作者:李晓明 来源:中国科学报 发布时间:2021/9/14 18:29:23
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计算思维:通识教育落地的一个抓手

 

记忆中,“通识教育”作为一个词语在中国教育界开始热起来,大约是在2010年前后,相伴的是《哈佛大学通识教育红皮书》中译本的出版和流传,其中关于大学教育的目的和经济社会发展关系的思辨引起了人们的共鸣。

事实上,1995年教育部大力倡导“素质教育”,也是掀起这一持续多年的热潮的原因之一。

素质教育也好,通识教育也罢,落到大学教育教学实践的基本面就是列出一个课程清单,称为通识课或通选课之类,要求学生必须从中选修一定的学分。例如,哈佛大学每学期有15门左右这样的课供选修,我所熟悉的一些中国大学也基本是这个模式。

一些有见地的学者也指出,素质教育或通识教育,不仅是新开几门课,让它们为学生贡献几个学分的事,同时还应该融汇到专业教育中。这有点像现在提出加强“思政课”的同时,也强调“课程思政”。

通识教育或素质教育的含义虽然不完全相同,但有一点是相通的,即都是在为未来培养人才的前提下,大学对自己价值所在的追问的响应,也就是培养什么人,怎样培养人。我认为,这里的价值观不一定要完全相同,同时也要与时俱进。

与时俱进,就是要适应人类社会的发展。宏观地看,人类社会是在三大系统的交织互动中演进的。它们是自然系统、社会系统和技术系统(如邮政电信、交通运输、银行金融、疾控网络等)。

在以数字化和网络化为标志的信息社会已经基本形成的今天,一个重要的现实是所有技术系统都统一在了“计算”之上,并且这个现实将不仅不会被进一步的发展所改变,反而会不断加强。

因此,此时的“计算”已不再只是计算机专业人员的计算,也不只是人们作为效率工具的电脑中的计算。

以计算为基础的技术系统和社会系统的互动,也在重塑社会系统,在人类适应自然、保护自然和改造自然的努力中发挥着无处不在的作用。

计算思维,正是应这样一种现实浮现出来的一个观念,十多年前由一位美国学者经过凝练正式提出,其后也在不断发展。

按照徐志伟和孙晓明所著的《计算机科学导论》,它具体表现在逻辑思维、算法思维、网络思维和系统思维等四个方面。

其意在呼吁各种专业背景的人,养成从计算的视角来理解自然、理解社会、解决问题的习惯。这不是计算机学科自身的问题,而是一个泛在的必然和机遇。

我认为,上述关于人类社会三大系统的看法是其认识论基础。

事实上,如果我们审读我国现在提出的新工科、新文科和新农科等倡议的相关文件,能看到都是把学科交叉,尤其是把信息科技的融入作为显著的抓手,直指国民经济与社会发展数字化转型的需要,可以说在精神上和计算思维异曲同工。

然而,这和我想说的“计算思维是通识教育落地的一个抓手”还有些不同。其分野,在于重心是把计算作为一种效率工具,更好地完成本学科的任务(例如原先需要一天完成,现在可以1分钟,原先可以处理几百个数据,现在可以处理几万个等),还是也强调计算作为一种思想方法,在不同学科中带来创新的改变。

自然科学的一个例子是生物信息学的兴起,不仅改变了生物学研究和应用的面貌,也催生了大量优秀算法。

在社会科学中,传统上面对的典型数据是放在一张表中,行表示案例,列表示变量,行和行之间假设相互独立。计算思维将人们带到网络数据的境界,数据之间的相关性得以展现,从而也就带来了新的机遇和挑战。

例如,当我们表示允许一个App访问我们的通讯录,看起来只是放弃了自己的数据以换得服务,但结果也揭示了他人的数据。

将计算思维的培养作为通识教育落地的一个抓手,不是要让其他专业的学生都上几门降低要求的计算机专业课,或者是学学如何使用日常应用软件。

那是过去20多年来针对“普及计算机应用”需求的教学实践,现在到了应当调整改革的时候了,我们要让每个学生必须在“计算机课”上花的几个学分更有价值。

这里的关键是要面向不同学科以及多学科背景的问题,以对问题的探究为载体,体现计算思维的运用,而不是面向计算机专业知识和技能。

在这方面,过去10年来我们有过一门社会科学与计算交叉课程的实践。该课程面向所有学生,把握当今世界高度互联、丰富互动的时代特征,采用图论和博弈论的语言讨论若干社会科学经典问题,加以数据和算法的运用,形成了一种别开生面的氛围。整个课程不需要编程,但充满了“计算”。

将计算思维的培养作为通识教育落地的一个抓手,绝不意味着对计算万能的鼓吹,它只不过是面向未来、顺应社会发展的一个必然,是跨不同学科专业教育的一种“最大公约数”。

事实上,认识到计算作为一种力量的局限,及其“双刃剑”效应,也是计算思维通识教育的一个重要方面。

最近,国家发布的关于《互联网信息服务算法推荐管理规定(征求意见稿)》,就是一个防止计算“作恶”的例子。

强调通识教育到底是为了什么?一种说法是为了让年轻学子不要过早陷入专业的狭隘,从而更能适应未来的变化。

相关但稍有不同的另一种说法是有助于他们以积极乐观的心态面对社会、面对人生。我倾向于后者。

如果说理工科学生加强人文素养、文科学生树立科学精神,是通识教育的操作性意涵,那么让计算思维成为一种人人具备的素养,将让信息社会的原住民们更加热爱科学、热爱生活。

(作者系北京大学计算机科学技术系教授)

 
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