Mitchel Resnick-任友群:中美信息技术教育创新

《中国信息技术教育》杂志于2018年12月刊整理并刊发了“信息技术教育创新中美专家深度对话”大型报告会(2018.8)上美国Mitchel Resnick教授和华东师范大学任友群教授的主要观点,内容涉及从数字时代下人才的培养新要求、Scratch的发展和教育理念以及我国信息技术课程标准的内涵和新要求三个方面。详细内容如下。

Mitchel Resnick

美国麻省理工学院媒体实验室学习研究教授、Scratch 程序应用开发团队负责人。

任友群

华东师范大学教育学部教授、教育部教育信息化专家组秘书长、教育部高中新技术课程标准修订专家组组长,上海高中信息科技教材主编。

数字时代下人才培养的新要求

数字时代,我们需要培养什么方面的人才?

Mitchel教授:目前学生们大多数能够非常出色地考试,他们拥有非常出众的应试能力,我们可以称这些学生为“A型”学生。但为了迎合信息时代的发展,我们更需要“X型”的学生。“X型”学生不拘泥于课堂上老师讲授的知识,而是具有主动探索的学习精神。我认为“X型”学生才能在日新月异的社会中不断地适应社会并为社会做贡献。

当今社会,创新能力是学生特别需要的,创新能力也是学生应对未来更多未知挑战的必备思维技能。因此在数字时代,学生需要具备巧妙利用信息技术手段不断地提升创新创造力的能力。我们的视野不能仅停留在培养考试型人才上,而要放眼未来,聚焦培养具备探索精神和创新思维的综合型“X型”人才。这也是我们Scratch团队一直致力于研究探索的教育课题。

任教授:信息科技的快速发展和普及充分激发了全社会的创新活力和动力,同时也让这一代的学生成为典型的“数字土著”。相比20世纪七八十年代出生的“数字移民”,这一代学生正经历着信息技术对社会的巨大改变。一个比较恰当的比喻是,现在的学生已经从十年前河边喝水的“牛”发展成为当今在水里自由自在玩耍的“鱼”。可见现在的学生已无法脱离信息技术构成的社会环境,信息技术相关技能已经成为新一代学生必不可少的核心能力。综合Mitchel 教授的观点,现在的人才需要具备感知信息技术优势的高敏感度,以及不断深化利用信息技术开展实践与创新的能力。

Scratch的发展和教育理念

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从Logo到Scratch在哪些方面产生了变化?

M i t c h e l 教授:从L o g o到Scratch,我们自上而下的宗旨是不变的,即为学生搭建一个培养创新型思维的平台。为了达到这样的目的,Scratch做了三点改变:第一,在编程的形式上面,Logo是以纯代码的形式进行编程,而Scratch则以模块化编程的方式方便更多学生上手学习编程;第二,随着时代的发展,Scratch可以将不同的媒体和材料导入进来,创造更多个性化的项目,增加了平台本身的拓展性和包容性,也提升了项目的观赏性和功能的多样性,这个是Logo语言所不支持的;第三个,随着技术的进步,Scratch创建了在线交流与分享社区,学生可以和社区的其他的成员进行作品的分享和交流,扩展社交圈子,与更多热爱创意的人进行创意火花的碰撞。

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Scratch是国际上享有盛誉的少儿编程平台,Mitchel教授作为该项目的创始人,在Scratch设计过程中秉持了哪些教育理念呢?

Mitchel教授:在Scratch设计过程中我们始终坚持“4P”原则,即Proj ects(项目)、Passi on(兴趣)、Play(玩)和Peers(同伴)。其内涵是让学生通过项目激发学习兴趣,在玩中和同伴开展学习。首先,我始终提倡学生要在综合性项目中学习,这是学生内化、应用知识最好的方式;其次,要让学生沉浸在学习中则需要其产生对学习的热情,教师需要运用恰当的教学方法激发学生的学习热情,给予学生沉浸在学习中的机会;再次,和他人互动和合作是提升学生学习效果的重要方式,在实际生活中真正的思考是和一大群志趣相投的人合作探讨产生想法的过程;最后,游戏的心态是人不断在生活中探索的基础,也是创新思维培养的关键。(Mitchel教授现场演示)现在有一个最经典的案例,是将重力传感器的数值传到Scratch平台中模拟骑自行车的过程,我们可以通过编程对传感器的数值进行计算,并让Scr at ch平台做出反应,模拟自行车骑行。通过这个项目,学生首先能够感受到科技的魅力,增加学习的热情。然后学生能够通过项目开发的过程,获得或者加深信息技术之外的知识,增强跨学科知识的融合性,而且在完成项目的同时增强学生间的交流和合作。

03

Scratch软件的功能是如何激励学生成为创造者的?

Mitchel教授:第一,Scratch是以项目的形式搭建的平台,学生可以导入外部资源,也可以分享自己的作品或者项目到Scratch社区,学生也可以从他人的作品中汲取创作灵感。随着用户数量逐渐增加,Scratch平台已经积累了丰富多元的学生作品,这一定程度上为学生成为创造者提供了更多的灵感和创意源泉。同时,我也始终坚持“把学习编程和学习写作联系在一起”。与写作类似,我们的教育目标不仅仅是教会学生编程,而是要求学生在编程的基础上学会更多的技能。学习编程的初衷不是把所有的学生都培养成计算机科学家,而是给更多的学生一种全新的手段进行创意表达。第二,我们做Scratch的另一宗旨是提供一个开放性的拓展平台,目前Scr at c h支持接入很多外部的硬件如乐高机器人套装、语音识别等。这不仅仅可以让学生感受软件带来的模拟效果,而且将外部物理环境中的数据传入Scratch中能为更多富有创意和创新思维的人提供简洁、丰富的技术支持平台。最后一点,简洁明快的编程平台降低了学生编程的入门门槛,更多有想法但不懂技术的“创客”也能够有机会来实现创意,实现“创意大众化”。

我国信息技术课程标准的内涵和新要求

01

2017年12月我国完成了普通高中信息技术课程标准的修订,任教授作为课程标准修订专家组组长,可否具体解读一下课标的内涵?

任教授:2 018年1月我国发布了《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》。随着学生发展核心素养的提出,素养导向的学科教育逐渐走向正轨。新版课程标准建立了信息技术学科核心素养,注重学生利用信息技术解决问题能力的培养,同时聚焦学科特征,建立学科大概念,依据学生认知发展特征和社会发展需要设计课程内容以培养合格的数字化公民。标准中信息技术学科核心素养和学科大概念是目前信息技术教师需要谙熟的知识,在此对其进行解读。

信息技术学科核心素养包含信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任四个方面。信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的学生能够根据解决问题的需要,自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息;能够敏锐感觉到信息的变化,分析数据中所承载的信息,采用有效策略对信息来源的可靠性、内容的准确性、指向的目的性做出合理判断,对信息可能产生的影响进行预期分析,为解决问题提供参考;在合作解决问题的过程中,愿意与团队成员共享信息,实现信息的更大价值。计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法,在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。它表现在学生要能在信息活动中采用计算机可以处理的方式界定问题,抽象特征,建立结构模型,合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源,运用合理的算法形成解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程与方法,并迁移到与之相关的其他问题解决中。数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具,有效地管理学习过程与学习资源,创造性地解决问题,从而完成学习任务,形成创新作品的能力。它主要表现在学生要能够认识数字化学习环境的优势和局限性,适应数字化学习环境,养成数字化学习与创新的习惯;掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能,用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造,助力终身学习能力的提高。信息社会责任是指信息社会中的个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。通过信息技术教育学生要具有一定的信息安全意识与能力,能够遵守信息法律法规,信守信息社会的道德与伦理准则,在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范,既能有效维护信息活动中个人的合法权益,又能积极维护他人合法权益和公共信息安全;关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题;对于信息技术创新所产生的新观念和新事物,具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。

信息技术学科大概念主要有数据、算法、信息系统、信息社会四个。高中信息技术学科中的数据是描述事物的符号记录,它也是计算工具识别、储存、加工的对象。算法是对特定问题求解步骤的一种描述,是一系列解决问题的清晰指令,精确的算法是计算工具有效计算的前提条件。信息系统是由用户、硬件/软件设施、数据构成的人机交互系统,合理设计和应用信息系统,可以更好地感知、传递、处理和应用信息。信息社会是通过创造、分配、使用、整合和处理信息进行社会经济、政治和文化活动的社会形态。其中的社会成员以创新、高效使用信息技术为手段,来获得较高的个人或组织生存与发展优势。

本次课程标准修订在贯彻学科核心素养的过程中,紧扣数据、算法、信息系统和信息社会等学科大概念,结合信息技术变革的前沿知识与国际信息技术教育的发展趋势,引导学生学习信息技术的基础知识与技能,感悟信息技术学科方法与学科思想;结合学生已有的学习经验和将要经历的社会生活,在课程中嵌入与信息技术有关的社会现实问题和相关情境;结合数据加工、问题解决和信息系统操作的真实过程,发展学生的计算思维,增强他们的信息社会责任意识,实现信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的统一。

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人工智能教育的教育目标一方面是培养让人工智能变得更加完善的专业人才,另一方面是培养充分利用人工智能的人才,如何解决不同的学生需求这一冲突?

任教授:这个问题需要考虑人工智能教育专业性和普及性问题。随着时代的发展,新一代的学生虽然是伴随人工智能发展成长起来的,但他们也有必要掌握人工智能方面的知识。我比较认同美国提出的培养人才的“两技之长”这一观点,面向信息时代,首先需要培养学生的专业技能,其次是信息技术方面的通用技能。在基础教育阶段,我们首先需要考虑普及性问题,到大学会更多考虑专业性问题。目前更多孩子是“数字土著”,一些技能在生活及应用中就学会了。但还有一些知识,如AI算法、伦理法规类等复杂知识需要后续的专业学习。因此,基础教育阶段可以多一些普及性教育,同时也可以思考为拔尖型人才提供专业性知识学习的机会。

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目前信息技术教育推广和发展往往存在教师教学能力不强的问题,可否分析一下这个问题的缘由和解决路径?

任教授:很多人认为信息技术教师在所有学科中处于不受重视的位置,因此信息技术教师的技能始终得不到有效提升。随着信息技术学科逐步在浙江、上海等省份得到有效重视,信息技术教师队伍的专业能力和教学能力的提升逐渐被广泛讨论和研究。我认为信息技术教师队伍应该具备一个优胜劣汰的发展态势,即优秀的教师逐步取代教学工作不达标、无法胜任正常教学任务的教师。

为了持续提升信息技术教师教学水平,需要在课程标准制定上体现一定的前瞻性。前瞻性首先是为了迎合信息社会的发展需求,其次也是给教师一定的危机感,这意味着教师不能一直“吃老本”,而要时刻保持学习的态度,不断汲取新的知识。通俗来讲,如果课程标准设置过于简单,只限于简单的技能操作水平,则不能让教师产生主动学习的意识和行为,教师的教学能力不能紧跟信息时代发展,就无法胜任信息技术学科的教学。再一个就是各学校实验设备需要稳步跟上。计算机房配备要充分满足学生日常计算机操练和常用软件工具的使用。创客实验室、虚拟实验室等新型信息化教室也需要逐步建设来支持混合学习、协同学习和创中学等新型学习模式的深入开展。

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目前全国高中新课标的推广还面临着哪些比较严峻、亟待解决的问题?

任教授:目前有几个问题需要教育界同仁思考。一个是信息技术学科的评价改革问题,对于这个问题,目前浙江省已经率先将信息技术学科纳入到高考选考科目中,与物理、化学和生物地位等同。那么接下来我们要思考,信息技术学科能否在更多省份成为高考科目而不仅仅是局限在教育发达地区?信息技术学科能不能在保证公平的前提下实现“机考”?目前托福考试和计算机等级考试已经实现机考。对于信息技术学科来说,能否充分利用信息技术学科本身的学科优势,实现全面机考,这是需要研究和进一步推动的工作。此外,也是最关键的,信息技术学科核心素养可否真实测评出来?从测评内容角度看,标准化考试只能测量出学生概念性知识的掌握程度,但对学生计算思维、信息社会责任等表征复杂的核心素养测评仍是信息技术学科评价工作需要攻克的难题。从测评方式上看,能否增加过程性评价,扩大评价范围,增加学生过程性数据的收集和分析?无论怎样,评价改革工作始终影响着信息技术学科的教学质量,也是后续研究的重点工作。

第二个问题是目前信息技术学科核心素养已经提出,我们需要思考核心素养如何落地,即如何将核心素养落实到教学中?如何将核心素养落实到教材中?我认为选取恰当的教学模式和教学内容是落实核心素养的关键。对学科核心素养的解读,核心素养与教学内容、教学模式的融合方式也将是当前信息技术学科教育研究的热门话题。

最后我们需要思考如何更好地在小学、初中和高中间进行课程的衔接。第一个需要考虑的小问题是高中课程标准的理念和要求如何向下传递?虽然目前高中的课程标准和核心素养要求已经出台,但学生核心素养培养不是一蹴而就的事情。那么如何将顶层的核心素养要求传递给初中和小学?中小学培养学生核心素养的抓手在哪里?学习要求是什么?如利用Scratch培养学生计算思维时,小学、初中与高中对学生计算思维培养的要求有哪些区别?其次,学科大概念在中小学如何差异化体现?如“算法”这个概念如何在小学、初中逐渐引入?如何进行启蒙和体验?相反地,小学和初中的信息技术课程内容如何调整,使之能向上承接高中课程内容?如小学和初中如何讲解人工智能的概念来承接高中“人工智能”模块的教学要求?

结 语

数字时代催生了“数字土著”的诞生。“数字土著”对信息技术的敏感以及社会对信息技术的不断关注和依赖推动了新一代信息技术教育创新变革。本次报告中,Mitchel教授和任友群教授对技术支持的创新学习和我国信息技术教育的发展背景和新要求两个主题进行了深入的思想交流和对话。此次交流让公众更为了解信息技术支持的创新人才培养方式和策略,同时也从课程标准层面深入明确未来我国信息技术教育的关注点,为后续有效开展信息技术课程改革与创新工作提供了清晰的路径指导。信息技术教育创新这一话题方兴未艾,我们依旧在路上。

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