解決芯片危機從根發力——信息技術教育從“芯”痛到行動

　　繼2018年4月美國對我國第二大電信公司中興通訊實施出口禁令、10月美國商務部以國家安全為由禁止美國公司給我國芯片制造商晉華公司銷售零部件，一直到今年5月15日美國商務部宣布新規，實施徹底切斷華為全球芯片代工來源。芯片，已經成為中國互聯網產業的扼喉之痛。而近日，幾所中國高校被美國政府列入受限制實體名單，師生常用的商業數學與科學計算軟件MATLAB(矩陣實驗室)被開發公司取消授權，芯片之殤從產業界彌漫到學界。這已經不是華為一家面臨的挑戰，而是整個高科技行業在飲下我們在高速發展應用產業的同時缺乏“根”技術的“苦酒”。

　　拉緊信息科技教育的邏輯鏈

　　這杯“苦酒”的釀就，與中小學信息科技教育之間的關系似乎并不那么直接，其間存在一個漫長的邏輯鏈。但是令人感到匪夷所思的是，就在舉國“芯殤”之時，有教育界人士大聲疾呼取消信息技術課程，其理由是“信息技術在電腦普及程度不高的20年前具有單獨開設學科的必要性，但在信息技術產品高度普及的今天，已經失去單獨開設學科的必要性，建議不再單列信息技術課程”。至今我們的一部分教育者還把信息技術當作是“電腦普及”，而對今天我們面臨的世界樣態茫然無知，對這樣一個世界中生存和發展的公民的素養熟視無睹。由此迫使我們不得不拉緊信息科技教育與“芯片”人才之間的邏輯鏈。

　　那么，我們正在面臨一個什么樣的世界?阿里巴巴創始人馬云說，“未來最大的能源不是石油，而是大數據”;中國工程院院士王堅認為，“世界上最遙遠的距離不是從南極到北極，而是從紅綠燈到交通攝像頭”。

　　小小的芯片，是這個世界的心臟。以華為為代表的產業界在為求而不得的7納米光刻機及其高精度芯片而苦苦掙扎時，某些教育者還在刻舟求劍，以傳統線下時代的育人觀念來培養生存在一個云上世界的下一代。

　　信息技術教育的相對普及，是過去一個時期我國基礎教育的偉大成就，一大批在基礎教育中從事信息技術教育的教師，遵循“計算機從娃娃抓起”的信念，從計算機還是貴重教具的上世紀80年代起，就點燃中國青少年對于計算機領域探索的熱情，鑄就了我國信息技術教育的基本底盤。今天誕生在信息時代的孩子們，伴隨著各種智能設備長大，即使不教也會熟練地擺弄甚至是精通各類智能終端，是不是意味著信息技術教育完成歷史使命了?心理學家揭示了嬰兒具有天生的“物理”知識，但是不會自動成為一個物理學家，因為嬰兒的知識發生和物理學家的知識生產是兩種不同機制。同樣，一個大國數以億計的數字土著青少年，如果不在關鍵的發展階段受到嚴謹的關于數據、計算的底層邏輯的教育，對于數字科技領域的敏感與創新有著決定作用的計算思維方式是不會自動發生的，“會用計算機”和“會用計算機解決問題”是兩種不同的能力。盡管信息科技教育并不獨立決定科技創新人才的培養，但是從兒時即開始培育計算思維，將為一代青少年乃至幼兒做好成為在云上云下共存世界中的生力軍而準備。

　　從工具操練到思維重構

　　我們準備好了么?有學者基于經濟合作與發展組織的國際學生評估項目(PISA)系列測試中關于數字素養的多項測試數據發現，上海15歲中學生的數字素養與全球范圍內科技發達國家相比，還有很大差距，我們的計算機教育和基于計算機的學科教育都離對標教育體系相差甚多。這就是說，即便是上海這樣的城市，孩子們在義務教育階段結束時，在數字素養上也還沒有充分做好參與全球信息科技競爭的準備。

　　中小學信息技術所依托的計算機科學、數據科學、人工智能、信息學等門類，已經發展成為一門具有獨立知識體系和特有思維系統的科學，計算思維已經是一種與科學思維和實驗思維并列的思維方式。不少教育者可能以為，將信息技術融進各學科，在各學科里明確列出信息技術相關目標、內容、方法，似乎就可以完成信息技術教育，這依舊是將信息技術教育作為一種“工具操練”而非“思維建構”的過時觀念在作祟。試想，數學、語文、歷史、地理以及科學等各科都擁有各自的學科邏輯，他們能夠在學科教學中使用技術，但要承擔培養學生的計算思維，恐怕既非其他學科的責任，也給這些學科的教師提出了幾乎無法完成的使命。

　　不僅如此，西摩·佩帕特早在上世紀80年代解釋“logo語言”在兒童學習中的價值時，就以大量的實驗論證了“計算改變思維”。當孩子們編程指揮小龜創造各種數學模型時，實際上是在建立一種人通過機器和世界對話的語言，這種語言又承載了一種不同于其他學科的文化。在為小龜編程并完成學習者所期待的動作時，兒童不僅是在操作，不僅是在編程，而是在掌握一種新的人類語言，經歷一種文化認同和身份認同的過程。這樣的認識，在今天的基礎教育界依然顯得很有沖擊力。

　　治療“芯”痛需從根部發力

　　“芯”痛對于今天重塑中的基礎教育體系是一個及時的警示。計算機以及信息技術教育，今天不僅需要，而且更加需要，只是需要的不再是被詬病的“操作系統培訓”式的信息技術教育，而是將它著眼于長線、從根部開始重構。這種重構包括但不限于：

　　重塑信息技術教育的價值觀：計算機以及各種信息技術不僅是“操作工具”，更是一種思維工具、一種人與世界交流對話的語言、一種交織在世界的現實和虛擬樣態的新的文化，以“信息科技教育”取代“信息技術教育”，更昭示這種重構的意涵。

　　重建信息科技學科的知識論：作為“科”，信息科技教育應建立起學科特有的、具有學科識別性的核心知識體系及其概念地圖，在課程中為兒童呈現該領域的大觀念、大地圖、大視野、大問題、大方法;作為“技”，則需高度重視習得知識的默會性、具身性或體認性。技術不簡單是學操作，吉本斯所提出的“工程技術驅動”的知識生產模式，將原本淹沒于理論知識的“技術知識”提升到課程的知識目標中。

　　重塑信息科技的學習觀：信息科技課程中的學習方式，要實現從“to do”(操作)到“to be”(成為)的飛躍。通過社會生產生活中鮮活的信息科技情境所承載的學習項目，完成在“做事”或“問題解決”中建構模型、鍛造思維、體驗責任、形成認同。

　　重塑信息科技的教學觀：信息技術教學需要圍繞重構的學科價值觀、帶著學生在“經歷”中掌握知識，在逐步復雜起來的真實性項目學習中，引領學生的計算思維水平和信息社會責任一步步提升，從適應書面考試到適應真實性評價。

　　我們必須看到，消解我國芯片之殤，非一日之功，非一田之耕。信息科技教育面臨的挑戰，表面上是課時的有無增減與是否獨立設課等問題，實質上反映我國教育界對數字化時代人才培養的戰略價值的判斷。信息科技教育從“根”改變，事實上也是整個基礎教育向核心素養導向的學習方式變革轉向的一個有機構成部分。加強并改革基礎教育中的信息科技教育，雖非療治“芯”痛的一個直接方案，卻是涵育一片豐盈充實的“根部”技術人才土壤的必修之功。

　　(作者趙健系華東師范大學副教授，熊璋系北京航空航天大學教授)