付衛(wèi)東 汪 琪

一、引言

數(shù)字技術(shù)的強勢崛起推動大國教育博弈焦點的轉(zhuǎn)變,計算思維培養(yǎng)為未來數(shù)字時代大國人才競爭提供了新視點和著力點。在2017年和2022年兩次義務教育信息科技(信息技術(shù))課程標準修訂中,計算思維均被納入學科核心素養(yǎng),而且還要求計算思維實踐活動圍繞抽象、分解、建模、算法設(shè)計四個表征維度展開〔1〕?！读x務教育科學教育課程標準(2022年版)》也要求學生通過對客觀事物進行抽象和概括,進而建構(gòu)模型,并運用模型分析、解釋現(xiàn)象和數(shù)據(jù),描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、關(guān)系及變化過程。其中隱含的科學素養(yǎng)表征也與計算思維有著契合之處〔2〕。顯然,將計算思維嵌入或內(nèi)化于基礎(chǔ)教育的發(fā)展邏輯之中,旨在培養(yǎng)學生在數(shù)字時代的全球勝任力,體現(xiàn)了黨的二十大“實施科教興國戰(zhàn)略,強化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐”的戰(zhàn)略部署,也為計算思維教育在基礎(chǔ)教育階段的全國性普及提供了重要依據(jù)。

當前圍繞區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、元宇宙等新興技術(shù)形成的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)在鄉(xiāng)村場域,正加速鄉(xiāng)村社會步入智能時代。智能技術(shù)重塑鄉(xiāng)村生活場景,深刻變革思維方式。具體而言,大數(shù)據(jù)為鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)興旺和社會治理提供了多元、科學、精準的數(shù)據(jù)耦合,智能農(nóng)業(yè)機器幫助農(nóng)民脫離手工勞作,以云計算為核心構(gòu)筑的網(wǎng)絡(luò)服務模式更是拓寬了鄉(xiāng)村與外界的協(xié)作空間。顯然,僅僅擁有專業(yè)知識和技能的勞動者已無法滿足鄉(xiāng)村社會發(fā)展需求,亟需培養(yǎng)適應智能化鄉(xiāng)村社會并具備復雜問題解決能力的時代新人,即運用計算思維開展人機協(xié)同探索與實踐的智能化人才。近年來,隨著教育扶貧政策的落實,越來越多的鄉(xiāng)村學子步入高等教育殿堂,然而,鄉(xiāng)村學子踏入社會所處的實際地位卻遠遠低于大眾期望,并衍生出“文化屌絲”“小鎮(zhèn)做題家”“當代孔乙己”等污名化標簽,因此,鄉(xiāng)村教育迫切需要重新審思應該培養(yǎng)“什么樣的人”的問題。鄉(xiāng)村學生計算思維的培養(yǎng)不僅為瞬息萬變的智能化鄉(xiāng)村社會提供了“新農(nóng)”人才支撐,而且也有利于突破污名化的桎梏,提升其適應未來社會可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字化生存力。本研究聚焦智能時代下鄉(xiāng)村學生計算思維培育的邏輯起點,深入探討當下鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)面臨的現(xiàn)實困境,并進一步提出突破路徑,以期幫助鄉(xiāng)村教育實踐主體系統(tǒng)審思教育改革,并為鄉(xiāng)村人才振興改革、智能時代鄉(xiāng)村教育發(fā)展、數(shù)字化鄉(xiāng)村建設(shè)、智能時代思維鴻溝等研究領(lǐng)域覓求鏡鑒。

二、智能時代鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的內(nèi)生邏輯

(一)歷史邏輯:計算思維教育的緣起與著力點

計算思維于1980年由麻省理工學院教授西摩·派珀特(Seymour Papert)首次提及,但是直到2006年,美國卡內(nèi)基·梅隆大學教授周以真才首次對計算思維概念作出界定,即運用計算機科學的基礎(chǔ)概念解決問題、設(shè)計系統(tǒng)以及理解人類行為的思維過程〔3〕。隨著計算思維概念研究與實踐的深入,對計算思維逐漸呈現(xiàn)出不同視角的解讀,其大致可歸結(jié)為四類:一是基于計算科學視角的工具技能應用〔4〕〔5〕。二是基于思維過程視角的程序化思維方式〔6〕。三是基于問題解決能力培養(yǎng)視角強調(diào)計算思維的附屬性〔7〕。四是基于智能時代數(shù)字素養(yǎng)培育視角的計算思維多元要素〔8〕,此種解讀越來越為教育研究者關(guān)注,其原因在于趨于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的社會生態(tài)變遷,推動人類的生產(chǎn)、生活、學習與思維方式發(fā)生深層次變革,數(shù)字素養(yǎng)也越發(fā)成為未來社會數(shù)字公民的關(guān)鍵素質(zhì)指標。傳統(tǒng)計算思維以問題分解、算法、抽象和自動化等為核心要素,顯然不足以支撐大眾數(shù)字化生活的需要,而融入數(shù)據(jù)思維、可視化理解、數(shù)字情感與倫理等多元要素適切時代所需。盡管國內(nèi)外眾多學者理解計算思維的角度不盡相同,但不可否認的是面對智能化、普及化、大眾化的多維度社會發(fā)展事實,計算思維教育蘊含著適應多維度社會發(fā)展教育需求的內(nèi)在價值意蘊。計算思維的內(nèi)在價值是數(shù)據(jù)抽象、模型建設(shè)、自動化實現(xiàn)和解決問題,是一種兼具數(shù)學思維、工程思維、科學思維的跨學科性的思維〔9〕。通過計算思維教育個體能夠?qū)⒍喾N科學思維活動互補融合,形成動態(tài)的、綜合性思維架構(gòu),其中蘊藏著提升解決問題能力的重要價值,將融入不同學科、場景乃至生活各方面。計算思維教育從娃娃抓起逐漸成為世界各國人才培養(yǎng)的共識,計算思維也因此成為了經(jīng)濟發(fā)達國家義務教育課程計劃的重要內(nèi)容,其中的典型表征為政府和科研機構(gòu)率先發(fā)布了計算思維教育的相關(guān)標準框架、落實政策及研究報告,使其共同承載著國家意志、社會發(fā)展以及個體發(fā)展的要素基點,力求以計算思維教育契合培養(yǎng)國家戰(zhàn)略新型人才的時代所需。譬如,2018年,美國國際教育技術(shù)協(xié)會(ISTE)頒布了國際上首個冠以計算思維名稱的標準文本《計算思維能力標準(教育者)》(Computational Thinking Competencies Standards for Educators),對于開展計算思維教育實踐具有里程碑意義。2022年,歐盟委員會發(fā)布了《義務教育計算思維研究》(Reviewing Computational Thinking in Compulsory Education),指出在所調(diào)查的29個歐洲國家中,有25個國家將計算思維納入國家法定義務課程,并且其他4個國家都正在試點或擬定方案,不久將在國家戰(zhàn)略規(guī)劃中融入計算思維〔10〕。

2021年,聯(lián)合國教科文組織面向全球發(fā)布《共同重新構(gòu)想我們的未來:一種新的教育社會契約》,強調(diào)世界仍廣泛存在著不平等現(xiàn)象,教育的力量尚未足以建設(shè)一個公正、公平和可持續(xù)的世界。智能時代的熱潮下,各行各業(yè)依托計算機縱深發(fā)展,計算機網(wǎng)絡(luò)更是無處不在,計算思維已然不是計算機專業(yè)人員所特有的,更不能單一歸屬于計算機學科,每位受教育者都應享有接受計算思維教育的機會,計算思維教育理應落點于教育公平。教育公平是社會公平的支點,不但是國際社會共同追求的教育應然之態(tài),也是我國教育改革過程中的實然價值取向。新時代的教育立足于教育高質(zhì)量發(fā)展的目標,兼顧發(fā)展的高效率和追求高質(zhì)量教育公平,鄉(xiāng)村教育作為我國教育高質(zhì)量發(fā)展的“神經(jīng)末梢”,秉持教育公平的價值準繩,推動鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)符合鄉(xiāng)村教育高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求,也是促進教育公平的重要方式。同時,依據(jù)經(jīng)濟學長板理論,鄉(xiāng)村教育的高質(zhì)量發(fā)展勢必推動鄉(xiāng)村整體振興,把鄉(xiāng)村學生培養(yǎng)成為具備計算思維能力和現(xiàn)代理念的時代新人,為鄉(xiāng)村振興鑄造新引擎的同時也彰顯了鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)獨特的意蘊和張力。因此,基于計算思維發(fā)展及教育公平,推動鄉(xiāng)村地區(qū)學生計算思維培養(yǎng)得以建構(gòu)起邏輯閉環(huán)。

(二)時代邏輯:催生鄉(xiāng)村數(shù)字公民培養(yǎng)新訴求

新一輪數(shù)字革命以信息化、智能化為典型特征,正成為推動中國鄉(xiāng)村社會高質(zhì)量發(fā)展的新引擎,人工智能、大數(shù)據(jù)、5G通信技術(shù)、云計算、區(qū)塊鏈、元宇宙等智能技術(shù)的交疊集聚激活出鄉(xiāng)村場域的內(nèi)生潛能,催生出鄉(xiāng)村社會的新圖景、新業(yè)態(tài)與新模式。如基于深度學習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法技術(shù)的自動化農(nóng)業(yè)機器人的推廣應用,依托大數(shù)據(jù)開發(fā)的病蟲害監(jiān)測與治理系統(tǒng)。當一系列類似于智能系統(tǒng)、AI機器人等智能軟硬件設(shè)備融入鄉(xiāng)村民眾生產(chǎn)生活時,其潛藏的智能化理念與問題解決方式,在呈現(xiàn)形式、工具應用方法等維度與傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村社會形態(tài)存在較大的差異,當鄉(xiāng)村居民被淹沒在數(shù)字技術(shù)的浪潮中,必然會出現(xiàn)人機協(xié)同的“水土不服”,以計算思維為代表的公民數(shù)字素養(yǎng)水平則成為其適應和享受數(shù)字化鄉(xiāng)村社會的關(guān)鍵要素。然而,面對以自動化和智能化為特征指向的數(shù)字化社會,身處其中的異質(zhì)化群體間本身就在數(shù)字技術(shù)資源的“享有”和“使用”上存在數(shù)字鴻溝。2021年3月,中國社會科學院信息化研究中心發(fā)布調(diào)研報告《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下中國鄉(xiāng)村數(shù)字素養(yǎng)調(diào)查分析報告》,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示農(nóng)民數(shù)字素養(yǎng)得分僅為18.6,比全體人群均值低57%〔11〕。由此可見,我國城鄉(xiāng)數(shù)字鴻溝問題正在發(fā)生矛盾轉(zhuǎn)向,即由應用鴻溝轉(zhuǎn)向素養(yǎng)鴻溝。

2021年11月,中共中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會辦公室在《提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能行動綱要》中明確指出,要培養(yǎng)具有數(shù)字意識、計算思維、終身學習能力和社會責任感的數(shù)字公民?？梢?計算思維是公民數(shù)字素養(yǎng)培養(yǎng)的重要表征維度,其作為智能時代的產(chǎn)物,是一種運用計算工具與方法求解問題的思維活動,是智能社會中每個人都應掌握的思維方式。計算思維能夠幫助鄉(xiāng)村居民深入理解數(shù)字化產(chǎn)物和所處的數(shù)字化時代,聯(lián)系計算機虛擬世界表征推理現(xiàn)實問題、現(xiàn)象和規(guī)律。同時,需發(fā)揮其他維度與數(shù)字素養(yǎng)的共鳴,構(gòu)筑與數(shù)字技術(shù)良性互動的人機共生關(guān)系,以保證他們今后順利適應高速發(fā)展的數(shù)字化社會。例如,計算思維教育中強調(diào)的算法分析可幫助學習者建構(gòu)對個性化推薦算法的批判性認知,有效規(guī)避其在短視頻娛樂或購物過程中的“算法黑箱”效應,以保護鄉(xiāng)村數(shù)字弱勢群體權(quán)利不受侵犯。所以,培養(yǎng)鄉(xiāng)村學生計算思維切合提升公民數(shù)字素養(yǎng)的需要,為鄉(xiāng)村社會培育下一代數(shù)字主體,學生以自身的計算思維認知和實踐反哺鄉(xiāng)村社會其他群體,能夠為鄉(xiāng)村智能生態(tài)培育更多的數(shù)字“基因”,亦能從源頭阻斷數(shù)字素養(yǎng)鴻溝的代際傳遞。

(三)技術(shù)邏輯:為鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)注入新動能

鄉(xiāng)村教育高質(zhì)量發(fā)展離不開數(shù)字技術(shù)的支撐引領(lǐng)作用。我國先后頒布《教育信息化2.0行動計劃》《數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)指南2.0》《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展行動計劃(2022—2025年)》等文件,強調(diào)以教育數(shù)字化助力鄉(xiāng)村教育高質(zhì)量發(fā)展,促進智能技術(shù)深度融入鄉(xiāng)村教育全要素和全過程。數(shù)字技術(shù)與鄉(xiāng)村教育整合創(chuàng)新,可以突破學校、班級、學科的邊界,在合理的教學秩序中不斷增強教學活力,使得鄉(xiāng)村教育得以發(fā)展和突破。數(shù)字技術(shù)作為重塑教育生態(tài)以及保障教育均衡和質(zhì)量的有效工具〔12〕,隨著在鄉(xiāng)村教學實踐中的深化應用,進而推動教學環(huán)境、資源和工具的全面重構(gòu)升級,特別是在我國鄉(xiāng)村教育優(yōu)質(zhì)資源短缺、師資結(jié)構(gòu)薄弱、教育治理相對落后的當下,這些要素的跨時空深度融合與協(xié)同,賦予了鄉(xiāng)村學校計算思維教學從設(shè)計、實施到評價的更多的可能性和更強的靈活性,為鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)帶來了新動能。因此,智能技術(shù)的賦能圖式使得鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)擁有廣闊的賦能場域,其自身擁有的學生群體、教育需求、鄉(xiāng)土特色等也源源不斷地吸引著技術(shù)強勢入場。

具體而言,鄉(xiāng)村地區(qū)學生借助數(shù)字教育平臺獲得優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源,并在虛擬數(shù)字人教師與智能學伴的輔助下完成計算思維學習任務,提高了獨立解決問題的能力;基于知識圖譜、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的自適應學習系統(tǒng),實時跟蹤獲取鄉(xiāng)村學生學情數(shù)據(jù),精準診斷反饋鄉(xiāng)村學生的學習狀況和薄弱點;基于元宇宙、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算思維虛擬實訓平臺,通過抽象現(xiàn)實場景創(chuàng)建虛擬生活問題場景、計算比賽和活動的場域,促進鄉(xiāng)村學生抽象思維發(fā)展。可以說,無論采取何種技術(shù)動能,都不能否認智能技術(shù)是鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的動因之一,故而必須認真把握技術(shù)語境下鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)實踐的各個環(huán)節(jié)。

(四)人才邏輯:發(fā)掘厚植于鄉(xiāng)土社會的人力資本

人才作為鄉(xiāng)村振興的第一資源要素,是全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的強大動力源。2021年,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快推進鄉(xiāng)村人才振興的意見》,提出“堅持把鄉(xiāng)村人力資本開發(fā)放在首要位置,大力培養(yǎng)本土人才”〔13〕。然而,中央財經(jīng)大學主持發(fā)布的《中國人力資本報告 2022》顯示我國農(nóng)村人力資本總量為414.4萬億元,僅占全國人力資本總量的13.3%〔14〕?？梢?我國鄉(xiāng)村人力資本總體水平較低,仍然是制約鄉(xiāng)村振興的重要因素。鄉(xiāng)村振興人才是關(guān)鍵,鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的根本旨歸是為培養(yǎng)適應智能化鄉(xiāng)土社會全面發(fā)展的人才,而教育則是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵,鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略從愿景到行動正推動著鄉(xiāng)村教育和人才培養(yǎng)的提檔升級。面對智能化鄉(xiāng)村社會的演進,相對于傳統(tǒng)知識與技能的掌握,學生更應當獲得思維能力的動態(tài)匹配。而計算思維作為“人類科技創(chuàng)新的三大支柱”之一,是當代學習者應掌握的一項分析和解決問題的能力〔15〕,培養(yǎng)鄉(xiāng)村學生計算思維切合鄉(xiāng)村振興的戰(zhàn)略需要。例如,培育具有計算思維能力,懂農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)村的鄉(xiāng)土人才,使其理解機器的工作邏輯,提升人機協(xié)同能力,進而促進其與鄉(xiāng)村智慧化基礎(chǔ)設(shè)施和智能化機械設(shè)備的融合共生,最終實現(xiàn)運用計算機科學概念和數(shù)字化技術(shù)對鄉(xiāng)村現(xiàn)實問題進行系統(tǒng)設(shè)計和求解的目的。換言之,基于鄉(xiāng)村智能化情境,如果沒有足夠數(shù)量的擁有計算思維的人才作為支撐,就失去了未來鄉(xiāng)村新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新理念孵化的思維認知基礎(chǔ),甚至還會制約現(xiàn)代化鄉(xiāng)村振興政策的落實與推廣。

三、智能時代鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的現(xiàn)實困境

(一)傳統(tǒng)育人理念尚未轉(zhuǎn)變,鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)缺乏協(xié)同支持

鄉(xiāng)村教育應順應智能化社會對人才培養(yǎng)的需要。當前,鄉(xiāng)村教育面臨教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型,為推進鄉(xiāng)村教育發(fā)展提質(zhì)升級,政府部門已然意識到智能技術(shù)對于鄉(xiāng)村教育的重要作用,但傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村育人理念尚未完全轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑瘯r代的育人理念,這主要表現(xiàn)為以下三個方面:一是受傳統(tǒng)技術(shù)主義思想的影響,政府在鄉(xiāng)村建設(shè)中重視智能工具的“技術(shù)凸顯”,而缺乏對鄉(xiāng)村本土居民的品格塑造和價值觀養(yǎng)成,造成“生命凹陷”。如部分鄉(xiāng)村學校前期主要將經(jīng)費投入智能設(shè)施環(huán)境建設(shè),而后才進行人的數(shù)字素養(yǎng)培訓,這種“重技輕人”觀念對人的存在的忽視間接導致了鄉(xiāng)村學校思維教育的長期缺位。二是部分鄉(xiāng)村學校強調(diào)教育只是為了高考升學的教育理念,重視功利性知識技能教育,忽視提升思維的素質(zhì)教育。如部分學校領(lǐng)導認為計算思維是“虛”的,將計算思維教育視為鄉(xiāng)村學?！板\上添花”的選項。三是家長的“離農(nóng)”觀念,認為上學是農(nóng)村孩子的唯一出路,以單一的成績指標要求孩子,導致孩子思維能力難以發(fā)揮。因此,受制于鄉(xiāng)村傳統(tǒng)育人中的陳舊理念,對鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)缺乏緊迫感和危機感,鄉(xiāng)村學生計算思維教育很難獲得協(xié)同支持的空間,其結(jié)果是愈來愈多的鄉(xiāng)村學生被冠以“小鎮(zhèn)做題家”“大學生農(nóng)民工”等社會標簽。

(二)信息科技課程迷失,鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)脫離立足之本

信息科技課程中所鑲嵌的分治、遞歸、可視化和動態(tài)規(guī)劃等以解決復雜問題為核心的策略性知識元素,使之成為學生計算思維培養(yǎng)的立足之本,相關(guān)實證研究也表明信息科技課程中開展的教學實踐能夠有效提升學生的計算思維能力〔16〕〔17〕。因此,鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)如若脫離信息科技課程的核心體驗場,學生計算思維發(fā)展便是“無本之木”。然而,當前鄉(xiāng)村教育依然面臨著信息科技課程迷失的困境。一方面,在鄉(xiāng)村信息課程建設(shè)上,教師隊伍嚴重匱乏,鄉(xiāng)村信息科技課程難以依據(jù)新課標要求獨立開課,鄉(xiāng)村學校面臨信息科技課程“難開足”的問題。據(jù)調(diào)查,2020年,我國鄉(xiāng)村小學信息技術(shù)教師共96376名,平均每個農(nóng)村教學班僅擁有0.10名信息技術(shù)教師〔18〕。另一方面,鄉(xiāng)村信息科技課程教學實踐中,學科教學內(nèi)容偏倚于“知識普及”和“工具應用”,這種應用導向型教學致使學生高階思維素養(yǎng)被忽視,學生計算思維培養(yǎng)更是淪為教學的“荒地”。有針對23個省(市)的調(diào)查顯示,65.9%的鄉(xiāng)村學生反映自己不會認真學習信息科技課程〔19〕。除此之外,本研究在針對湖北省多所鄉(xiāng)村學校的調(diào)研訪談中發(fā)現(xiàn),由于信息科技課程的邊緣化,鄉(xiāng)村教師喪失自我發(fā)展內(nèi)驅(qū)力,很難將新課標理念落實于實際教學,多數(shù)信息科技教師處于“失標”狀態(tài)。與此同時,鄉(xiāng)村學生長期受到主副科觀念的驅(qū)使,缺乏對信息科技課程的學習意識,教師對課堂難以管理,進而阻滯了信息科技課堂發(fā)揮實效,鄉(xiāng)村學校面臨信息科技課程“難開好”的問題。

(三)鄉(xiāng)村教師專業(yè)發(fā)展孤島效應,計算思維跨學科效能難以凸顯

教師專業(yè)發(fā)展是教師知識技能更新和深化的動態(tài)過程。然而,由于鄉(xiāng)村教師所處的特殊地域,加之受到自然環(huán)境、技術(shù)等因素的限制,導致鄉(xiāng)村教師專業(yè)發(fā)展被擱置或延緩,鄉(xiāng)村教師發(fā)展逐漸趨于靜態(tài)封閉狀態(tài),最終形成孤島效應。一方面,由于鄉(xiāng)村學校師資結(jié)構(gòu)性缺編問題〔20〕,其內(nèi)部不同學科教師無法開展集體性的教研活動,繁重的教學任務致使教師跨學科教研難以持續(xù),教學研究也因缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃、組織協(xié)作而寸步難行。另一方面,鄉(xiāng)村區(qū)域間教師由于交流渠道單一狹窄,各自僅保留著師范教育階段習得的學科知識和教育通識知識,教師對于新課標知識和新教學理念的獲取途徑相對閉塞。針對全國40所學校的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,每月參與市級研修的鄉(xiāng)村教師比例僅為14.42%〔21〕。盡管現(xiàn)階段鄉(xiāng)村教師研修途徑不斷拓寬,但仍然存在著研修內(nèi)容吻合度低、知識體系陳舊等問題。例如,有調(diào)查顯示,鄉(xiāng)村教師信息化培訓中93%的教師反映培訓內(nèi)容以操作技能為主,忽視新教育理念的普及和思維培養(yǎng)。當下,計算思維發(fā)展趨于大眾化和普適化,開展學生計算思維培養(yǎng)跨學科實踐已成為國際共識〔22〕,而我國鄉(xiāng)村教師專業(yè)發(fā)展中顯現(xiàn)出的孤島效應,正鈍化其對計算思維概念的理解、識別和探尋,鄉(xiāng)村教師協(xié)同開展計算思維跨學科教育活動更是舉步維艱。

四、智能時代鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的實踐進路

(一)頂層設(shè)計:助推鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的理性接納

智能時代鄉(xiāng)村學生要實現(xiàn)計算思維發(fā)展,需要鄉(xiāng)村教育內(nèi)外部諸多要素的協(xié)調(diào)聯(lián)動。其中,最為關(guān)鍵的是結(jié)合鄉(xiāng)村教育的文化場域,積極引導校長、教師、學生、家長等利益相關(guān)者的觀念轉(zhuǎn)變。因此,需要以政府頂層設(shè)計為引領(lǐng),推進鄉(xiāng)村教育主體對計算思維教育理念的理性接納,發(fā)揮“政府引導、學校支持、家長認同”的三方主體協(xié)同支持效應,為鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)構(gòu)筑價值根基。

首先,鄉(xiāng)村教育部門要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“技術(shù)主義”觀念,注重學生數(shù)字化思維素養(yǎng)的培養(yǎng),強化鄉(xiāng)村學生計算思維教育的制度供給,完善落實政策保障,推動建立系統(tǒng)化、精細化和在地化的鄉(xiāng)村計算思維育人機制。一方面,在國家相關(guān)總體方案的基礎(chǔ)上,地方教育行政部門應重新建構(gòu)計算思維教育與鄉(xiāng)村教育宏觀規(guī)劃相結(jié)合的頂層設(shè)計,分層分類制定計算思維教育融入鄉(xiāng)村教育的相關(guān)制度設(shè)計、實施保障體系以及常態(tài)化落地政策等實施規(guī)范,同時應重點考慮總體規(guī)劃、融入方案、焦點任務、組織實施等內(nèi)容,形成切合鄉(xiāng)村實際場域、關(guān)聯(lián)聚合、統(tǒng)籌推進的鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)體系。另一方面,凝聚多方智慧力量協(xié)同共商,統(tǒng)籌規(guī)劃覆蓋學前、小學和中學等學段的計算思維教育方案。教育主管部門應會同高校專家、一線教師和社會少兒編程培訓機構(gòu)共同制定各學段計算思維培養(yǎng)的教師要求和學生標準,包括教師實施計算思維教學的課堂規(guī)范和學生所需完成的具體實踐活動。依據(jù)鄉(xiāng)村學生各學段群體特征、思維認知水平,由淺入深、從點到面引入計算思維核心素養(yǎng),構(gòu)建一個系統(tǒng)連貫、銜接有效的鄉(xiāng)村學生計算思維學習體系。

其次,鄉(xiāng)村學校應當拓寬學生思維教育空間,打破“唯成績”“唯升學”的桎梏。鄉(xiāng)村學校作為學生計算思維培養(yǎng)的核心場域,應當建立起囊括計算思維教師“教”和學生“學”的活動系統(tǒng)。鄉(xiāng)村學校可以將“以賽促學,以賽促教”作為動力機制,鼓勵教師開發(fā)計算思維校本課程和開展計算思維跨學科教學競賽,推動校域?qū)W生計算思維培養(yǎng)特色化和多元化,并將成果形成典型案例,以工作動態(tài)、活動簡報、成果展示、經(jīng)驗借鑒等多種專題形式進行宣傳,最大程度喚醒鄉(xiāng)村教師計算思維教學的熱情,從而帶動更多的鄉(xiāng)村教師更新教育理念。同時,鼓勵鄉(xiāng)村學生積極參加國際性或全國性計算思維競賽,如Bebras國際計算思維挑戰(zhàn)賽 、谷歌全國中小學生計算思維與編程挑戰(zhàn)賽、全國藍橋杯大賽中小學創(chuàng)意編程組,為學生計算思維學習成果提供輸出渠道。此外,鄉(xiāng)村學校應積極對接公益組織、民營機構(gòu)、高校支教團隊等社會主體,于線上線下混合開展計算思維講座、機器人與編程學習訓練營、計算機科普公益課堂、中小學生計算思維知識科普等活動,尋求鄉(xiāng)村計算思維教育內(nèi)源式發(fā)展與外援式增長的交叉點。例如,王康等人在湖北省宣恩縣開展的為期3個月的學生計算思維“送培送展”活動,實踐結(jié)果表明對鄉(xiāng)村學生計算思維能力提升顯著〔23〕。

最后,鄉(xiāng)村學生計算思維教育的落地與家長的教育觀念也息息相關(guān),因此,要打破鄉(xiāng)村家長“唯升學”“唯成績”的固化思維枷鎖,促使家長摒棄傳統(tǒng)教育中的陳舊觀念,喚醒其對孩子未來參與社會競爭的核心高階素養(yǎng)的追求。一方面,大力宣傳計算思維對于學生未來成長的重要作用,提升家長對于數(shù)字化教育理念的認知水平。通過讓家長參與和體驗學生計算思維教育實踐過程,便于其真實客觀認識學生計算思維培養(yǎng)的發(fā)生過程,深度體悟教育行為,進一步激發(fā)鄉(xiāng)村家長對計算思維教育價值的接納和探尋。另一方面,借助家校合作平臺,融入學生計算思維培養(yǎng)內(nèi)容。深化家長對培養(yǎng)學生計算思維的認同感和責任感,引導家長為鄉(xiāng)村學生計算思維的長效化培養(yǎng)建言獻策。

(二)技術(shù)重構(gòu):打造鄉(xiāng)村學生計算思維泛在育人空間

以新一代人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)正在成為推動鄉(xiāng)村教育變革的重要因素。尤其是在我國鄉(xiāng)村信息科技師資結(jié)構(gòu)性短缺、教學質(zhì)量水平不高、課程教育資源不足的當下,數(shù)字技術(shù)可有效促進鄉(xiāng)村信息科技教學創(chuàng)新、豐富教育資源要素、提升課程評價科學性,幫助鄉(xiāng)村學校信息科技課程開足開好,為鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)提供“立足之本”。同時,數(shù)字技術(shù)也為鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)創(chuàng)設(shè)了精準、智能、交互式環(huán)境,為其計算思維個性化、多元化發(fā)展提供培育路徑。

首先,借助智能技術(shù)適配學生學習過程,為鄉(xiāng)村教育主體計算思維教育泛在提供科學精準的技術(shù)支持。一是基于深度學習算法的學習分析技術(shù)為學生計算思維培養(yǎng)提供風險預測,通過定時集中收集學習者多模態(tài)數(shù)據(jù),包括學習者情緒、表情、學習投入度等特征,綜合研判、及時發(fā)現(xiàn)學習者計算思維發(fā)展的潛在風險,從而幫助鄉(xiāng)村學生改進思維認知方式。二是融合知識圖譜、深度知識追蹤、強化學習、生成式人工智能(AIGC)等技術(shù),構(gòu)建鄉(xiāng)村學生計算思維自適應學習系統(tǒng),通過對學習者的原始特征、知識表征狀態(tài)、動態(tài)人機交互數(shù)據(jù)進行分析,附著大語言模型提供的動態(tài)資源池生成切合學習者知識水平、學習需求的個性化計算思維學習資源序列。這種自我調(diào)節(jié)與機器調(diào)節(jié)相結(jié)合的個性化學習方式,為鄉(xiāng)村學生計算思維迭代式、關(guān)聯(lián)式、牽引式發(fā)展提供了技術(shù)保障。此外,依托云計算的虛擬化技術(shù)整合計算思維學習和教學實施、評價等常用干預工具,如Scratch、APP Inventor、Xmind,集成云端可視化軟件平臺適配手機、平板、電腦等多端系統(tǒng),為鄉(xiāng)村教師和學生提供“低地板、高天花板”的計算思維軟件工具,以集約化、效益化的軟件平臺極大降低計算思維工具的使用門檻和高額費用。

其次,思維教育不可教條地被認為是知識的陳述,更需要學生借助現(xiàn)實場景開展實踐活動進行思維的理解、體悟和摸索。由于鄉(xiāng)村場館資源匱乏,師生缺少計算思維體悟環(huán)境,可以借助虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等仿真技術(shù)創(chuàng)設(shè)環(huán)境資源,拓寬鄉(xiāng)村學生計算思維育人場景。一方面,供給公共場館資源及服務,賦予鄉(xiāng)村學生無邊界的計算思維場館體驗。創(chuàng)建虛擬數(shù)字圖書館、博物館、科技館和AR計算思維體驗平臺等社會公共資源,突破鄉(xiāng)村地區(qū)資源和環(huán)境限制,為鄉(xiāng)村學生提供從沉浸式感知知識到模擬問題解決的中介場和實習場,利用虛擬場館資源融合真實場景,讓學習者通過問題識別、資料收集、構(gòu)建方案、模型設(shè)計等來全方位、全過程感知和體驗計算思維實踐價值。另一方面,推動鄉(xiāng)村虛擬教研室建設(shè),匯聚鄉(xiāng)村教育領(lǐng)域中融合互促的共生力量,建成跨區(qū)域、跨學科或跨專業(yè)的泛在知識共同體,激勵鄉(xiāng)村教師開展常態(tài)化“云端”教研,縮短鄉(xiāng)村教師先進知識理念的更新周期,促使不同的學科教育理念能夠在鄉(xiāng)村教師群體里遷移流動,使鄉(xiāng)村教師能夠體悟到不同學科知識理念,以便其更好地開展跨學科教學。

最后,集成計算思維評測工具鏈接大數(shù)據(jù)技術(shù),構(gòu)建鄉(xiāng)村學生計算思維監(jiān)測平臺,實現(xiàn)全域?qū)W生監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時可視化、預判思維發(fā)展鴻溝風險、適時干預反饋以及全員計算思維發(fā)展精準化。通過對區(qū)域?qū)W生群體計算思維發(fā)展的動態(tài)監(jiān)測,生成不同地域?qū)W生思維發(fā)展的“能力地圖”,精準識別教育變革過程中的弱勢地區(qū)和邊緣化學生群體,強化教育資源投入,從而有效規(guī)避思維鴻溝的風險。另外,基于個體評測數(shù)據(jù)生成學生的計算思維畫像,為鄉(xiāng)村教師開展數(shù)據(jù)驅(qū)動式計算思維教學評價提供參考。

(三)要素優(yōu)化:探索鄉(xiāng)村學生計算思維在地化教育生態(tài)

鄉(xiāng)村教育蘊含豐富的鄉(xiāng)土元素和獨特的資源稟賦。把握鄉(xiāng)村學生計算思維培養(yǎng)的鄉(xiāng)土內(nèi)生性,以鄉(xiāng)村計算思維教育在地化為依托,統(tǒng)整鄉(xiāng)村教育資源,融通在地化的計算思維課程內(nèi)容,增強學生計算思維的在地化情境體驗,可有效規(guī)避鄉(xiāng)村教師專業(yè)發(fā)展的孤島效應,形成融合培養(yǎng)不同學科計算思維的教育生態(tài)。

首先,優(yōu)化鄉(xiāng)村教師培養(yǎng),為鄉(xiāng)村計算思維教育實施提供源泉活水。一方面,優(yōu)化鄉(xiāng)村教師供給。依托“碩師計劃”“特崗計劃”“援教計劃”“優(yōu)師計劃”等鄉(xiāng)村教師定向培養(yǎng)政策,高校應當將教師計算思維理論和實踐融入培養(yǎng)方案,并在不同學科教學課程中引導師范生將計算思維深度融合于本學科實踐過程中,培養(yǎng)具備計算思維基本素養(yǎng)的鄉(xiāng)村定向教師。如在“現(xiàn)代教育技術(shù)”必修課程或“STEM教育”“人工智能教育應用”等選修課中引入計算思維新單元,以供師范生研修實踐。另一方面,優(yōu)化鄉(xiāng)村教師專業(yè)發(fā)展。構(gòu)建鄉(xiāng)村教師計算思維工作坊和校內(nèi)跨學科教學實踐“雙端”共同體,為鄉(xiāng)土場域內(nèi)教師提供教學交流與分享平臺。研究證明,通過計算思維工作坊開展教師培訓,教師的計算思維教學能力在短期內(nèi)能夠顯著提升〔24〕。

其次,優(yōu)化鄉(xiāng)村課程資源,充足可用的課程資源也是教師開展教學的支持條件,鄉(xiāng)土課程和鄉(xiāng)土教材可作為鄉(xiāng)村計算思維教育在地化的重要資源載體。鄉(xiāng)村學校可在在地化理念支持下,基于現(xiàn)有鄉(xiāng)土課程將計算思維概念或?qū)嵺`活動嵌入課程設(shè)計方案,力求計算思維成為新鄉(xiāng)土課程開發(fā)的基本評價維度。同時,整合隱性和顯性的本土教育資源,結(jié)合對計算思維表征維度的分解開發(fā)鄉(xiāng)土教材,重點關(guān)注不同維度與教材不同章節(jié)的契合性與各自的靈活性,在差異化的學科教材中采用隱性浸潤式、單元化合式、活動嵌入式等多種融合手段,形成優(yōu)質(zhì)化與在地化的鄉(xiāng)土教材。例如,STEM課程與培養(yǎng)學生計算思維互利共生〔25〕,并且鄉(xiāng)村蘊含著開展STEM教育的學科資源〔26〕,鄉(xiāng)村學?？梢砸詫W生計算思維發(fā)展為目標,促進STEM課程的鄉(xiāng)土實踐。在鄉(xiāng)土元素和STEM課程加持下,鄉(xiāng)村計算思維的教育價值將不斷提升。另外,以鄉(xiāng)村“雙減”實施后的課后服務為契機,用好國家中小學智慧教育平臺,有的放矢開展計算思維教育實踐。平臺現(xiàn)已建成10個育人資源的優(yōu)質(zhì)板塊,同時覆蓋國家博物館以及清華大學、北京大學等知名高校線上博物館資源。教師可以突破鄉(xiāng)村教育資源匱乏的藩籬,利用平臺的豐富資源開展課后服務,助力學生對科普知識和計算思維跨學科知識的學習。

最后,優(yōu)化教學實施過程。除信息科技教師外,其他教師應關(guān)注本學科和信息科技學科的新課標,深刻體悟本學科核心素養(yǎng),參考計算思維整合框架,結(jié)合鄉(xiāng)土元素發(fā)掘?qū)W科教學過程中蘊藏的計算思維素養(yǎng)。例如,針對語文、英語、政治等學科的閱讀寫作模塊,教師可鼓勵學生解構(gòu)文章,練習計算思維所蘊含的分解和抽象技能;地理教師可通過講解本地區(qū)特有的地形地貌特征,讓學生手繪地形圖,鍛煉建模技能;生物教師可結(jié)合當?shù)厮Y源環(huán)境建設(shè)設(shè)置相應問題,鍛煉學生問題解決能力。除此之外,還應關(guān)注鄉(xiāng)村學生計算思維發(fā)展的學段差異,小學低年級側(cè)重任務的趣味性和生活化,如分解動物身體部位、識別肢體特征、對動植物進行歸類等。小學高年級學生可以利用相關(guān)計算思維工具開展實踐,如教師課堂教學中使用思維導圖總結(jié)課程知識、利用Scratch軟件編寫二十四節(jié)氣小游戲等。中學生則可以借助鄉(xiāng)村環(huán)境的真實案例,鍛煉和發(fā)展學生的邏輯思維和創(chuàng)新能力,如讓學生收集空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境保護問題、使用各種工具設(shè)計民俗產(chǎn)品等。另外,值得注意的是,以往城市地區(qū)計算思維教學實踐中產(chǎn)生了大量支持工具和教學模式,如Tynker、Alice、ToonTalk、WPBL、APT教學模式、“輕游戲”教學模式等,教師在鄉(xiāng)村計算思維教學實踐中對工具的選取和模式的應用,應當避免“向城性”的價值取向,綜合鄉(xiāng)村學?，F(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和資源條件進行理性選擇。