高中新课标“开源硬件项目设计”模块：课程实施与实验室建设

樊磊

对话嘉宾：

博士,首都师范大学教授，教育部高中课程标准信息技术学科核心专家组成员。现任人民教育出版社、中国地图出版集团高中新课标信息技术教材总主编,上海市信息科技教材《人工智能初步》主编。

吴俊杰

对话嘉宾：

北京景山学校信息技术、物理教师，STEM教育研究者，研究方向为创客教育的普及课程和教师专业发展。在《上海教育》《教学仪器与实验》《中国信息技术教育》《中小学信息技术教育》杂志开设不定期专栏。发表论文八十余篇，出版专著三本。在创新创业领域，致力于从教育的角度推动可持续发展理念下的模块可重用的设计，推进电子、家电、家具、建筑行业的可重用设计的理念和消费行为。

缘 起

我，吴俊杰，是一个有物理教学背景的信息技术教师，所以很适应实验室环境的教学。同时，我们国家的办学标准也经历了一个从“有桌椅板凳黑板就不错了”到“专业课程需要有专业教室来支撑”的发展阶段。北京景山学校从2000年开始比较系统地开设了机器人课程，在接手这项工作及在后续的创客教育实践中，我越来越觉得机房应该升级为信息技术实验室，包含信息技术课程所需的专业的信息技术教具和学具。

因而，本次对话我们有幸邀请到新版信息技术课程标准的核心专家组成员樊磊教授，邀请他从国家政策的角度谈一谈信息技术实验室环境下的信息技术课程在未来的实施样态，也给连续三期的以“开源硬件项目设计”为主题的对话栏目做一个总结。

吴俊杰：樊教授，很荣幸您能接受我们的邀请，在这之前我们已经提前预热了两期对话栏目，分别从课程和装备的角度谈了开源硬件项目模块的课程的准备情况。本期对话首先想和您聊一聊，信息技术新课标中开设开源硬件项目设计这个模块的意义是怎样的？作为核心专家组成员，编制课标的过程中有没有一些与开源硬件相关的难忘的细节？

樊磊：我也很关注《中国信息技术教育》杂志的相关工作。我想信息技术课程标准开设这个选修模块至少有以下几个方面的意义。

首先，大家知道，在中国的一个现实情况就是，开源硬件的范围界定并不是很清晰，很多部分开源的、公益性的或低利润的硬件在实际中也有大量使用，最典型的是树莓派。那么，在教学中究竟使用什么类型的硬件，课程标准中并没有给出明确要求，其实这应该也是考虑到实际情况——我们还缺乏真正适合所有高中学生的教育专用开源硬件和支持平台，教育用开源硬件是不同的概念，目标、定位、使用对象及使用方式都不一样。我个人希望中国的硬件设计及开发厂商能基于新课标的要求（不仅是开源硬件模块），研发更多更适用的“教育开源硬件”，而且我们现在完全具备这个条件和基础。

其次，设立开源硬件模块给学习与开源硬件相关的课程（包括创客课程、STEM课程、机器人、无人机等），以及建设特色实验室等，都提供了发展空间。这些课程综合性很强，对于培养学生的实践能力和创新思维非常有意义，但不好对位学科，在一般课程体系中没有课时、难以评价，实施起来有很大难度。

最后，设立开源硬件模块有助于改变目前信息技术课程严重“偏软”现象，在像开源硬件这种课程中，你可以用开源硬件讲软件，但总不能用PPT讲PPT吧？

吴俊杰：是的，开源硬件项目设计这个模块确实有天然的“软硬结合”的基因。那么，如何看待新课标中各个模块的课程假设，换句话来说，信息技术新课标到底想培养什么样的孩子？

樊磊：从根本上讲，新课标修订就是贯彻立德树人、培养合格接班人和建设者的大目标。具体来说，信息技术教学不仅要使学生掌握知识，使之能在未来信息社会中立足、发展、创新，更要让学生懂得信息社会中的责任和担当。这绝不是空话，只有掌握技术、懂得原理，才能驾驭技术。

吴俊杰：您再谈谈Python教学好吗？我旁听过一次课标组的会议，会上看到您对Python的坚持，您期待的代码教学的形态是怎样的？

樊磊：我个人的语言能力整体上很差，不管是外语还是计算机语言，都没有学好。这可能是我的学习方法有问题，或者也可能是语言的教学方式有问题。我觉得语言对于普通学生而言是要有所用的，计算机编程语言也是如此。现在提倡让所有学生（以及所有人）都学编程，但如果还是像过去那样按部就班，从语句到语法、从循环到判断……那么，结果会是什么样？一定会和现在的英语学习类似，学生可能会很容易考过四级、六级，却无法顺利阅读文献。但是英语对学生未来的发展是必需的，有考试的需要，有升学的需要……而编程有什么需要？有人说可以培养学生的信息素养和创新能力，这在理论上都对。

然而，我期待的编程教学应该是实用的、适用的。编程语言首先是工具，编程教学首先应该服务于那些真正需要编程的地方，如大数据、人工智能和开源硬件，而不是纠结哪种语言更容易学，数组和列表有什么区别等。我不知道有多少大学生把时间花在搞懂C语言的数组与指针上，但真正能在实际工作中使用指针的有多少？与学习所花费的时间相比，对学生理解计算本质有多大帮助？

大家都知道麻省理工学院（MIT）有一门著名的MOOC课程，叫“计算导论”，是面向刚入学的所有大学生的，包括文科和艺术类方向的学生。这门课程的讲义最近被译成了中文版，书名叫做《Python编程导论（第2版）》。与那些专门教Python编程的书相比，这本书不但包括了Python编程的基础，还讲到了算法（优化问题、动态规划）、数据结构（抽象数据结构）、数据管理与分析（可视化）、概率统计、随机建模以及机器学习。是的，差不多涵盖了新课标中的所有内容（硬件及3D除外）。但有趣的是，这本书原来的书名是《计算与Python编程导论》，还有一个副标题“对理解数据的应用”。我想出版者可能担心直译会影响销量吧。

总之，选择Python首先是因为好用、有用，其次才是因为好学。好用的东西学起来也就觉得更容易。

吴俊杰：“信息技术实验室”首次在课标中明确提出，您觉得信息技术实验室应该是什么样子，又为什么需要信息技术实验室？

樊磊：我认为，提出建信息技术实验室是信息技术新课标的一大创新。为什么需要信息技术实验室？因为它是技术课，技术课没有实验就不可能完整，也不可能得到社会认同，更不可能持续发展。当然，建实验室绝非易事，需要有标准、实验教学规范、实验考核等。课标只是一个开始，高中建设实验室的过程也会很曲折。

吴俊杰：是的，一般实验室建设标准是配合国家高中办学规范一同实施的，也是一个必须要落实的办学基础，它的制定和修订都有一些规律，也存在像上一个版本的课标中新设立的通用技术学科实验室这种比较快的特事特办的情况。但是，总体上来说需要经历一个从立项、调研、实验区建设、拟定初稿和征求意见、报送审定的过程。我在《中国信息技术教育》杂志上开设了四年的“信息技术实验”的栏目，就是期望能够推广信息技术实验教学，测试在实验室环境下的信息技术教学的课程实施效果。现在也很开心能够看到在课标层面上的、自上而下的良性互动。

樊磊：前面说过，信息技术实验室建设将会是一个漫长曲折的过程，我个人觉得，目前就设立国家实验室标准为时尚早，可以留出一段过渡期，让有条件的地方和学校充分实践，同时建立一些地方标准。

吴俊杰：是的，如何保持信息技术实验室的稳定性和创新活力之间的平衡是一个很重要的问题。信息技术很特殊，计算机既是信息技术课程教学的教具，又是很多学生家庭中的文具。像虚谷号和虚谷号实验箱就体现了文具和教具综合设计的理念，从目前很多教师要自费购买虚谷号学Python和开源硬件的情况，能够看到这种学习热情。

那么，作为多套信息技术新课标教材的主编和主要成员，很快就要开展基于新教材的信息技术新课程培训了，您对这一轮师资培训有哪些期待？

樊磊：培训是提升教师信息素养、落实新课标的重要手段。我希望未来的培训能结合教材进行研读实验，把握好大方向，力争更聚焦、更务实，重点解决从原教材向新教材过渡所产生的现实问题，满足教师的紧迫需求（如使用Python教学），同时对规划使用新教学平台、资源、评价方法等方面予以指导。

吴俊杰：感谢您，感谢您和所有课标组的专家为一代人的信息技术知识底色做出的贡献。