计算思维提出的时间是什么时候(计算思维提出的背景)

【龚超问道】是未来基因（北京）人工智能研究院首席专家龚超博士的专栏，内容是全球在青少年人工智能教育领域的文章翻译、趋势观察、现象分析等，以资给中国的人工智能教育同仁作为借鉴。

（龚超博士不仅是未来基因（北京）人工智能研究院的首席专家，还是清华大学日本研究中心主任助理、深圳清华大学研究院下一代互联网研发中心核心成员、中国人工智能学会中小学工委会委员。）

漫谈日本幼儿园中的计算思维培养

文：龚超

中国中小学人工课程已经开展得如火如荼，作为人工智能基础课的编程也进入了诸多小学。在很多人感慨现在小学生编程能力的同时，也有不少人好奇编程课能否进入到幼儿园的课程当中。不要吃惊，这个答案是肯定的。国内已有一些幼儿园开始探索人工智能、编程课程进园。

有不少朋友问我，邻国日本是否已经对幼儿园的小朋友开展了人工智能或编程教育。根据笔者的调研发现，在人工智能方面，日本幼儿园还未有明显的课程引入，然而在为编程奠定基础的计算思维培养方面，日本幼儿园确实已经开展了不少工作。

为小朋友打造的科学实验室

程序的发表

在电脑上进行练习

编程 音乐

日本文部科学省把孩子们“如何过上更好的人生”作为教育目的，从2020年开始实施新学习指导要领，即在2020年将编程教育作为小学的必修，并在初中和高中陆续导入，到2024年编程将成为大学入学共同考试的科目。在响应“更早期的编程教育” 的政策背景下，幼儿园编程得到了很多家长的重视。

日本编程教育引入计划

笔者之前已经对日本中小学人工智能和编程做了一定的介绍，对日本中小学人工智能和编程不是很了解的朋友可以参看《日本小学编程教育必修化的思考》与《解读日本人工智能教育战略》（“未来基因”公众号）。

在2020年小学编程必修化之前，日本就有学者、机构开始针对如何做好小学编程中的幼小衔接展开了积极的研究探索。比如，桥本忠和在2018年就发表了关于在幼儿园以造形活动为主线的编程思维培养的可能性研究。造形活动是将不同的异质物体结合起来，创造一个有序的新事物，适用于幼儿园和托儿所的活动，以及小学的艺术和手工艺以及中学的一些艺术课程。井上贵广也在幼儿教育、教育改革与学前编程教育等方面做了相应的研究。

在日本，一些家长对幼儿园编程教育还存在一些误区，一是担心编程给孩子带来的视力影响，二是担心加入编程课后孩子们的运动及体验式学习时间会减少。其实，这些担忧还是由于认为编程教育就只是学习电脑编程所致。为此，日本的一些幼儿园正在探索不插电编程教学（即在不使用计算机的情况下进行编程教育），努力挖掘游戏和其他可以在幼儿园教育中培养编程思维的情境。

5岁小朋友学习编程

日本总务省推荐的编程应用程序“饼干”

一些日本学者认为，在幼儿园阶段培养计算思维至少能为孩子们增加以下六点益处，分别是：

• 乐趣：多次尝试不同的动作，并对所尝试的内容立即得到反馈；
• 解决问题的能力：为解决问题收集信息、试错、决策、审查；
• 逻辑思维的培养：组织和思考事物的能力；
• 拓展未来：增加儿童能做的事情和拓宽他们的选择；
• 信心：获得自我肯定，在学习过程中拥有主动权；
• 创造力：如利用游戏、应用程序和网络内容来培养创造力。
  
  

也有一些学者，将机器人引入到幼儿园的教学当中，试图在幼儿时期培养孩子的媒体素养（认知能力）以及社会情绪能力（非认知能力），如田爪宏二森与田健宏等学者，他们将人形机器人引入到幼儿园，探索幼儿与机器人互动过程中的素质培养。

SHARP CORPORATION ロボホン

不仅仅是机器人，帮助幼儿学习计算思维的其它教具也越来越受欢迎，因为人们普遍认识到从幼儿时期开始培养计算思维是有意义的。近年来，日本出现了越来越多的“编程”教室，带着小朋友们学习积木、玩具、机器人等各种器具，从中培养计算思维。

比如，日本最近开发了一款幼儿智育绘本，让即使是不懂编程的家长也可以和孩子一起愉快地阅读绘本，并从中学习计算思维。家长还可以下载指定的应用程序，然后将书后附送的卡片排列起来，用手机读取，程序就会启动，从而在欣赏故事之余体会自己“编程”带来的快乐，这对于不懂编程的家长与老师十分友好，即使没有电脑，或对编程一窍不通，也可以和孩子们一起享受学习计算思维的乐趣。

美国数学家、信息论的创始人香农曾演示了一只木制的、带有铜须的玩具老鼠“忒修斯”走迷宫。这只木老鼠也是一个走迷宫的高手。它能通过不停地随机试错，穿过一座由金属墙组成的迷宫，直到在出口处找到一块金属的“奶酪”。如今老鼠走迷宫也出现在了幼儿园用来培养学生们的计算思维。

现在，这样的可以锻炼计算思维的迷宫游戏也在引入幼儿园。小朋友们把板、墙壁和隧道放在一起组成迷宫，一边查看活动卡片，一边让小老鼠开始挑战迷宫。

孩子们通过这种游戏进行计算思维的锻炼，为日后学习人工智能开拓了思路（比如在人工智能的搜索算法以及强化学习中，迷宫都是经典的问题）。

另一款根据孩子们的声音和动作“蠢蠢欲动”的机器人也受到了不少家长和孩子们的青睐。这款机器人与游戏相结合，让小朋友们在玩中领会了计算思维。

Makeblock神经元发明家套件是一个可编程的电子电路块，它由八种具有不同功能的积木组成，如发声积木、发光积木、传感器和按钮，可以与直观的、易于理解且基于流程的编程相结合，创造出具有各种功能的玩具，让小朋友在玩的同时锻炼计算思维。

日本的幼儿计算思维教育中，还有不少玩中学的教具，这里就不再一一介绍了。从中我们不难发现一个现象，日本在幼儿阶段，并不是将主要精力聚焦在小朋友们如何“编”出一段程序，更多的是将各种娱乐游戏与培养计算思维相结合。

一些学者对幼儿阶段如何评价计算思维培养也展开了深入的研究，比如野口聪、堀田博史等学者，他们以日本科学文部省对小学编程的要求为基础，提出了幼儿阶段的计算思维培养目标和基准（针对不同的基准，野口聪等学者又给出了“很好”、“达标”与“不达标”三类，篇幅的关系这里不再介绍，感兴趣的读者可以进一步查阅）。

维度	基准
计划：实现指定目标的计划	能够倾听他人的意见，理解他们的指示和目标
能根据给定的材料制定程序和方法
可以和朋友共同协力工作
组合：将物体按顺序组合起来	理解并遵守规则和顺序。
能够对工作有效表达
能够理解他人正在进行的工作
评估：尝试组合以更接近预期的活动	能重复进行某项事情
能够捕捉到事物的差异
能与他人一起思考秩序等问题
比较：将指示的目标与实际的目标进行比较	能对活动进行反思
能根据最初的指示和目标对活动进行反思
可以与朋友一起比较方法