教学思考(1)
这份讲话稿是对计算思维(Computational Thinking)在中小学(特别是高中)教育中定位、内涵及培养模式的深度反思与重构。演讲者从宏观的思维辨析到微观的教学模型,提出了非常有价值的见解。
以下是内容的详细结构化总结:
一、 核心概念辨析:什么是计算思维?
演讲者首先通过对比,厘清了计算思维与数学思维、算法思维及编程思维的区别与联系。
| 维度 | 比较对象 | 核心区别 |
|---|---|---|
| 思维本质 | 数学思维 vs. 计算思维 | 数学思维:解释和描述现实世界(符号化、公式化)。 计算思维:改造世界(将规律转化为指令,通过计算系统实现)。 |
| 层级定位 | 计算思维 vs. 算法思维 | 计算思维(战略层):判断问题是否“可计算”,是否能由系统解决。 算法思维(战术层):设计优化的方法步骤来解题。 |
| 执行层面 | 算法思维 vs. 编程思维 | 编程思维(执行层):关注语法、结构、硬件约束,是代码实现。 现状批评:许多一线课堂将“计算思维”降维成了“编程语法课”。 |
二、 教学现状的批判与反思
演讲者指出当前信息技术教学中存在的两个主要问题:
- 问题的“去情境化”与“伪现实”:
- 批评案例:“鸡兔同笼”问题。这是典型的数学/编程题目,剥离了现实世界的复杂性(冗余信息)。
- 提倡案例:“校园文创徽章定制”、“图书推荐系统”。现实问题包含大量冗余信息,需要学生进行抽象(剥离冗余,提取核心变量)和建模。
- 深度举例:二分查找教学中,不应只讲数字猜谜,而应关联“古籍查找”等实际场景,让学生理解“最小化查询次数”这一目标的抽象过程。
- 重“术”(器)轻“道”:
- 教学往往停留在具体的算法(如冒泡、快排、回溯)层面,而忽略了背后的底层策略(大概念)。
- 建议:应透过具体算法讲透其背后的思想。例如,二分查找、快速排序的底层逻辑是分治思想;遍历、搜索的底层逻辑是枚举/遍历策略。
三、 提出的新教学模型:4I 模型 (For AI)
演讲者认为,思维的培养需要经过“观察-确信-实践-强化-习惯化”的过程。基于“知识建构”理论和“4C创造力模型(尤其是mini-c)”,提出了一个以创造为中介的计算思维培养模型——4I 模型:
- I - Issue (议题/真问题)
- 不是简单的 Interest (兴趣):不是指好玩的视频或动画。
- 定义:必须是与现实世界关联、与学生个人经历(过去/现在/未来)关联的真实问题(如盲人时钟设计)。
- 作用:激活探索世界的动力,确立“改造世界”的起点。
- I - Invitation (邀请/解构)
- 内涵:解构和还原已有的优秀方案或产品。
- 行动:教师引导学生分析现有产品“是怎么做的”,将思维外显化,进行认知的更新与铺垫。
- I - Instrumentalization (工具化/器物化)
- 核心:将想法转化为具体的工具或制品(Artifacts)。
- 意义:通过构造工具来验证知识。这是人适应机器思维(Instrumentation)并利用机器改造世界的过程。
- I - Internalization (内化)
- 形式:通过演讲、答辩、交流(Presentation)。
- 目的:将零散的思考系统化,在反思和辩论中实现思维模式的固化与内化。
四、 总结与建议
演讲者最后强调,计算思维的培养不是一蹴而就的,需要通过行为习惯和思维模式的双螺旋迭代。
给一线教师的三个关键建议:
- 载体:必须使用真实世界的问题(含冗余信息,需抽象)。
- 过程:让学生完整经历“问题化 -> 解构 -> 工具化 -> 反思”的全过程。
- 升华:在教学中渗透核心思想方法(如分治、迭代),而非仅停留在代码语法或单一算法上。
这里的关键点对您的教学可能很有启发:
您之前提到的“工业互联网项目”和“Python列表教学(中国高铁主题)”其实非常契合演讲者提倡的Issue(真实议题)。
我可以为您做的一个下一步动作是:
您是否想尝试用演讲中提出的 “4I 模型” (Issue-Invitation-Instrumentalization-Internalization),来重新梳理或优化您现有的某个教学设计(例如那个“嵌套循环”或“工业互联网”的课程)?我可以帮您搭建这个框架。
基于刚才那篇讲话稿的深度观点,这三种思维并不是平行的概念,而是一个从宏观到微观、从抽象到具体的层级关系。
以下是关于计算思维、算法思维、编程思维区别的详细总结,采用了“战略-战术-执行”的类比框架,方便您在教学中向学生解释:
1. 核心区别概览表
| 维度 | 计算思维 (Computational) | 算法思维 (Algorithmic) | 编程思维 (Programming) |
|---|---|---|---|
| 层级定位 | 战略层 (Strategy) | 战术层 (Tactics) | 执行层 (Execution) |
| 核心问题 | “这是个可计算的问题吗?” “系统能帮我解决吗?” | “怎么解决这个问题最快/最好?” “具体步骤是什么?” | “计算机能听懂我的指令吗?” “代码语法对吗?” |
| 思维动作 | 界定与抽象 (现实问题 \(\to\) 计算模型) | 设计与优化 (计算模型 \(\to\) 逻辑步骤) | 实现与验证 (逻辑步骤 \(\to\) 机器指令) |
| 关注点 | 现实世界的关联、去冗余、建模。 | 时间复杂度、空间复杂度、策略选择(如分治、贪心)。 | 语法规则、硬件约束、调试(Debug)、代码结构。 |
| 通俗类比 | 建筑师(决定盖什么楼,解决什么居住需求) | 结构工程师(设计承重结构,保证楼稳固且省料) | 施工队(砌砖、布线,把图纸变成实物) |
2. 详细深度解析
第一层:计算思维 (Computational Thinking) —— 顶层设计
- 本质:这是面向所有人的通识素养,不仅仅是程序员的技能。
- 讲话稿中的核心观点:
- 改造世界:数学思维侧重于解释世界(符号化),计算思维侧重于利用计算系统改造世界。
- 转化能力:核心能力是将一个充满冗余信息的“现实问题”(如怎么推荐图书、盲人怎么看时间),剥离出核心变量,转化为一个“可计算的问题”(如数据匹配问题、循环计数问题)。
- 决策:判断这个问题是否值得用计算机解决,以及系统能否解决。
第二层:算法思维 (Algorithmic Thinking) —— 路径规划
- 本质:这是解决数学/逻辑问题的核心,也是计算机科学的灵魂。
- 讲话稿中的核心观点:
- 策略选择:在确定问题可计算后,选择用什么策略去解。是暴力破解?还是二分查找?还是分治法?
- 优化意识:不仅要解决,还要“更优化”地解决(战术层面的最优解)。
- 去情境化:此时已经不太关心现实世界的纷扰,只关心数据结构和逻辑步骤的流转。
第三层:编程思维 (Programming Thinking) —— 落地执行
- 本质:这是与计算机沟通的语言能力,是实现手段。
- 讲话稿中的核心观点:
- 验证工具:代码是对算法的一种验证。如果算法只是纸上谈兵,编程就是实战检验。
- 机器约束:需要考虑计算机的“脾气”(语法、内存、顺序、循环结构)。
- 现状误区:很多教学停留在这一层(教语法、教三大结构),导致学生变成了“代码工”,缺乏上层的解决问题能力。
3. 一个贯穿的案例:图书查找
为了让学生更好理解,可以用讲话稿中提到的“图书查找”案例串联:
- 计算思维(界定问题):
- 现实场景:图书馆书太多,学生找不到《红楼梦》。
- 思考:这不仅仅是找书,这是“信息检索”问题。我们需要建立书名和位置的映射关系。这是一个可以通过计算系统解决的匹配问题。
- 算法思维(设计方法):
- 思考:书架是有序的(按拼音或编号)。我不需要一本本看(顺序查找),我可以从中间看起,如果大了往左找,小了往右找。
- 决策:采用“二分查找”策略,这样效率最高。
- 编程思维(代码实现):
- 思考:我要定义一个List存书名,设定low和high两个变量做指针,写一个
while循环,还要注意mid如果是小数要取整(语法约束)。 - 行动:编写Python代码并运行,看能不能跑通。
4. 视觉化关系
它们的关系是包含与支撑的:
- 计算思维包裹着算法思维。
- 算法思维包裹着编程思维。
- 没有编程,计算思维无法落地(空想);没有计算思维,编程就是机械劳动(码农)。
我今天汇报的这个题目是我在跟一线老师接触过后,零零散散的一些这种思考。其实
一直没有机会把它很系统的进行一个梳理。也感谢我们今天没有在场的闫世刚老师,他要请我来做这个报告。
所以我觉得做报告是个非常好的一个学习机会。他让我能够在短时间内系统的比较梳理我一些零零碎碎的这种
思考,所以我说严老师也是在鞭策我成长,接下来我就想把我自己的一些想法跟大家做一些交流。因为我没有
把这个内容拷贝到我们现场的电脑上,是因为我觉得可能还不成熟,所以只是我做的一些思考跟大家做一些分
享。
那为什么会想到这个题目?实际上是我们在这个高中教学的时候,我们经常会看到这一节课上下来,你说它是
信息课吗?好像也是。你说它是这个数学课吗?也非常像。因为我们知道这个计算思维,它跟这个数学思维实
际上就是非常相近的学科。而计算思维当中,它所体现出来的那个抽象的思维跟数学思维的抽象也很像。
可是我们也知道这两个思维其实是有差别的。尽管两种思维都在去对学生的抽象思维来进行一个培养,可是我
们知道这个数学思维它在抽象之后的形式化,它是建立一种更加符号化的公式化的一种公公式它是一种这种公
式性的描述。而计算思维,它相当于说把数学当中的很多规律,通过计算机可以实现的方式,把它最终要变成
一种指令。所以其实他们的这个出口是不一样的。
从这个角度来说,我想数学思维它更多培养的就是我们学生怎么样能够把现实世界通过这样一些更简化的方式
来进行解释或者是描述。那么他在解释这个现实世界为什么会发生这样的现象。而计算思维,我个人理解,它
是把我们现在对现实世界的这种解释跟描述,更好的运用在改造世界当中。所以从这一点上来说,从这个思维
本质上它就有不同。很显然我们教学肯定要不一样。
另外一个,其实在更多的这个课堂当中,我会发现很多老师他把计算思维跟算法思维其实也有混淆。那混淆到
什么地方呢?这个最主要就是我们怎么看待这个计算思维。计算思维在我看来它更像是一个战略层面上的一种
思维。它会从现实世界当中的具体的问题,首先来判断它是不是一个可计算的问题,它是不是一个计算系统可
你帮助解决的问题。而算法思维通常来讲它更聚焦在战术层面上。而在战术里面更多的是说,我如何来设计更
优化的这样的一些方法步骤来去解答我的这个问题。所以很显然我们会发现,其实从战略到战术是有差别的,
它的这个层次就不一样。
甚至于说我们跟这个算法思维更相关的还有编程思维。很多一线的课堂,我发现我们尤其我可能对其他地方不
是特别了解。但是我对我福州所在的一些学校,我去观察过一些课堂,很多时候老师就把它上成了编程课。对
所有的学生其实训练的是那种编程的语法跟他的一些基本结构。整个学期下来我就围绕着三大控制结构来跟学
生做训练。
其实编程思维它更底层一些,它会把算法思维在执行层面上来去形成这个指令代码。它更关注的是说计算机对
它的一些具体的约束条件。很显然这个部分大量的程序员他们所具有的思维就是编程思维。我认为很多的底层
的程序员,他们可能只具有编程思维而没有算法思维。当然更就谈不上是计算思维。
而我们面向全体的学生,因为我们现在高中,我始终跟我的学生,跟老师讲,我们高中教育它不是一个专业教
育,它更多的还是一个基础教育。因此,从站在这个角度来说,我们培养的是所有的人怎么看待你现实世界当
中的问题。怎么用计算的眼光和用计算系统的那样的一个思考方式来去解决问题的一种思维。这种思维我们举
个例子来说,一个学校如果他有这样的一个推荐图书的需求,那么这是一个现实问题。
计算思维它所表达的就是说我首先要把这个图书推荐的计算的现实问题我们来看一下,能不能变成一个可计算
的问题。这个图书推荐的这个问题,它从计算的角度,它实际上就是建立一个用户跟图书的匹配之间的一个关
系,这个是可以计算的。所以计算思维在最先先的这个层面上,它实际上就是来判断这个问题是不是计算系统
可以帮我快速解决的问题,它是不是可计算问题。然后才到了说我这样的一个匹配的一个算法,我是不是可以
通过某种算法来帮助解决。这个算法当然既有基于内容的算法,也有基于协同计算的这样的协同过滤的算法。
算法思维它可能更多的就是在一些算法当中,我们来对具体的这样的可计算问题来做一个算法的选择或者是规
划。
更下的一个层面,就是把我的算法通过这个程序代码,我可以考虑到计算系统本身的一个硬件的约束条件来形
成这个代码。所以这是一个编程思维,可能更多要去执行的一个成分。他们之间是一个层层包含的关系。
很显然,我们从这样的一个现实问题当中,你就可以感知到计算思维它其实是更加上位的,是用于所有人的一
个通用思维。它不是一个计算机程序员,它具备的一个专业的编程思维。反过来,我们为什么要在高中要一定
要让学生还得接触一些代码呢?
是因为程序它实际上是对算法的一种验证。我如果一个算法仅仅在我的一个纸上谈兵这样的一个层面来去设计
或者选择的话,它可能不一定正确。所以程序它用来验证我选择的算法是否是合理的,是否是优化的。反过
来,这个算法如果再存在不合理,也许是你当时对现实问题的这个分析也是存在问题的。那么它相当于从底层
再回到上层次来做这个验证。
因此我个人觉得计算思维其实简单一句话就是所有人应该具备的一种可以把现实问题转化成可计算问题,并且
能够形成用计算系统来解决方案的这样一种思维的模式。而这种模式在我们高中的这个教学里面,我经常会看
到老师把我们这个教学变成了说我就是在讲一个鸡兔同笼的这样的一个问题。鸡兔同笼的这个问题我个人觉得
非常不好。因为它是不是我们所说的现实性的问题,它就已经是一个编程问题,它是很去情境化去的非常的多
的这样的一个剧情情境化的问题。
当然如果我从它的本质上来讲,其实我是不是可以转变成一个校园文创定制徽章的这个问题。我们知道现在的
学校都非常注重校园文化的一个建设,我们现在大学也开始不断的注重自己的文创。前两天在钟老师学校,我
都很有冲动,很想买他们学校的文创。
这个文创其实就是跟学生身边他自己息息相关的一个现实问题,而这里面他又多了很多冗余的信息。我们说现
实问题跟你的直接的这种编程问题差别就在于说现实问题更复杂,冗余信息更多。在此当中我们就是需要学生
建立一个剥去冗余来抽象它的核心关键变量的这么一个关思维方式。
同样的二分查找的问题也是非常去情境化的。我们无论从小学到初中到高中再到大学,学的一直都是这类问
题。我自己的学生在学这个编程的时候,他们其实永远没有把自己学的这个代码跟现实的到底哪些问题是可以
通过这种方法来解决的,没有建立关联。所以这个其实也是在说明我们学的过程其实可能就出现了偏差。也许
我们应该学的时候就关联到现实世界。同样我们的一个图书古籍查找的这个问题,这里面隐含了什么呢?一方
面是说我们的这个冗余信息它是存在的。
第21个,如果我们看到这个问题,我知道我的目标说一种高效的查询方法,就是把它转化成一个最小化查询次
数这么一件事儿的话,实际上他就是在对目标来进行抽象。目标抽象了之后,他对数据也有抽象。比如说这里
的乾隆年间,给你了这个时间范围之后,乾隆年间就变成了数据抽象的一个数据范围。再有我们说这样的一个
解决问题的过程,他就把一个现实的估计查询的问题,变成了在有序的区间之内,通过最少次数来进行判断,
找到符合条件的这个元素的这样一种问题。所以在这个过程当中,学生他的这个思维其实是跟着现实问题解决
当中不断的进行抽象建模,来做的一种思维的思考。
好。跟我们说直接面对这个二分查找。尽管有的老师现在说抽奖,那我们现实当中有一个抽奖或者是猜测这个
价格的这样的一种问题。但我个人都觉得这样的问题好像还不够。因为他的应该说他的这个冗余信息不够,他
就不符合这个现实问题的一些特征。
当然我们的优质课特别好,也实际上我的很多思考也是在这个优质课我自己的观摩学习反思的基础上不断建立
的。那么我们就会看到在优质课的这个平台上,经常会看到有老师有这样的一些设计。关注到了我们现实世
界,关注到了我们学生跟现实世界的关联。总体来讲,可能我个人觉得思维的培养,思维的发展,回到思维本
身是什么?我的思考就我觉得思维本身它其实可能就是我们去处理现实世界或者处理信息的某一种模式。
思维代表着你头脑当中的某一种程序化的这种图示,也可能代表着你处理某些问题或者进入某种场景的一种模
式的存在。因此我们说这种模式的建立,它不可能说是一触而发的,他可能会经历这样几个过程。首先他得知
道这个模式摆在我面前,我可能观测到了它是有用的,对于我解决某些问题是有用的。我确信了他有用,只是
初步确信。接着下来我得自己实践跟验证。如果我自己实践验证过后,的确一次成功、两次成功、多次成功以
后,他的这个强化就已经建立了。那最后他才能够形成自动化的这个思维的习惯。
因此我觉得思维模式的建立,我们既然谈到计算思维的培养,而不是说你这个编程技能的培养的话。那么思维
模式首先要有给他种子。我们要给他能够看到用某种思维模式解决问题成功的案例。然后要有试错的机会,再
来进行不断的强化。尽管我们可能在中学教学的时候会给学生一些机会,但是这个机会不够。我们都知道一个
优秀的专家或者是计算机科学家,他都是经过无数次的这种试错成功他而得到的自己的思维。所以这个强化非
常重要,也是习惯建立的一个前提。最后他才可能在心理上得到了某一些的满足,而成为固化的一种思维。
因此我个人觉得在众多的关于计算思维的这个定义当中,如果从教学层面上来说的话,通过我刚才的这个分
析,我个人觉得美国的RSDE和CSTA给的这个11年的操作层面上的定义还是比较可行的。因为我不是说他站在
学科角度他可能多么好。只是说站在我们面对所有学生的通识素养的培养上,他可能是一种可行的一种过程。
因为这个过程就经历了刚才我们所说的计算思维它所包含的这些要素。
另外一个我还想强调就是思维它应该是我们不断进行强化,不断进行行动而形成的一种习惯的养成。这个习惯
可能会带来你思维方式的这种转变。所以思维它不是凭空想象,它是通过我们的认知实践跟不断的重复,从刻
意的一种认知而逐渐转化成自化自动化的这个思维本能的这样的一个过程。所以从心理学上其实也可以解释这
件事。我们通常讲你要建立某种行为习惯,心理学告诉你21天就可以形成某种习惯。因为你一直在不断的重复
某种固定的程序,固定的方式。
从教育学的角度,叶圣陶也很早就说过,教育无非就是养成良好的习惯。之所以我们现在的很多的学生在大学
里面,他好像不会主动学习,不会自主学习。我个人觉得就是他没有养成一个自主学习的习惯。因为高中中学
一直都是有人扶着你去学习的,老师告诉你做什么他就做什么,老师没告诉你做什么他就不做什么,这是我们
大部分学生表现出来一种状态。当然东北师大附中的学生肯定是高于这个层次的因此习惯我想它是一种自动化
的认知过程,它需要这种大量的不断的重复。
好,另外一个视角也是我个人思考的一个。刚才钟教授介绍我的时候说,我近些年我的研究的关注的方向就技
术支持的知识建构。从这个知识建构的这个角度来说,其实它有一种基本的认知,就是所有人甚至于说儿童都
是可以创造的。我在今年的年初,在这个杂志上有发了一个通过儿童创造来提高这个计算思维。当时提出了一
个模型,我没有把它展开。因为那个模型是在这个科学教育科学课堂当中我们实践的一个成果,我们还没有把
它形成一个论文。
但是经过我最近的思考,我觉得科学当中的模型,虽然它的内核是知识建构,但是它可能不适用于计算思维。
因为科学思维跟计算思维是不同的。科学的研究大部分他是我们观察、探究、思辨、推理、验证这样的一个过
程。而我们计算思维它更多的是我当然有观察,但是我有解构,我有分解。然后我有去这个算法的设计。它很
多层面上都是在设计跟实践以及这种工程的实施方面来做的一个学习。所以我对他内核不变,我对他稍微做了
一些改造,也受到台湾中央大学陈德怀教授的一些启发,我觉得我们可以在计算思维培养的过程当中,以创造
为中介。
为什么会以创造为中介?首先来讲创造是有乐趣的。我们很小的时候说,我把我们家的某种东西给他稍微做一
下改造,那小孩都乐的不行,对吧?他要保持这种创造。所以首先来讲,创造它是有乐趣的,那么创造如果成
功了,他也是有成就感的。
再有怎么能够让这个学生都去创造,我个人觉得要加上兴趣的激活。兴趣本身它是对我学生学习进行创造的一
个准备状态。这个兴趣我觉得不是说浅层的兴趣。因为我们很多学生他理解说兴趣就是我给你看一个有趣的视
频,或者是我给你看一个有趣的成品。好他就会有兴趣,我觉得不是真正的兴趣。他是从内心当中真正建立了
和我个人相关联的某种事件,或者是跟我真的有关心的一些事。
就是ACRS的这个动机理论,我把它借用过来,我们必须要建立关联,与学生的过去有关联,与学生的现在,
甚至于说与他的未来有关联。并且这个关联还是跟现实世界有关联。这种才是我所说的兴趣,不是单纯的一个
某个动画片或者某个视频来建立的兴趣。
再有就是创造在过程当中,它是一种实践转变的基础,它是个条件。所以在过程里面他要形成创造的惯例。这
个惯例就是在让补学生不断的去经历计算思维的整个解决问题的过程。最后他通过心理上的一种调试和谐,才
能够实现这个模式的一个内化。
这里可能老师会问,尤其是一线的小学老师,我们经常会问这儿童可以创造吗?如果从我们专家研究的这个角
度来说,这两个学者他们提出了一个创造力的4C模型。C他认为说其实创造力是可以分成4种不同的类型跟层
次。
最低的mini c的这个层面是每个人以个体为单位都可以实现的一个创造。个体的创造。它实际上可能就是你日
常解决问题的时候,你突然某些某天有了一些想法,有了一些创意,我对某一种的方法有了一些改进。那么这
个就是在mini c的层面上满足了我个人的心理的需求而成成就的一个创造。只有mini c它不断的发生,才可能
有上层的little c这个little c就不管不只是对个人有这个用,他还关联到你周围的人。我们所做的一种改变,可
能对我小组内的、班级内的或者社群内的是有贡献的那当再上层才可能有专业c pro c最上层就是我们讲爱因斯
坦级别的这个big c。从这个角度来说,我们创新人才的培养,我个人觉得实际上我们是在培养大量的proc而
不是专门去培养BC而proc的这个培养它扎根于我们日常的每一个人,他的一个mini c所以从这个角度来说,
以创造为中介来培养他的计算思维,我个人觉得从思辨推论的角度是可行的,而且,我也经过我的思考,我把
我的知识建构为内核的教学,我也做了一个模型。
我刚才不好意思,刚才韩东教授介绍了武艺模型,但恰恰我是比较反对在信息课上来用5亿模型的。为什么?
因为5E模型它归根结底从根儿上来说,它是从科学思维培养科学探究的这个视角。他的那个解释,尽管我们学
科对他做了一些改造,但我个人觉得还不够。就是他没有挖到这个计算思维培养的一个本质。所以我尝试着建
立了这样的一个4I,我还是不满意。因为我们现在是AI时代,如果中央教授还有谢老师可以,我们在座的老师
可以给我一些建议,我现在提出来4I但我觉得不好听for I总是觉得太I那我还是想说把它变成一个for AI。其实
for AI是有可能的,只是我目前还没有想到更合适的这个AI怎么样形成这个。
I之前的这个A怎么把它串起来?我的这个想法是什么呢?我刚才讲了就说它的这个内核,我还是觉得是以知识
建构为它的一个理论内核。这个过程当中,就知的激活。我刚才讲了兴趣的发展它是要关联世界,关联我的个
人的时间的历程。所以应该说它是一个issues,它不是一个interest。我们之所以没有第一个爱用interest,
我是觉得interest会误导很多的人,所以这个兴趣应该说是内发的激发出来的兴趣,而不是说外外在的。
第21个,当我有了去改造世界。当然你看如果我是issue的话,那么它其实就把我们计算思维的内核挖出来
了。我刚才讲计算思维是改造世界。好,所以我们改造世界的起源有了,那接着下来我要怎么做呢?
我提出第二个I叫做invitation。这也是受到陈德怀教授的一个启发,他用了这样一个词,我对他的解释我大体
上还是认同的。Invitation的意思我觉得我们要给他做一些内涵。就是它实际上是去解构跟还原已有的类似的
一些产品,或者是问题解决的方案。他究竟是怎么做的。我们把这样的方案解构出来,我们去建立一些认知的
一个更新,那么过程当中中相当于教师在学生的这个合作这样的一个背景下,教师引领着学生呢,我们把这些
解构的还原的思维把它外显化,一步一步我们来进行认知。
还不够,为什么我们讲说要改造世界?所以这个是我受到现在AI它其实AI素养里面提到了两个方向,一个叫做
instrument instrumentation,一个就是我说的instrumentalized,这两个都叫工具化翻译过来。但是我个
人觉得我们可能在高中更强调的就是instrumentalized。当然它里面内含了instrumentation,什么区别?
Instrumentation是意思说人的思维方式跟着计算系统它的运行过程在不断的进行一个调试。反过来,我们人
的很多的一些想法,我们需要通过ization就是工具化,把它变成一种工具,把它实现出来。
你不实现出来,永远都是在头脑当中转。所以我们说instruments aliza的过程,它就是在促进人更多的像机
器的运算过程的这种解决方式来进行转变的一个契机。它是一个载体。所以我第三个I提出是
instrumentalized。它是对我们之前所吸纳的知识准知识的一种验证。通过它的这种构造这个制品工具,我们
把它能够进行模式的验证。
最后还需要一个internalization,就是通过内化。这种内化更多的就是把我们外显的一些行动。就像我今天站
在这个大家面前,我说我前面零散的一些思考不成体系的当某一天我有一个presentation的这个机会的时候,
我可能就会把我们一些零散的东西把它串起来。为了给大家讲明白,我们这个内化才可能有机会生成。所以
internalization它是不仅仅是展示,它还是一个答辩的过程。它是更多的演讲答辩交流的过程,从而促进思维
的内化。
而在我们你看像我今天站在这儿跟大家做交流的时候,我就头脑当中也在不断的反思。我也发现其中有些问
题,装修房子问题都是自己发现的,其他人发现不了。所以那也是对于我,接下来其实我又产生了新的问题,
它就会形成一个循环。所以我讲从内核上来讲,我还是以知识建构的过程为内核,然后来构建我的这个教学的
一个方案。这个方案的模式就是来形成一个创造的学习圈。
整体上来讲,形成了这个学习圈以后,我觉得从认识论的角度,我希望的是能够通过行为习惯和思维模式这个
双螺旋不断的进行的一个迭代。从而从这个行为习惯的建立在促进思维模式的一个固化。那么思维模式的固化
它又在不断的推进我们行为的改进。所以这是我初步的一个思考。
我也尝试着给出一个方案。我这里也是受到前两天在钟教授广东省本科生大赛的时候,有一个学生的教案我还
是很喜欢的。他在讲循环结构的时候,他拿出的案例是对于盲人,我们现在很多时钟他是看不到的那怎么办?
盲人只能听,那听的话我们有一个他就想到一个翻页时钟,我怎么样就翻页时钟它本身它其实就是一个循环结
构的一个现实应用。所以我尝试着购构建,按照我思I模型构建出来。
首先要让学生遇到现实世界的问题,把现实世界问题化。那么有我们正常人的时钟,那盲人怎么办呢?盲人他
会听,怎么样能够让盲人听?好?我们过渡到思维外显化,我们可以去类比或这是解构相似的方案。我们知道
古代的时候就有打更人,那么打更人他就通过这个声音来进行报时。好,怎么样能够让这个声音在现代的这个
社会当中能报时呢?
我们可以通过蜂鸣器,那蜂鸣器以外,我们让它不断的进行翻页,来记录它的这个次数,那可能就会涉及到一
些具体的创造。有了这个方案之后,我们把方案要做一个工具化,可以把它成形成具体的可行的一些工具。我
们在尝试着改造世界,然后我们最后再来形成具体的一个反思汇报,从而建立我整个的一个计算思维。
这个是所有的图片都是AI生成的,不是现实的一个图片我也在尝试着找这个实践的一些学校,有一些愿意的老
师,我们可以共同来做一些探索。我还有时间吗?我占用时间。
不好意思,我最后还想说,刚才我是在对这个计算思维跟算法思维以及数学思维的这个横向比较上。我们想要
说计算思维到底它的这个内涵跟它的培养逻辑是什么?另外一个我也想再一个从纵向的这个角度来探索。我也
是从一线教学里面发现的问题,我会发现一线的这个教学,它往往把方法跟我们所谓的我们刚才讲思维它是个
模式,所以它往往把方法跟模式是混淆的那这个怎么讲呢?比如说我们在讲具体的这个算法的时候,我们会去
讲二分查找,会去讲快速排序。但是我们往往忽略的是这些方法算法背后它的一个底层的逻辑。它实际上从策
略的角度上来说,都是分支策略的一种表现。而从它的这个底层的逻辑上来说,它是一个分治思想的体现。
同样比如我们在讲这个便利,我们也在在在讲搜索。这个也是说它的统一的一个上位的策略是便利策略。再往
上来说,它是便利思想,所以我们往往在教回溯算法。你看现在的这个回溯算法,贪心算法都已经好像我没记
错的话都都写到异教课了。
讲这个这东西,那你究竟是让学生,尤其是小孩子,你是学会具体的算法,还是希望他建立一个简化现实世
界,简化问题的策略呢?很显然其实我们讲这个东西不是为了让那么小的孩子就去理解一个这么复杂的算法。
尽管你说专家们讲说这很简单,简单到我没觉得它很简单,可能我也比较笨。所以我说这个简单,它是在战略
层面上简单,他的思想层面底层逻辑上点简单很容易理解。但是你要说具体的算法,其实可能不是那么好理
解。好,我们说现在的这个问题就在于说,我们往往把我们在模式上,尤其是在道层面上的这个教学,把他在
一线就变成了气方面的一个教学。他只讲这个层面,而不去有意识的帮学生建立一个模式。所以我想从这个层
面,也就是说算法到底要讲什么,从计算思维的角度,我们说如果是模式的话,那也值得反思。
同样的我这里也是用AI,按照我的这个想法,如果按照这个底层逻辑这个思想的这个角度,如果同样我去讲鸡
兔同笼问题的话,那么我跟德博王描述了一大通,然后他给了我一个这样的一个方案,我觉得还可以。一个是
给一个真实的问题情境,很类似于说校园文创徽章设计的这个部分。那么我们这里就是给他改了一个科技节当
中的小车竞赛,然后需要这些器件。
如果按照我说在思想层面上,首先我们说你得让他知道这种思想有用,这个模式有用。所以先给他一个认知,
然后我们再让他体会分,还有治和这个分治思想的一个基本的逻辑。然后第三个阶段我个人认为非常重要,就
是一定要对比反思。对比反思这样的一个策略它的优势在哪里?如果我我不分,那我要让学生感知到不分它会
带来什么问题,分又会带来哪些的一个优势。
最后我们再来建立一个从大概念的这个层面。我理解大概念实际上就是一种观念,是个模式的一个建立。这个
模式我们再来分析这个问题,它可以关联的问题有哪些?生活当中怎么迁移?尤其是在分治思想的这个总结层
面,要帮助学生来建立这种模式。最后我想一个整体的做个小结。我觉得。
觉得我还是不满意,但是阶段性成果从计算思维培养来说,我想第一个就是真实世界的问题一定是要作为载
体,而且真实世界他是要跟学生有关联。第21个就是要让学生完整的另外重复的去经历这个计算解决问题的过
程。另外就是要结合这个实践活动,把我们的方案一定要做工具化。在这个过程当中来渗透核心的思想方法,
而不是只是讲本身的这个算法。最后在形成慢慢的这种的思维习惯,从而来建立学生的计算思维以上就是我跟
大家做的分享,谢谢。

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