國(guó)際與比較教育研究所.
發(fā)布中國(guó)教育科學(xué)研究院國(guó)際與比較教育研究所的最新研究成果，傳遞全球教育與國(guó)別教育的前沿研究動(dòng)態(tài)，分享國(guó)家級(jí)教育智庫(kù)的理論智慧，展示國(guó)際教育經(jīng)驗(yàn)與中國(guó)教育實(shí)踐相融合的試驗(yàn)進(jìn)展。
2021年12月，日本非贏利組織“數(shù)字承諾”（）[1]發(fā)布“foranWorld:AfortoLearnandLead”報(bào)告，對(duì)估算思維的內(nèi)涵與培養(yǎng)路徑等進(jìn)行了剖析，本文就該報(bào)告的主要內(nèi)容編譯如下與讀者分享。
一、為什么要注重估算思維
報(bào)告首先強(qiáng)調(diào)，在技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)生活和學(xué)習(xí)改革的背景下，越來(lái)越須要將課堂上的估算能力重新定義為一種內(nèi)在的社交和習(xí)得技能。其最終目標(biāo)除了是學(xué)會(huì)對(duì)數(shù)字設(shè)備的訪問，還包括借助數(shù)字設(shè)備提升學(xué)科學(xué)習(xí)、批判性思維和自我抒發(fā)的技能。
中學(xué)生使用計(jì)算機(jī)必須趕超消費(fèi)信息或做比如閱讀、寫作或講演之類的日常工作。中學(xué)生須要有機(jī)會(huì)創(chuàng)造、解碼、分析、定制或以其他方法借助計(jì)算機(jī)程序或預(yù)測(cè)模型來(lái)解決問題或支持她們的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
她們還須要有機(jī)會(huì)考慮技術(shù)系統(tǒng)——包括設(shè)計(jì)到技術(shù)系統(tǒng)中的偏見——是怎樣影響她們的生活的。這種學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)對(duì)所有中學(xué)生都很重要——而不僅僅是這些最終學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)或步入信息技術(shù)行業(yè)的中學(xué)生，由于技術(shù)如今早已融入到各個(gè)領(lǐng)域和日常生活中。
據(jù)此，該報(bào)告覺得，假如要讓下一代的每一個(gè)中學(xué)生都具備參與科技社會(huì)的技能，這么所有的教育工作者，不論學(xué)科和年級(jí)，都須要為中學(xué)生提供參與估算技能和實(shí)踐的機(jī)會(huì)。
二、什么是估算思維
關(guān)于估算思維，該報(bào)告從對(duì)幾個(gè)相關(guān)概念的分辨與聯(lián)系進(jìn)行了說明。
在2017年，“數(shù)字承諾”提出了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算思維和編碼三個(gè)概念的關(guān)系圖，覺得計(jì)算機(jī)科學(xué)（）是一門學(xué)科，估算思維（）是一種實(shí)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(bào)告中，“數(shù)字承諾”更新了之前的概念關(guān)系圖，首先是降低了“計(jì)算”（）的概念，其次是將原先的“編碼”（）更新為“編程”（）。
具體來(lái)說，各概念涵義如下：
編程：是開發(fā)一組計(jì)算機(jī)可以理解和執(zhí)行的指令，以及調(diào)試、組織和應(yīng)用這種代碼來(lái)解決問題的實(shí)踐。它包括在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，并與估算思維有交集。
計(jì)算機(jī)科學(xué)：研究計(jì)算機(jī)和算法過程，包括它們的原理，它們的硬件和軟件設(shè)計(jì)，它們的應(yīng)用，以及它們對(duì)社會(huì)的影響。
估算思維：一種解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的方式，它借助了計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念，是每位人的基本技能，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家。
估算：借助估算方式、模型或系統(tǒng)的任何活動(dòng)或研究領(lǐng)域，如信息管理、計(jì)算機(jī)工程、人工智能、數(shù)據(jù)科學(xué)、娛樂媒體等。
三、計(jì)算思維技能與實(shí)踐綜合框架
對(duì)于在K-2教學(xué)中培養(yǎng)估算思維技能，該報(bào)告提出了一個(gè)由三個(gè)同心圓組成的綜合框架圖。
最外圍的圓環(huán)為估算思維技能（），它是使用估算工具解決問題所必需的認(rèn)知過程，包括具象、算法思維、調(diào)試、分解、模式辨識(shí)、選擇工具。
中間圓環(huán)為估算思維實(shí)踐（），它結(jié)合了許多估算技能來(lái)解決一個(gè)應(yīng)用問題，包括手動(dòng)化、計(jì)算建模和數(shù)據(jù)實(shí)踐。
最上面的圓環(huán)為寬容性教學(xué)法，是指這些讓所有學(xué)習(xí)者參與估算的策略，將應(yīng)用程序與中學(xué)生的興趣和經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系上去，并提供機(jī)會(huì)承認(rèn)和克服估算領(lǐng)域的偏見和刻板印象。
該報(bào)告建議依據(jù)兒童發(fā)展特性應(yīng)用這一估算思維綜合框架，由此決定向不同年紀(jì)和認(rèn)知能力的中學(xué)生院長(zhǎng)哪些以及怎樣院士。諸如，k-3年級(jí)，中學(xué)生將可能主要進(jìn)行估算技能應(yīng)用到課堂上相關(guān)問題的實(shí)踐。在4-12年級(jí)，中學(xué)生則應(yīng)用多種估算技能進(jìn)行估算實(shí)踐。
四、美國(guó)估算教育施行現(xiàn)況
報(bào)告強(qiáng)調(diào)，在過去八年中，英國(guó)36個(gè)州通過了政策策，將估算教育（）作為K-12教育的基礎(chǔ)部份。倫敦市在這項(xiàng)工作中始終處于領(lǐng)先地位，于2015年推出了“全民計(jì)算機(jī)科學(xué)”（）項(xiàng)目，公私合作投入8100萬(wàn)日元，借以確保所有倫敦市K-12中學(xué)生都能獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)和估算思維方面的高質(zhì)量學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
報(bào)告同時(shí)強(qiáng)調(diào)，盡管英國(guó)所有50個(gè)州都有一些推動(dòng)計(jì)算機(jī)科學(xué)的新政，但對(duì)估算思維的定位是模糊的。諸如，許多州拿來(lái)制訂標(biāo)準(zhǔn)的“K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架”將估算思維整合到了7個(gè)核心學(xué)科領(lǐng)域中的4個(gè)而不是全部，理由是發(fā)展估算思維的最有效環(huán)境和方式是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)，由于它們之間有著內(nèi)在的聯(lián)系。
五、計(jì)算思維教育的實(shí)踐策略
報(bào)告還強(qiáng)調(diào)，為了造福所有中學(xué)生非常是這些處于邊沿化的中學(xué)生，須要要擴(kuò)大中學(xué)生參與估算思維的機(jī)會(huì)，而不僅僅是必修課程或拓展項(xiàng)目。因此，該報(bào)告覺得須要強(qiáng)化兩方面的措施：一是將估算思維融入學(xué)科學(xué)習(xí)，二是注重提升班主任將估算思維融入教學(xué)的能力。
報(bào)告覺得，將估算思維融入學(xué)科學(xué)習(xí)，除了可以擴(kuò)大估算思維學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，也有利于學(xué)科理解，可以推進(jìn)學(xué)科學(xué)習(xí)。就將估算思維融入學(xué)科學(xué)習(xí)，該報(bào)告提出了三個(gè)策略。
策略一：借助學(xué)科學(xué)習(xí)和估算思維之間的協(xié)同效應(yīng)。學(xué)區(qū)和班主任須要找出將估算思維融入核心學(xué)科領(lǐng)域的最佳方式。目前在科學(xué)和物理學(xué)科領(lǐng)域融入估算思維早已有一些不錯(cuò)的案例和框架，如麻省理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)舉辦的GUTS項(xiàng)目（是一門小學(xué)科學(xué)課程，中學(xué)生借助估算模型探求科學(xué)概念，如人口生態(tài)學(xué)、水資源保護(hù)和流行病學(xué)），提供的“：代數(shù)”課程（讓學(xué)習(xí)者編撰視頻游戲或剖析數(shù)據(jù)，整合代數(shù)、物理和數(shù)據(jù)科學(xué)的概念）等。
在藝術(shù)、英語(yǔ)語(yǔ)言藝術(shù)、社會(huì)研究中也有一些不錯(cuò)的案例，如提供的“：數(shù)據(jù)科學(xué)”課程（提供與歷史風(fēng)波相關(guān)的數(shù)據(jù)，為中學(xué)生提供解釋原始數(shù)據(jù)集的機(jī)會(huì)）、密歇根州立學(xué)院等機(jī)構(gòu)合作推出的“綜合估算思維”項(xiàng)目（）等。
該報(bào)告還提出了將估算思維分別融入PreK-2、3-5年級(jí)和6-12年級(jí)各個(gè)核心學(xué)科的具體參考案例。
策略二：在較低年級(jí)培養(yǎng)估算思維能力。報(bào)告覺得，對(duì)于幼兒來(lái)說，有機(jī)會(huì)參與估算思維尤其重要，便于培養(yǎng)對(duì)估算的興趣和基本理解。當(dāng)教育者企圖將估算思維融入所有年級(jí)（包括較低年級(jí)）時(shí)，她們必須作出戰(zhàn)略決策，確定適宜不同年紀(jì)組的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并預(yù)估這種學(xué)習(xí)目標(biāo)怎樣作為學(xué)習(xí)過程的一部份聯(lián)系上去。由于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教育直至學(xué)校才開始信息計(jì)算科學(xué)，所以在低年級(jí)(PreK-5)理解適宜發(fā)展的估算思維實(shí)踐非常具有挑戰(zhàn)性。
其實(shí)有許多估算設(shè)備被設(shè)計(jì)拿來(lái)支持少兒學(xué)習(xí)編程，但估算思維技能不僅僅與編程有關(guān)。估算思維有助于元認(rèn)知，即在解決問題時(shí)監(jiān)控認(rèn)知過程的能力。
策略三：推動(dòng)中學(xué)生的能動(dòng)性與目的性。報(bào)告強(qiáng)調(diào)信息計(jì)算科學(xué)，對(duì)于估算思維教學(xué)，應(yīng)注重提供以中學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，這樣中學(xué)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(jīng)驗(yàn)、自主性和信心的機(jī)會(huì)。
對(duì)此，該報(bào)告提出了一個(gè)從“增強(qiáng)”()到“轉(zhuǎn)換”()的“光譜”，“增強(qiáng)”指的是指導(dǎo)中學(xué)生怎樣使用數(shù)據(jù)、程序或代碼，“轉(zhuǎn)換”指的是中學(xué)生自己決定學(xué)習(xí)目標(biāo)以及她們將用于實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)的估算工具和過程。在中間階段，中學(xué)生可以更改她們所提供的程序或在有限的范圍內(nèi)作出決定。
具體來(lái)說，在剛開始嘗試將估算思維融入學(xué)科教學(xué)，班主任可以從“增強(qiáng)”著手，漸漸地為中學(xué)生提供更多的能動(dòng)性，由于她們顯得更適應(yīng)工具和實(shí)踐，以推動(dòng)估算思維。
就怎么提升班主任將估算思維融入學(xué)科教學(xué)的能力，該報(bào)告同樣提出了三個(gè)策略：
策略一：推動(dòng)地區(qū)、學(xué)校和班主任之間的共同領(lǐng)導(dǎo)。報(bào)告覺得，推動(dòng)估算思維教育，地區(qū)、學(xué)校和班主任之間必須進(jìn)行有效合作，采取基于能力的方式來(lái)施行。
策略二：開發(fā)持續(xù)、個(gè)性化的專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，當(dāng)班主任有機(jī)會(huì)獲得強(qiáng)悍的專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)時(shí)，可以提升她們?cè)谡n堂上舉辦估算思維教育的信心和效率。現(xiàn)今須要開發(fā)支持和認(rèn)可教育工作者怎么融合估算思維知識(shí)的系統(tǒng)。目前將估算思維融合到核心學(xué)科還有好多挑戰(zhàn)，如班主任們表示，教學(xué)時(shí)間安排不足，無(wú)法確定估算思維和核心學(xué)科內(nèi)容之間的聯(lián)系。
另外，班主任資格認(rèn)證途徑和專業(yè)發(fā)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(chuàng)新的方法讓這些在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域被邊沿化的中學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。大多數(shù)教育工作者沒有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)背景。因而，須要為班主任提供這方面的專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
策略三：將估算思維融入職前班主任教育。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，將估算思維融入學(xué)科教學(xué)的可持續(xù)性和持久性取決于能夠讓估算思維成為每個(gè)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(xué)習(xí)。具體可以采取以下一些措施：在計(jì)算機(jī)科學(xué)教育者和班主任教育者之間構(gòu)建伙伴關(guān)系，開發(fā)與估算思維技能和實(shí)踐相結(jié)合的課程；在教育技術(shù)課程中引入估算思維技能；通過方式論課程，將估算思維應(yīng)用到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域等。
[1]“數(shù)字承諾”（）是日本眾議院2008年授權(quán)組建的一個(gè)非贏利組織，啟動(dòng)資金來(lái)自英國(guó)教育部、紐約卡耐基公司、威廉與佛蘿拉修列基金會(huì)、比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)，目前捐助者包括臉譜、谷歌、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金等。歷任監(jiān)事會(huì)主席為前日本教育部科學(xué)技術(shù)辦公室科長(zhǎng)Linda博士，副主席為世界交行中級(jí)教育和技術(shù)新政專家、全球教育創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)。“數(shù)字承諾”開展了“360故事實(shí)驗(yàn)室”（360StoryLab）、“成人學(xué)習(xí)”（Adult）、“Ciena解決方案挑戰(zhàn)”（Ciena）、“計(jì)算思維”（）、“包容性創(chuàng)新”（）、“創(chuàng)客學(xué)習(xí)”（Maker）、“微認(rèn)證”（Micro-）、“下一代科學(xué)”（Next）、“改造課堂”（the）等項(xiàng)目，其某些項(xiàng)目引發(fā)了國(guó)外研究者的關(guān)注，如魏非和祝智庭老師發(fā)表在2017年《開放教育研究》上的《微認(rèn)證：能力為本的班主任開放發(fā)展新路向》一文對(duì)其“微認(rèn)證”做了深入剖析。
（本文由中國(guó)教育科學(xué)研究院國(guó)際與比較教育研究所張永軍編譯自日本“數(shù)字承諾”發(fā)布的“foranWorld:AfortoLearnandLead”報(bào)告，讀者可點(diǎn)擊左下角“閱讀原文”下載該報(bào)告）
