立即得到美国教育界的广泛支持,并引起欧洲的极大关注.2007年9月19日,欧洲科学界、工业界领导者在布鲁塞尔皇家科学院召开了名为“思维科学——欧洲的下一个政策挑战”的会议[2].2008年10月31日,我国高等学校计算机教育研究会在桂林召开关于“计算思维与计算机导论”专题学术研讨会,来自全国80多所高校,包括70多位计算机学院院长、主管教学副院长在内的近百名专家出席会议,根据“计算思维”领域的研究以及它在科技创新与教育教学中的重要作用,探讨科学思维与科学方法在计算机学科教学中的作用以及在教学过程中如何以课程为载体讲授面向学科的思维方法,以共同促进国家科学与教育事业的进步[3].

根据周以真教授的观点,计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看来困难的问题重新阐述成一个人们知道怎样解决的问题.计算思维是一种递归思维,它把代码译成数据,又把数据译成代码;计算思维采用抽象和分解来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的系统;计算思维是按照预防、保护以及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情况恢复的一种思维;计算思维利用启发式推理来寻求解答,即在不确定情况下的规划、学习和调试;计算思维利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行权衡.

计算思维与生活密切相关:当你早晨上学时,把当天所需要的东西放进背包,这就是“预置和缓存”;当有人丢失自己的物品,你建议他沿着走过的路线去寻找,这就叫“回推”;对自己租房还是写房作出决策,这就是“在线算法”;在超市付费时,决定排哪个队,这就是“多怎么写作器系统”的性能模型;此外还有“失败无关性”和“设计冗余性”.由此可见,计算思维与人们的工作与生活密切相关,计算思维应当成为人类不可或缺的一种生存能力.

2信息技术与计算思维的关系

信息技术是关于信息的产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制等应用技术的总称,是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息处理功能的技术.作为现代信息技术,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.当今社会,人们已经离不开信息技术.

从表现形式来看,信息技术可以应用在机械、激光、电子、生物等多个方面.现代信息技术的核心技术是计算机技术,特别是随着普适计算的发展和网络计算的普及,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.

随着现代计算机的计算速度和存储空间的不断增长,计算机已经为人们提供了比数值计算更多的功能,人们已经在计算机上实现了以前只能用纸和笔才能完成的符号计算或符号推理,计算物理学、计算化学、计算生物学等一批计算性学科的兴起,尤其是相续兴盛的各种非线性科学、人工智能、人工生命、遗传算法理论、DNA计算机理论等,无不显示了当代科学数学化的一个新特点:计算化、算法化[4].“万物皆算法”成为科学数学化的当代走向.

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作为计算学科,是对信息描述和变换的算法过程的系统研究,包括理论、分析、设计、效率、实现和应用的研究[5].抽象(Abstraction)和自动化(Automation)(“2A”)是计算思维中两个最根本的概念,即反映了计算学科的根本问题:什么能被(有效地)自动化[6].由此可见,作为以信息自动处理为主要功能的信息技术,其核心思想是计算思维.而信息技术的广泛应用,反映了计算思维对现代人类的重要性.