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2013年12月3日經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織發(fā)布了PISA 2012數(shù)學(xué)、閱讀和科學(xué)領(lǐng)域的測評結(jié)果，有65個(gè)國家（地區(qū)）參加，上海獲得三個(gè)領(lǐng)域第一；在這次測試中，各個(gè)國家（地區(qū)）還隨機(jī)抽取了約兩千名學(xué)生參加了基于計(jì)算機(jī)的問題解決測試，測試結(jié)果位居第六。

這一結(jié)果表明：上海學(xué)生和其他國家（地區(qū)）數(shù)學(xué)、閱讀和科學(xué)成績相當(dāng)?shù)膶W(xué)生相比，在使用計(jì)算機(jī)解決問題的表現(xiàn)顯著較低，這與學(xué)生在家庭和學(xué)校用電腦學(xué)習(xí)的情況有關(guān)，也暴露出學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用能力和問題解決能力的不足。

NCREL、OECD、AACU、NＲC等國際組織的研究表明，自主學(xué)習(xí)能力、信息素養(yǎng)、問題解決能力、批判性思維、持之以恒的能力及自我評價(jià)能力是終身學(xué)習(xí)能力的核心要素。

《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》中指出，中小學(xué)信息技術(shù)課程的主要任務(wù)之一是培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)，把信息技術(shù)作為支持終身學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的手段，為適應(yīng)信息社會(huì)的學(xué)習(xí)、工作和生活打下必要的基礎(chǔ)。信息科技教育有著其他學(xué)科無法取代的學(xué)科思想和獨(dú)特價(jià)值，直指學(xué)生終身發(fā)展的核心思維培養(yǎng)。

南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院李藝教授將基礎(chǔ)教育學(xué)生核心素養(yǎng)分為三層：最底層是“雙基層”，以基礎(chǔ)知識和基本技能為核心；中間為“問題解決層”，以解決問題過程中所獲得的基本方法為核心；最上層為“學(xué)科思維層”，指在系統(tǒng)的各學(xué)科學(xué)習(xí)中通過體驗(yàn)、認(rèn)識及內(nèi)化等過程逐步形成的相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法和價(jià)值觀。

信息科技學(xué)科更關(guān)注學(xué)生利用信息技術(shù)處理問題時(shí)所形成的內(nèi)在思維品質(zhì)，形成利用信息技術(shù)認(rèn)識世界的獨(dú)特思維方式，包括計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維和批判性思維等，促進(jìn)學(xué)生內(nèi)在品質(zhì)的發(fā)展。

計(jì)算思維是信息科技最基本的學(xué)科思維，以“算法”為核心的、關(guān)注人機(jī)互動(dòng)的計(jì)算思維已成為信息化社會(huì)中處理問題的一種重要思維方式。

卡耐基梅隆大學(xué)周以真教授指出，“計(jì)算思維是涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中所采用的最廣泛的心理工具，是對問題解決、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為理解的綜合能力反映。發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維就是要‘像計(jì)算機(jī)科學(xué)家’那去思考信息化問題，當(dāng)然這問題絕不只是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，它適合信息技術(shù)所滲透的每一個(gè)角落”。

計(jì)算思維講有助于發(fā)展學(xué)生“數(shù)據(jù)抽象、模型建構(gòu)、回歸驗(yàn)證、數(shù)字實(shí)現(xiàn)”的計(jì)算思維方式，提高學(xué)生解決問題的能力，這也是是信息技術(shù)課程的一種重要的內(nèi)在價(jià)值。

設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)邏輯思維與形象思維的結(jié)合，表現(xiàn)在處理問題上包括有“現(xiàn)象分析”、“問題識別”、“事實(shí)表征”、“概念產(chǎn)生”、“方案形成”、“方案評價(jià)”的過程。

信息技術(shù)教育不僅僅培養(yǎng)學(xué)生在制作各種多媒體、程序小程序等設(shè)計(jì)作品，更培養(yǎng)學(xué)生在研究過程的，如何區(qū)分區(qū)分復(fù)雜的信息現(xiàn)象、如何基于現(xiàn)實(shí)需要合理選擇技術(shù)工具，怎樣制定與驗(yàn)證應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的可行方案，從而遷移到生活中實(shí)際問題的解決方式，這都是對學(xué)生的終身發(fā)展提供了重要的思維品質(zhì)基礎(chǔ)。

批判性思維，簡而言之就是為決定相信什么或做什么而進(jìn)行的合理的、反省的思維，批判性思維在論證的分析、推論、反思中占有決定性作用。

2008年，國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ISTE）分析了學(xué)生使用信息技術(shù)工具中的現(xiàn)實(shí)問題，將批判思維作為一項(xiàng)重要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，明確提出要“發(fā)展學(xué)生批判思維的技能，引導(dǎo)學(xué)生合理地使用數(shù)字化工具和資源作出信息選擇與判斷，解決具體問題”。

日常生活的很多繁雜事物都需要我們從批判性思維的角度去分析問題，做出科學(xué)的思考與判斷。

計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維、批判性思維等是信息科技學(xué)科的學(xué)科思維本質(zhì)，也是促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展的核心思維，是個(gè)體在信息化社會(huì)中生成存、學(xué)習(xí)與發(fā)展的前提與基礎(chǔ)。

國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)(ISTE)和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)(CSTA)于2011年為中小學(xué)計(jì)算思維教育的開展提供了結(jié)構(gòu)框架和內(nèi)容指導(dǎo)，可作為培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的路徑之一，具體操作步驟包括：

(1) 確認(rèn)所需解決的問題，并通過計(jì)算機(jī)和其它工具來解決問題；

(2) 符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)；

(3) 通過抽象(例如模型、仿真)的方法來表示數(shù)據(jù)；

(4) 通過算法(一系列有序的步驟)支持自動(dòng)化的解決方案；

(5) 識別、分析和實(shí)施各種可行的解決方案，并整合這些最有效的方案和資源；

(6) 將該問題的求解過程進(jìn)行推廣，遷移到更廣泛的問題解決與應(yīng)用中。

斯騰伯格（Robert J. Sternberg）在《思維教學(xué)》一書中，曾談到三種教學(xué)策略：以講課為基礎(chǔ)的照本宣科策略、以事實(shí)為基礎(chǔ)的問答策略和以思維為基礎(chǔ)的問答策略,其中第三種策略對于學(xué)生思維培養(yǎng)最為高明。

問答策略的關(guān)鍵在于問題的設(shè)計(jì)，應(yīng)以課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生起點(diǎn)為科學(xué)依據(jù)，根據(jù)具體教學(xué)情境，按照知識點(diǎn)之間的相互關(guān)聯(lián)和內(nèi)在邏輯性進(jìn)行序列化的設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)實(shí)施，這是引導(dǎo)學(xué)生思維培養(yǎng)的另一重要路徑。

限于篇幅，下面就高中信息科技教材中“枚舉算法”的教學(xué)內(nèi)容為例，談?wù)勅绾我詥栴}化設(shè)計(jì)和教學(xué)來實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維品質(zhì)培養(yǎng)的具體實(shí)施過程。

圖1   問題設(shè)計(jì)的一般路徑及示例

教學(xué)問題的設(shè)計(jì)源于教學(xué)目標(biāo)，由此找出課堂教學(xué)需要解決的核心問題，并圍繞核心問題，延伸出相關(guān)的教學(xué)問題序列。根據(jù)對課程大綱、學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)起點(diǎn)等，可確定本課教學(xué)目標(biāo)為：“理解枚舉算法的基本思想及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能使用枚舉算法解決問題。”

由此目標(biāo)出發(fā)，將“如何理解和初步運(yùn)用枚舉算法？”作為本節(jié)課的核心問題。為解決這一核心問題，對此核心問題進(jìn)一步細(xì)化為“什么是枚舉算法？什么時(shí)候用枚舉算法？如何用枚舉算法”三個(gè)問題，通過這三個(gè)問題的解決來實(shí)現(xiàn)核心問題。

在具體教學(xué)過程中，要將教學(xué)內(nèi)容和知識點(diǎn)，結(jié)合具體的教學(xué)情境進(jìn)行問題化設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)實(shí)施，整個(gè)教學(xué)過程也應(yīng)以問題的引導(dǎo)與解決為主線展開。

在本例中，教師結(jié)合讓學(xué)生找出10本《評估與指導(dǎo)》教材中所有“選學(xué)模塊”分冊的具體問題情境，由此延伸出一套問題序列的設(shè)計(jì)，可以結(jié)合課堂教學(xué)環(huán)節(jié)展開提問和問題解決。

通過問題的分析，學(xué)生進(jìn)行具體數(shù)據(jù)的抽象和模型設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相應(yīng)解決步驟的算法設(shè)計(jì)，嘗試設(shè)計(jì)具體的算法程序，進(jìn)行設(shè)計(jì)思維和算法思維的培養(yǎng)。

通過生活中算法實(shí)例的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生理解，生活與程序設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，進(jìn)行知識遷移，開發(fā)學(xué)生開放性的創(chuàng)造思維，將該問題的求解過程進(jìn)行推廣，遷移到更廣泛的問題解決與應(yīng)用中。

對于學(xué)生設(shè)計(jì)算法的問題，教師并不給出固定唯一答案，讓學(xué)生自己通過識別、分析、自查和小組互評，培養(yǎng)學(xué)生的批判精神與協(xié)作能力。

案例中涉及的教學(xué)問題具有不同的分類屬性，在設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)各自的分類要求進(jìn)行不同類別的設(shè)計(jì)。

從問題的產(chǎn)生階段來看，分為生成性問題和預(yù)設(shè)性問題；從問題的認(rèn)知維度來看，可實(shí)現(xiàn)識記、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價(jià)六個(gè)不同層次的目標(biāo)；從問題的運(yùn)用維度來分，可采用五何分類方法：是何、為何、如何、若何、由何；從問題對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)出發(fā)，可進(jìn)行內(nèi)容性問題和發(fā)散性問題的不同設(shè)計(jì)；從問題的結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，可分為良構(gòu)問題和劣構(gòu)問題。

最后，因?yàn)閱栴}的設(shè)計(jì)均為教學(xué)之前的預(yù)設(shè)，為保證問題序列設(shè)計(jì)的有效性，如能將教學(xué)對象放入問題中進(jìn)行初步模擬答問，建立可能的問題達(dá)成度的概率分布模型，將大大促進(jìn)問題序列的有效設(shè)計(jì)。

之后將問題序列投入教學(xué)實(shí)踐，通過實(shí)踐檢驗(yàn)問題序列設(shè)計(jì)的可行性，再進(jìn)一步完善教學(xué)問題設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，促進(jìn)問題序列的有效性。教學(xué)過程中，教師啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，善于課堂追問，圍繞核心問題不斷聚焦與深化問題的解決。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》提出要“樹立科學(xué)的質(zhì)量觀，把促進(jìn)人的全面發(fā)展、適應(yīng)社會(huì)需要作為衡量教育質(zhì)量的根本標(biāo)準(zhǔn)”。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，我們應(yīng)賦予信息科技教育新的認(rèn)識，關(guān)注學(xué)科思維的本質(zhì)，發(fā)展學(xué)生終身發(fā)展所需的核心素養(yǎng)。

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