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信息技术教育从“芯”痛到行动

解决芯片危机从根发力

赵健 熊璋

视觉中国供图

    继2018年4月美国对我国第二大电信公司中兴通讯实施出口禁令、10月美国商务部以国家安全为由禁止美国公司给我国芯片制造商晋华公司销售零部件，一直到今年5月15日美国商务部宣布新规，实施彻底切断华为全球芯片代工来源。芯片，已经成为中国互联网产业的扼喉之痛。而近日，几所中国高校被美国政府列入受限制实体名单，师生常用的商业数学与科学计算软件matlab（矩阵实验室）被开发公司取消授权，芯片之殇从产业界弥漫到学界。这已经不是华为一家面临的挑战，而是整个高科技行业在饮下我们在高速发展应用产业的同时缺乏“根”技术的“苦酒”。

    拉紧信息科技教育的逻辑链

    这杯“苦酒”的酿就，与中小学信息科技教育之间的关系似乎并不那么直接，其间存在一个漫长的逻辑链。但是令人感到匪夷所思的是，就在举国“芯殇”之时，有教育界人士大声疾呼取消信息技术课程，其理由是“信息技术在电脑普及程度不高的20年前具有单独开设学科的必要性，但在信息技术产品高度普及的今天，已经失去单独开设学科的必要性，建议不再单列信息技术课程”。至今我们的一部分教育者还把信息技术当作是“电脑普及”，而对今天我们面临的世界样态茫然无知，对这样一个世界中生存和发展的公民的素养熟视无睹。由此迫使我们不得不拉紧信息科技教育与“芯片”人才之间的逻辑链。

    那么，我们正在面临一个什么样的世界？阿里巴巴创始人马云说，“未来最大的能源不是石油，而是大数据”；中国工程院院士王坚认为，“世界上最遥远的距离不是从南极到北极，而是从红绿灯到交通摄像头”。

    小小的芯片，是这个世界的心脏。以华为为代表的产业界在为求而不得的7纳米光刻机及其高精度芯片而苦苦挣扎时，某些教育者还在刻舟求剑，以传统线下时代的育人观念来培养生存在一个云上世界的下一代。

    信息技术教育的相对普及，是过去一个时期我国基础教育的伟大成就，一大批在基础教育中从事信息技术教育的教师，遵循“计算机从娃娃抓起”的信念，从计算机还是贵重教具的上世纪80年代起，就点燃中国青少年对于计算机领域探索的热情，铸就了我国信息技术教育的基本底盘。今天诞生在信息时代的孩子们，伴随着各种智能设备长大，即使不教也会熟练地摆弄甚至是精通各类智能终端，是不是意味着信息技术教育完成历史使命了？心理学家揭示了婴儿具有天生的“物理”知识，但是不会自动成为一个物理学家，因为婴儿的知识发生和物理学家的知识生产是两种不同机制。同样，一个大国数以亿计的数字土著青少年，如果不在关键的发展阶段受到严谨的关于数据、计算的底层逻辑的教育，对于数字科技领域的敏感与创新有着决定作用的计算思维方式是不会自动发生的，“会用计算机”和“会用计算机解决问题”是两种不同的能力。尽管信息科技教育并不独立决定科技创新人才的培养，但是从儿时即开始培育计算思维，将为一代青少年乃至幼儿做好成为在云上云下共存世界中的生力军而准备。

    从工具操练到思维重构

    我们准备好了么？有学者基于经济合作与发展组织的国际学生评估项目（pisa）系列测试中关于数字素养的多项测试数据发现，上海15岁中学生的数字素养与全球范围内科技发达国家相比，还有很大差距，我们的计算机教育和基于计算机的学科教育都离对标教育体系相差甚多。这就是说，即便是上海这样的城市，孩子们在义务教育阶段结束时，在数字素养上也还没有充分做好参与全球信息科技竞争的准备。

    中小学信息技术所依托的计算机科学、数据科学、人工智能、信息学等门类，已经发展成为一门具有独立知识体系和特有思维系统的科学，计算思维已经是一种与科学思维和实验思维并列的思维方式。不少教育者可能以为，将信息技术融进各学科，在各学科里明确列出信息技术相关目标、内容、方法，似乎就可以完成信息技术教育，这依旧是将信息技术教育作为一种“工具操练”而非“思维建构”的过时观念在作祟。试想，数学、语文、历史、地理以及科学等各科都拥有各自的学科逻辑，他们能够在学科教学中使用技术，但要承担培养学生的计算思维，恐怕既非其他学科的责任，也给这些学科的教师提出了几乎无法完成的使命。

    不仅如此，西摩·佩帕特早在上世纪80年代解释“logo语言”在儿童学习中的价值时，就以大量的实验论证了“计算改变思维”。当孩子们编程指挥小龟创造各种数学模型时，实际上是在建立一种人通过机器和世界对话的语言，这种语言又承载了一种不同于其他学科的文化。在为小龟编程并完成学习者所期待的动作时，儿童不仅是在操作，不仅是在编程，而是在掌握一种新的人类语言，经历一种文化认同和身份认同的过程。这样的认识，在今天的基础教育界依然显得很有冲击力。

    治疗“芯”痛需从根部发力

    “芯”痛对于今天重塑中的基础教育体系是一个及时的警示。计算机以及信息技术教育，今天不仅需要，而且更加需要，只是需要的不再是被诟病的“操作系统培训”式的信息技术教育，而是将它着眼于长线、从根部开始重构。这种重构包括但不限于：

    重塑信息技术教育的价值观：计算机以及各种信息技术不仅是“操作工具”，更是一种思维工具、一种人与世界交流对话的语言、一种交织在世界的现实和虚拟样态的新的文化，以“信息科技教育”取代“信息技术教育”，更昭示这种重构的意涵。

    重建信息科技学科的知识论：作为“科”，信息科技教育应建立起学科特有的、具有学科识别性的核心知识体系及其概念地图，在课程中为儿童呈现该领域的大观念、大地图、大视野、大问题、大方法；作为“技”，则需高度重视习得知识的默会性、具身性或体认性。技术不简单是学操作，吉本斯所提出的“工程技术驱动”的知识生产模式，将原本淹没于理论知识的“技术知识”提升到课程的知识目标中。

    重塑信息科技的学习观：信息科技课程中的学习方式，要实现从“to do”（操作）到“to be”（成为）的飞跃。通过社会生产生活中鲜活的信息科技情境所承载的学习项目，完成在“做事”或“问题解决”中建构模型、锻造思维、体验责任、形成认同。

    重塑信息科技的教学观：信息技术教学需要围绕重构的学科价值观、带着学生在“经历”中掌握知识，在逐步复杂起来的真实性项目学习中，引领学生的计算思维水平和信息社会责任一步步提升，从适应书面考试到适应真实性评价。

    我们必须看到，消解我国芯片之殇，非一日之功，非一田之耕。信息科技教育面临的挑战，表面上是课时的有无增减与是否独立设课等问题，实质上反映我国教育界对数字化时代人才培养的战略价值的判断。信息科技教育从“根”改变，事实上也是整个基础教育向核心素养导向的学习方式变革转向的一个有机构成部分。加强并改革基础教育中的信息科技教育，虽非疗治“芯”痛的一个直接方案，却是涵育一片丰盈充实的“根部”技术人才土壤的必修之功。

    （作者赵健系华东师范大学副教授，熊璋系北京航空航天大学教授）