ACM通信
关于电脑，孩子们想知道什么
我们在学校教给孩子们的计算机知识与他们想要知道的知识之间存在着不匹配。十多年前，计算机科学教育工作者创造了这个短语计算思维指计算机科学家解决问题的独特方法。“我们的思维是基于抽象、分解、概括和模式匹配的，”我们说，“每个人都会发现在日常生活中这样思考很有用。所以请不要再让我们帮你修打印机了。”计算思维一直是一个非常成功的想法，现在世界上许多国家的学校都在教授计算思维。尽管我欢迎计算机科学作为一门受人尊敬的、有影响力的知识学科的定位，但在我看来，计算思维已经把我们从计算的核心——机器——抽象得太远了。如果我们必须自己进行所有的计算思考，世界将会变得乏味;这就是我们发明电脑的原因。然而，世界各地的新课程已经失去了对硬件以及代码如何在硬件上执行的关注。
最近，我访问了8所小学的教室，和孩子们(5 -12岁)谈论电脑是如何工作的。他们把他们认为是计算机内部的东西画出来，然后我们作为一个班级讨论这些画。许多孩子都知道电脑部件的名称:芯片、内存、光盘，而且他们经常坚持认为电脑里应该有风扇。他们知道里面会有电线，而且需要电池才能工作。创作这幅图的孩子已经很好地利用他们对电脑的了解拼凑出了一个可能的设计——你能发现缺失的地方吗?
图1所示。
图2所示。
画2的艺术家知道里面有一个芯片(在这种情况下是惠普制造的!)，值得赞扬的是，他们也知道里面有代码。请注意，代码不是物理上位于内存或芯片上，而是在线路中的某个地方。总的来说，对于代码与计算机的关系存在一些困惑，例如，一位画家承认:“我知道计算机充满了代码和各种设备。我不确定它看起来像什么，所以我就草草写了下来。”
图3所示。
通常，孩子们会花一些时间思考电脑外面是什么，以及信息如何进入电脑。我们经常看到画家折叠书页来显示这种区别，但按下一个键或触摸屏幕如何会使计算机发生变化，这往往是一个谜。那些在家里摆弄过电脑的孩子有一个优势:“有一次我弄坏了键盘，我看到了里面是什么。它将从钥匙到计算机再到显示器发送一个信号。”
这些图片和随后的课堂讨论告诉我的是，孩子们知道计算机组件的名称，可能还有一些孤立的事实。尽管孩子们已经准备好并愿意和同学们一起讨论这些问题，但没有一张图片准确地展示了这些组件是如何一起工作来进行计算的。虽然有些孩子用可视化编程语言编程，但他们都不知道自己用Scratch写的命令如何在计算机硬件中执行。一个前一天在Scratch中学习变量的男孩想知道，如果他查看自己的电脑，他是否真的会看到充满变量的应用程序。我喜欢这个问题，因为它揭示了无形信息和处理信息的小硅片之间的神秘界限。
需要明确的是，我并不是在批评孩子们，他们很好奇，有兴趣，根据他们在日常生活中获得的事实做出完全合理的推断。但我认为计算机科学教育工作者在这里可以做得更好。我们的学科建立在这样一个了不起的事实之上:我们可以用一种对人类有意义的表示形式编写指令，然后自动将它们转换成等效的表示形式，然后机器可以无声地开关电脉冲的开关。孩子们无法通过解剖旧电脑或让Scratch猫跳舞来自己找出答案。我们需要更好地以有趣的方式明确地解释这一点。
目前，孩子们正在将他们与技术的日常经验与成年人告诉他们的事实拼凑起来，试图理解计算机的工作原理。这可能会导致一些困惑，特别是如果他们生活中的成年人也不确定的话。例如，一个孩子认为，如果你付更多的钱，Wi-Fi就会更强。其他人则好奇火车上的Wi-Fi是如何工作的，以及你是否真的需要在飞机上停止使用手机。一名学生建议全班同学，如果我们需要节省手机空间，那么我们应该删除YouTube上的视频。和大多数Windows用户一样，孩子们也想知道他们的电脑为什么会“死机”，他们猜测可能是因为芯片休眠了，或者太多人在使用Wi-Fi。还有一种惊奇和好奇的感觉。当一个小男孩读到关于超级计算机的文章时，他被迷住了，想知道更多:超级计算机里面真的有大芯片吗?一群11岁的学生在严肃地讨论，如果计算机没有发明，人们会更聪明还是更不聪明。这些都是孩子们想要探索的关于计算机的问题。 It’s our job as computer scientists, and as educators, to help them.
本文是根据在WiPSCE 2018]
评论
罗伯特Gotwals
“计算思维一直是一个非常成功的想法，现在世界上许多国家的学校都在教授计算思维。”你如何定义“非常成功”?这有证据吗?
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