論當前中小學信息技術課程中計算機科學思想的缺失

　　當前，中小學信息技術課程要超越單純的軟件操作、技術訓練，尋找與挖掘信息技術課程背后的科學思想更有深刻的現實意義。對一門成熟的課程來講，其背后總有一個學科思想的支撐，總是一個學科在基礎教育階段的映射。如數學、物理或生物課程，分別是數學、物理學、生物學學科思想在基礎教育階段的某種映射。忽略了學科科學思想或者沒有學科科學思想的指導，就不可能有基礎教育階段信息技術課程的有效實施。缺乏學科科學思想的支持，也是近時期信息技術課程“核心價值”與“課程觀”探討此起彼伏的一個重要原因。
　　
　　應注重計算機科學思想的指導
　　
　　在現階段的中小學信息技術課程中，應注重計算機科學思想的指導，注重在教學內容中深入挖掘技術背后蘊涵的計算機科學思想。這樣才可以避免將信息技術課上成單純軟件操作與技術訓練的課程，使課程真正具有自己獨特的思想內涵，這也是國內外信息技術課程理論與實踐中所普遍重視的觀點。
　　在美國的中小學信息技術教育課程中，就強調了中學是計算機科學的學習階段，在其課程目標、課程內容的很多具體設置上都體現了計算機科學思想。在很多州的信息技術教育內容描述中也同樣注重了這一點，如夏威夷州的中學信息技術課程中就提出了“計算機科學的指導性學習”（Directed Study in Computer Science）。國際文憑組織（IBO）更是直接將計算機科學設置為計算機方向的兩門課程之一（另一為信息科技）。
　　我國《普通高中技術課程標準（實驗）》中信息技術課程部分雖然沒有直接申明計算機科學思想，但在其各個部分都體現了計算機科學思想。從在選修課程部分中設置“算法與程序設計”、“數據管理技術”、“人工智能初步”等計算機科學內容的模塊，到多次重申課程要體現科學性，以至將解決問題的基本思想方法列為課程的目標之一，都實際體現了計算機科學思想的重要性。
　　
　　計算機科學思想的概念及指導性
　　
　　計算機科學作為一門學科在世界范圍得到承認是在20世紀80年代，現在已經發展為一個龐大的學科。美國計算機科學家Brian K.Reid稱計算機科學是“第一工程學科”。我國教育部組織的計算機科學與技術專業發展戰略研究報告統計，截止到2004年初，全國共有505個學校開辦了計算機本科專業，共有在校生近30萬人。同其他專業相比，這兩個數字都是第一。
　　那么，什么是計算機科學呢？計算機科學的核心又是什么呢？我們通常認為，計算機科學是研究計算機軟、硬件設計，也就是面向機器的科學。其實這種看法是不準確的，盡管計算機是計算機科學主要的可見特征，但是將計算機科學描述為僅僅研究機器是片面的。一個最簡單的例子是，阿蘭·圖靈（Alan Turing），公認的計算機科學理論的奠基人，在1936年提出“圖靈機”的理論時計算機還沒有誕生。同樣的，很多計算機科學家也并不研究機器本身。21世紀以來，計算機科學已被定義到更廣泛的領域——計算機科學是關于計算的研究。計算機科學越來越成為計算科學，其核心是計算方法，即算法。因此，在國內外計算機科學界普遍認為，計算機科學是“算法的科學”。
　　以算法為核心的計算機科學研究包含了解決問題的所有方面，從“能不能被有效地解決（計算）”，到“如何解決（計算）”，即包括算法的能行性、分析、設計以及執行。
　　筆者認為，在基礎教育階段，中小學信息技術課程以計算機科學思想為指導包含兩重含義：一是在高0b689859b7e63b0d459c21aef90f4908cf5c94f6ae4fcee79ff9af0e7187efdd中階段適當加入計算機科學的相關學習內容，使學生初步了解計算機科學；二是在小學、初中階段更多地融入計算機科學思想，即算法思想。具體說，即學生通過課程學習應該能夠解決信息技術環境下以及生活中的相應問題，具備利用算法解決問題及其向生活中的遷移能力。應該說，在高中階段學習計算機科學相關內容和在小學、初中階段滲透計算機科學思想，特別是解決問題的能力正是我國信息技術課程標準中所強調的。
　　
　　由一項調查想到的
　　
　　當前我國中小學信息技術課程中計算機科學思想的普及狀況如何？教師和學生計算機科學素養如何？前不久，筆者對小學、初中、高中、職高不同年級的40多名教師和200多名學生進行了一項問卷調查，結果頗能引發一些思考。
　　筆者調查的第一個內容是關于教師和學生對計算機科學的認可和了解程度的。出乎意料的是只有27.8%的教師和22.5%的學生認為計算機是一門科學；而表示不清楚什么是計算機科學的在教師中占76.8%，在學生中占81.4%。
　　第二項調查的內容是請他們寫出10位數學家、物理學家、化學家、文學家、計算機科學家的名字，結果在計算機科學家的填寫中沒有一名學生寫出2位以上計算機科學家的姓名，教師中最多的只填出了4位計算機科學家的姓名。學生填寫最多的是像比爾·蓋茨這樣的大公司及大網站的CEO，在學生心目中，只有他們才是計算機界的精英，卻說不出馮·諾依曼、圖靈以及那些獲得圖靈獎的著名計算機科學家的姓名。與此形成對比的是他們在數學家、物理學家、化學家、文學家的填寫中，卻能輕松填出牛頓、伽利略、愛因斯坦、華羅庚、陳景潤、魯迅等大家的名字。
　　2006年是圖靈獎誕生40周年，這項被稱做“計算機界的諾貝爾獎”的獎項是計算機科學領域的最高榮譽，獲獎者無一例外是半個世紀以來推動計算機科學發展的大師級人物。在問卷中也涉及了圖靈獎的問題，但令人吃驚的是只有9.8%的教師和6.7%的學生知道圖靈獎。此外，在圖靈獎誕生40周年之際，筆者未發現任何一本信息技術教育類雜志發文以示紀念及揭示其給我們的啟示，不能不說是遺憾的，這似乎也從一個側面反映了當前計算機科學在公眾中的認可程度。
　　
　　當前計算機科學思想缺失的原因
　　
　　造成當前中小學信息技術課程中計算機科學思想缺失的原因來自多方面。首先，從教師方面來看，長期以來，中小學信息技術教師的來源較雜，相對學歷較低，且有不少“半路出家”的情況，教師隊伍的相對龐雜造成了教師自身科學素養不高。雖然近年來這一情況有所改善，但有調查表明，中小學信息技術教師的專業遍布各個學科：物理、英語、化學、科學、教育技術、計算機，其中以計算機居多，較早開課學校的教師基本上為專科以下學歷。可見當前中小學信息技術教師的整體情況仍不樂觀，計算機科學思想較為缺乏，這也是造成課程科學思想缺失的主要原因。
　　現在的學生同樣普遍缺乏計算機科學思想，上面的調查就可以說明問題。學生可以將計算機看成一個操作對象和操作工具，可以看成一項技術，唯獨不看成一門科學。三位不同省份的教師對自己的學生進行了調查，學生談了他們對信息技術課的看法，大多數學生仍舊把信息技術課看成學習計算機操作的課程，在綱要、課標頒布多年后的今天不能不說是令人擔憂的，也說明了我們的信息技術教學未能真正實現綱要和課標的要求。
　　信息技術課程需要計算機科學思想的指導，只有將計算機科學融入到信息技術課程內容中，才能避免課程流于簡單的軟件操作、技術訓練的形式，才能使信息技術課程具有更深刻的內涵和長久的存在價值。