计算思维与数字化学习：一个教材片段的讨论

    郭影强

    学期结束，偶尔回头翻阅课本（本人用的是粤教版信息技术必修1《数据与计算》教材），看到一段话：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也深刻影响着我们的思维能力。”说这话的人名叫Edsger Dijkstra，他是计算机科学家，1972年图灵奖得主。这马上令我想起那句话：当你手里拿着一把锤子时，你就会满世界寻找钉子。

    两个说法的用法却可能是相反的。前者用于指称人们思维方式的形成源于使用具体工具解决问题时所形成的具体方法和能力，后者却经常被用于指称当人们依赖某一具体工具的时候，思维受限于该工具的结构化的定势。前者承认思维必须借助的客观支架，后者指出思维的可能局限。

    教材用Edsger Dijkstra先生这段话来佐证“计算方法”的重要性。计算方法起源于人们因为拥有计算机这一工具，从而能够更好地进行丰富的大数据处理，并由此超越经验数据无法发现的事物特性（如更新的性质、发展趋势等）的技术处理过程。在计算物理、计算化学、计算生物学等多个学科领域，它都展现了强大的影响力。由此，从计算方法延伸出计算思维是水到渠成的事情。这与个人所见每提计算思维必追溯到周以真教授为首倡者的许多论述形成鲜明对比。计算机程序设计自身的思想和概念资源有时候可能要经历一个墙里开花墙外香的过程，然后再反哺于学科自身。当然，计算方法也唯有用于解决其他的横向学科的真实问题，才足以显示出它的普适性和穿透力。這也是信息处理方法本身应有的内涵。

    由计算方法到思维的跨学科应用引出数字化学习的跨学科发生，教材的安排顺理成章。课本为此所架构的概念框架是：数据、信息、知识、智慧。当一种方法和思维迁移到其他学科学习中去的时候，学生经历在入乎其内出乎其外的视角转换得到了清晰的概念支持。

    在传统的认知里，不同的学科面对的往往是不同的“领域”。虽然面对的是同一个世界，用不同学科的眼光去看，却仿佛割裂成了物理世界、化学世界、生物世界等迥然不同的世界，当从一个领域切换到另一个领域，就产生了“跨”学科。跨学科是人们惊觉世界被学科化认知割裂之后试图重新弥合的努力。信息技术学科本身更多的是一门技术探究驱动的学科。就探究而言，需要各种技术的实证;而就课程的学习与教学而言，却起源于学科的现象认知和概念认知。没有数据的技术化处理，就没有数据方法和技术的形成，从而不可能构建数据主题的学习。

    数字化学习缺乏相关工具和方法的掌握，便不可能有方法的创新和认知的创新。说到这里，我想起教材上的引入情境：“未来教室里，教师们运用Python、思维导图、网络画板等各类数字化学习工具进行个性化教学……，”这一“未来”设定，对于技术发明而言已经是现成的了，似乎有点缺乏想象力。然而放眼现实，在当下更多的是尚未实现的物质条件的“未来”。对于普通条件下的学校和师生而言，这的确依然是“未来”。

    技术学习，需要以既有的技术认知为支撑，也需要在对未来的展望。影响还是颠覆，超越还是融会，只在于努力的过程。