计算思维对中学数学课程改革的启示①

刘 锦 曹一鸣

(北京师范大学数学科学学院，北京 100875)

1 引言

计算思维作为人工智能的基础思维，对于未来社会的发展具有重要意义和价值.随着互联网+、大数据、人工智能等新兴信息技术发展，计算思维受到国内外广泛关注.计算思维在数学问题解决、数学推理等方面具有重要价值.初中阶段与计算思维相关的概念主要与运算能力相关，要求学生“根据法则和运算律正确的进行运算，理解运算算理，寻求合理简洁的运算途径解决问题”[1]；高中阶段涉及“数学运算”核心素养，要求学生“理解运算对象，掌握运算法则，探究运算思路，选择运算方法，设计运算程序，求得运算结果等”[2].计算思维在计算科学领域已经得到了广泛应用，关于计算思维的教育主要集中在高等教育，K12阶段也有所涉及.具体到学科方面，国外对计算思维在数学、科学学科已经进行了一些探索，国内的研究主要集中在信息技术领域，数学学科相关研究较少.

OECD开展的国际学生评估项目(PISA)以其前瞻性、先进性、严谨性和建设性被国际社会大多数国家和地区认可并参与，成为国际上最具影响力的学生评价项目之一[3].PISA 2021以数学为主要测评领域，在数学素养定义、内涵以及测评内容方面均做出了重大调整[4].其中最明显的变化是首次引入计算思维，并将其和数学问题解决、数学推理一起纳入21世纪数学素养的一部分[5].未来社会的问题解决与计算机编程、算法设计、数据科学、机器学习密不可分，均以计算思维为重要基础[6].计算思维与数学学习密切相关，如何从数学的角度理解计算思维？……