國際與比較教育研究所.
發布中國教育科學研究院國際與比較教育研究所的最新研究成果，傳遞全球教育與國別教育的前沿研究動態，分享國家級教育智庫的理論智慧，展示國際教育經驗與中國教育實踐相融合的試驗進展。
2021年12月，日本非贏利組織“數字承諾”（）[1]發布“foranWorld:AfortoLearnandLead”報告，對估算思維的內涵與培養路徑等進行了剖析，本文就該報告的主要內容編譯如下與讀者分享。
一、為什么要注重估算思維
報告首先強調，在技術進步帶來生活和學習改革的背景下，越來越須要將課堂上的估算能力重新定義為一種內在的社交和習得技能。其最終目標除了是學會對數字設備的訪問，還包括借助數字設備提升學科學習、批判性思維和自我抒發的技能。
中學生使用計算機必須趕超消費信息或做比如閱讀、寫作或講演之類的日常工作。中學生須要有機會創造、解碼、分析、定制或以其他方法借助計算機程序或預測模型來解決問題或支持她們的學習目標。
她們還須要有機會考慮技術系統——包括設計到技術系統中的偏見——是怎樣影響她們的生活的。這種學習機會對所有中學生都很重要——而不僅僅是這些最終學習計算機科學或步入信息技術行業的中學生，由于技術如今早已融入到各個領域和日常生活中。
據此，該報告覺得，假如要讓下一代的每一個中學生都具備參與科技社會的技能，這么所有的教育工作者，不論學科和年級，都須要為中學生提供參與估算技能和實踐的機會。
二、什么是估算思維
關于估算思維，該報告從對幾個相關概念的分辨與聯系進行了說明。
在2017年，“數字承諾”提出了一個計算機科學、計算思維和編碼三個概念的關系圖，覺得計算機科學（）是一門學科，估算思維（）是一種實踐，編碼（）是一種奇特技能，它們之間存在交叉和分離。
在這一新的報告中，“數字承諾”更新了之前的概念關系圖，首先是降低了“計算”（）的概念，其次是將原先的“編碼”（）更新為“編程”（）。
具體來說，各概念涵義如下：
編程：是開發一組計算機可以理解和執行的指令，以及調試、組織和應用這種代碼來解決問題的實踐。它包括在計算機科學中，并與估算思維有交集。
計算機科學：研究計算機和算法過程，包括它們的原理，它們的硬件和軟件設計，它們的應用，以及它們對社會的影響。
估算思維：一種解決問題、設計系統和理解人類行為的方式，它借助了計算機科學的基本概念，是每位人的基本技能，而不僅僅是計算機科學家。
估算：借助估算方式、模型或系統的任何活動或研究領域，如信息管理、計算機工程、人工智能、數據科學、娛樂媒體等。
三、計算思維技能與實踐綜合框架
對于在K-2教學中培養估算思維技能，該報告提出了一個由三個同心圓組成的綜合框架圖。
最外圍的圓環為估算思維技能（），它是使用估算工具解決問題所必需的認知過程，包括具象、算法思維、調試、分解、模式辨識、選擇工具。
中間圓環為估算思維實踐（），它結合了許多估算技能來解決一個應用問題，包括手動化、計算建模和數據實踐。
最上面的圓環為寬容性教學法，是指這些讓所有學習者參與估算的策略，將應用程序與中學生的興趣和經驗聯系上去，并提供機會承認和克服估算領域的偏見和刻板印象。
該報告建議依據兒童發展特性應用這一估算思維綜合框架，由此決定向不同年紀和認知能力的中學生院長哪些以及怎樣院士。諸如，k-3年級，中學生將可能主要進行估算技能應用到課堂上相關問題的實踐。在4-12年級，中學生則應用多種估算技能進行估算實踐。
四、美國估算教育施行現況
報告強調，在過去八年中，英國36個州通過了政策策，將估算教育（）作為K-12教育的基礎部份。倫敦市在這項工作中始終處于領先地位，于2015年推出了“全民計算機科學”（）項目，公私合作投入8100萬日元，借以確保所有倫敦市K-12中學生都能獲得計算機科學和估算思維方面的高質量學習機會。
報告同時強調，盡管英國所有50個州都有一些推動計算機科學的新政，但對估算思維的定位是模糊的。諸如，許多州拿來制訂標準的“K-12計算機科學框架”將估算思維整合到了7個核心學科領域中的4個而不是全部，理由是發展估算思維的最有效環境和方式是學習計算機科學，由于它們之間有著內在的聯系。
五、計算思維教育的實踐策略
報告還強調，為了造福所有中學生非常是這些處于邊沿化的中學生，須要要擴大中學生參與估算思維的機會，而不僅僅是必修課程或拓展項目。因此，該報告覺得須要強化兩方面的措施：一是將估算思維融入學科學習，二是注重提升班主任將估算思維融入教學的能力。
報告覺得，將估算思維融入學科學習，除了可以擴大估算思維學習機會，也有利于學科理解，可以推進學科學習。就將估算思維融入學科學習，該報告提出了三個策略。
策略一：借助學科學習和估算思維之間的協同效應。學區和班主任須要找出將估算思維融入核心學科領域的最佳方式。目前在科學和物理學科領域融入估算思維早已有一些不錯的案例和框架，如麻省理工大學等機構舉辦的GUTS項目（是一門小學科學課程，中學生借助估算模型探求科學概念，如人口生態學、水資源保護和流行病學），提供的“：代數”課程（讓學習者編撰視頻游戲或剖析數據，整合代數、物理和數據科學的概念）等。
在藝術、英語語言藝術、社會研究中也有一些不錯的案例，如提供的“：數據科學”課程（提供與歷史風波相關的數據，為中學生提供解釋原始數據集的機會）、密歇根州立學院等機構合作推出的“綜合估算思維”項目（）等。
該報告還提出了將估算思維分別融入PreK-2、3-5年級和6-12年級各個核心學科的具體參考案例。
策略二：在較低年級培養估算思維能力。報告覺得，對于幼兒來說，有機會參與估算思維尤其重要，便于培養對估算的興趣和基本理解。當教育者企圖將估算思維融入所有年級（包括較低年級）時，她們必須作出戰略決策，確定適宜不同年紀組的學習目標，并預估這種學習目標怎樣作為學習過程的一部份聯系上去。由于傳統的計算機教育直至學校才開始信息計算科學，所以在低年級(PreK-5)理解適宜發展的估算思維實踐非常具有挑戰性。
其實有許多估算設備被設計拿來支持少兒學習編程，但估算思維技能不僅僅與編程有關。估算思維有助于元認知，即在解決問題時監控認知過程的能力。
策略三：推動中學生的能動性與目的性。報告強調信息計算科學，對于估算思維教學，應注重提供以中學生為中心的學習經驗，這樣中學生就可以決定使用哪些工具，怎么使用它，以及出于哪些目的，這為她們提供了在課堂之外獲得估算經驗、自主性和信心的機會。
對此，該報告提出了一個從“增強”()到“轉換”()的“光譜”，“增強”指的是指導中學生怎樣使用數據、程序或代碼，“轉換”指的是中學生自己決定學習目標以及她們將用于實現這種目標的估算工具和過程。在中間階段，中學生可以更改她們所提供的程序或在有限的范圍內作出決定。
具體來說，在剛開始嘗試將估算思維融入學科教學，班主任可以從“增強”著手，漸漸地為中學生提供更多的能動性，由于她們顯得更適應工具和實踐，以推動估算思維。
就怎么提升班主任將估算思維融入學科教學的能力，該報告同樣提出了三個策略：
策略一：推動地區、學校和班主任之間的共同領導。報告覺得，推動估算思維教育，地區、學校和班主任之間必須進行有效合作，采取基于能力的方式來施行。
策略二：開發持續、個性化的專業學習機會。報告強調，當班主任有機會獲得強悍的專業學習機會時，可以提升她們在課堂上舉辦估算思維教育的信心和效率。現今須要開發支持和認可教育工作者怎么融合估算思維知識的系統。目前將估算思維融合到核心學科還有好多挑戰，如班主任們表示，教學時間安排不足，無法確定估算思維和核心學科內容之間的聯系。
另外，班主任資格認證途徑和專業發展的缺少促使班主任在融合估算思維方面能力不足，尤其是以創新的方法讓這些在計算機領域被邊沿化的中學生參與進來。大多數教育工作者沒有很強的計算機科學背景。因而，須要為班主任提供這方面的專業學習機會。
策略三：將估算思維融入職前班主任教育。報告強調，將估算思維融入學科教學的可持續性和持久性取決于能夠讓估算思維成為每個新班主任工具箱的一部份，所以有必要在班主任職前教育中嵌入估算思維的學習。具體可以采取以下一些措施：在計算機科學教育者和班主任教育者之間構建伙伴關系，開發與估算思維技能和實踐相結合的課程；在教育技術課程中引入估算思維技能；通過方式論課程，將估算思維應用到各個學科領域等。
[1]“數字承諾”（）是日本眾議院2008年授權組建的一個非贏利組織，啟動資金來自英國教育部、紐約卡耐基公司、威廉與佛蘿拉修列基金會、比爾及梅琳達·蓋茨基金會，目前捐助者包括臉譜、谷歌、美國國家科學基金等。歷任監事會主席為前日本教育部科學技術辦公室科長Linda博士，副主席為世界交行中級教育和技術新政專家、全球教育創新領導。“數字承諾”開展了“360故事實驗室”（360StoryLab）、“成人學習”（Adult）、“Ciena解決方案挑戰”（Ciena）、“計算思維”（）、“包容性創新”（）、“創客學習”（Maker）、“微認證”（Micro-）、“下一代科學”（Next）、“改造課堂”（the）等項目，其某些項目引發了國外研究者的關注，如魏非和祝智庭老師發表在2017年《開放教育研究》上的《微認證：能力為本的班主任開放發展新路向》一文對其“微認證”做了深入剖析。
（本文由中國教育科學研究院國際與比較教育研究所張永軍編譯自日本“數字承諾”發布的“foranWorld:AfortoLearnandLead”報告，讀者可點擊左下角“閱讀原文”下載該報告）
