科技領域、新課綱、資訊科技

經常聽到業界的科技人有這樣的說法： Q:業界工程師的資訊能力都比老師強，應該都可以來當電腦老師。 Q:只要會程式設計，就可以來當電腦教師了。 Q:上電腦課只要會教小畫家、或Office、或讓學生上上網就可以了。 其實電腦老師的專業不是一般人想像的那麼簡單(台灣人的毛病之一就是不尊重專業，不懂得台上一分鐘，台下十年功的道理) 先不論所有老師都應具備的專業，如教育心理學、教學原理、班級經營、教學評量‥‥的養成與訓練，光是以新課綱的資訊科技課程來說，電腦老師應該要具備 學習內容須合乎新課綱 所以不能三年都上應用軟體(小畫家、Office..) 學習內容不但要會而且要非常熟悉 所以不是只會寫程式就可以，國中部份有六大主題 要能設計素養導向的教學活動 所以要有素養導向課程設計的認識與實作 具備能評量出學生的學習表現的專業能力 所以要能將學習內容、學習表現與學習評量連結起來  當然現職的電腦老師也不見得通通具備上述的四個條件，但可以透過教師專業成長的支持系統，趕快增能(Tips：夢的N次方、師培大學的增能學分班、國教輔導團‥‥)    

Q：為什麼資訊科技課程要這麼強調「運算思維」？ Q：不能用「別的思維」嗎，或別的思維不好嗎? Q：運算思維跟別的思維有什麼不一樣? Ans： 一、在新課綱中強調要培養學生「 問題 解決」的素養，而運算思維及其他思維都可以解決生活中的問題，但用 電腦更具競爭力 。因為  電腦的運算速度快 電腦的精確性高 電腦不怕累(只要有電) 電腦很聽話(可以直接用程式語言指揮電腦)  日常生活中食衣住行各種問題幾乎都能用電腦解決 你可以想出用別的思維、別的工具比電腦更有優勢嗎？ 二、既然要用電腦這個 「運算」 工具，當然要知道如何「用電腦懂的方式」跟電腦溝通，指揮電腦辦事。這就是「運算」思維。 三、學生會了運算思維 ( 甚至只是其中的一個元素 ) ，就可以帶著走，用來應付未來生活中的種種問題。這即是新課綱強調的「素養」。

依據科技領綱，「學習內容」係指： 科技領域之重要事實、概念、原理原則、技能、態度及後設認知等知識，是未來課程設計、教材發展及教科書編撰之依據 。 (也就是教科書裡的具體內容，可以當成教師上課時的 材料 ) 國中階段資訊科技的學習內容分為六大學習主題 一、演算法：包含演算法的概念、原理、表示方法、設計應用及效能分析。 二、程式設計：包含程式設計的概念、實作及應用。 三、系統平台：包含各式資訊系統平台（例如：個人電腦、行動裝置、網際網路、雲端運算平台）之使用方法、基本架構、工作原理及未來發展。 四、資料表示、處理及分析：包含數位資料的屬性、表示、轉換、分析及應用。 五、資訊科技應用：包含各式常見資訊科技應用軟體與網路服務的使用方法。 六、資訊科技與人類社會：包含資訊科技合理使用原則，以及資訊倫理、法律及社會相關議題。 上圖引用自「教育部運算思維推動計畫」簡報第28頁

當然我們不是要把每個同學都培養成寫程式的高手，或是將來一定要從事資訊相關的行業。而是因為學習程式設計可以很容易地培養出「 運算思維 」，例如拆解問題的能力、分析問題找出重點的能力、設計方法來解決問題的能力。因為在設計程式解決問題的過程中，這些都是會被用到的技巧，你設計的程式越多，就會讓這些能力越來越熟練。 那麼運算思維帶給我們的好處不只在資訊這個領域，在 未來的生活中這是一項非常關鍵的能力 。例如瓦斯爐沒有火了，一般人可能不會修，直接打電話請水電行來看。但如果有運算思維的人就懂得先拆解問題，比如說可能是瓦斯爐的問題、或是瓦斯管線的問題，或電池的問題，再一一測試去找出真正的原因，然後尋求解決的方法，然後或許就發現原來是電池沒電了，花50塊錢買顆電池就解決了。這就是運算思維的好處，那麼 程式設計就是培養運算思維最有力的工具 。 所以科技領域帶給大家的，不是只有在學校學到的知識跟技能而已，而是跟大家未來的生活都習習相關的能力。我們可以用這種能力來解決生活中、工作中的大大小小的事情。

為什麼程式設計這麼重要? 最主要是我們可以利用 電腦這個強大的運算工具來幫助我們解決問題 ： 電腦的強大來自於它的快速跟正確性，這個如果沒有學過程式語言的人是很難感受的到的， 一般人都覺得家裡的電腦很慢哪怎麼會是強大的運算工具 呢?這裡我舉個2個例子來說明，我在學校教程式設計一開始都讓學生設計一個作業，就是讓一個人原地踏步100次，這是很簡單的作業，只要設計幾張走路的分解動作，讓電腦重覆執行100次就好了，可是很多同學設計好都哇哇叫，他們看到電腦在跑這個程式的時候，不到一眨眼的時間就跑完了。為了看清楚每個動作，還得加上一個讓電腦等待0.2秒的指令，也就是電腦快到你必需故意讓它慢一點，這個時候很多同學就很強烈的感受到： 電腦原來這麼強大，而且又聽話 ，你用程式叫它做什麼，它一定做什麼。 另一個例子是由我們台灣黃士傑博士所研發的AlphaGo電腦圍棋，已經打敗了世界各國的棋王了，也就是說電腦的運算能力，它能夠運算及思考的深度已經超過人類了。那麼我們如果能好好利用程式設計配合電腦強大的運算能力，不就可以完成很多事情了嗎?這是新課綱資訊科技課程把程式設計列入必學的最重要的原因。

現在的程式語言已經不像過去那麼難了。以前常聽到「寫程式」，好像要背一堆英文的指令，是一件對多數學生都有點困難的事。可是時代已經不同了，現在有很多為了國中、小學生而開發的程式設計軟體和平台，比如Scratch、Blockly，它們都是圖形化，而且免費的，把原本很複雜的程式指令，變成一塊一塊各種功能的積木，使用起來不但不需要背指令，而且是用大家最熟悉的，滑鼠拖拉式的，與其說是在「寫程式」，不如說是在「玩程式積木」，變成是一件很有趣的事情。所以不管是在國內或國外，有很多小學生中學生都可以設計出好玩的電玩遊戲，或其他有用的APP。可以這麼說，現在設計程式已經不再是資訊科系學生或大人的專利了。 回到原本的問題，是不是真的需要學程式語言，答案是「沒錯，真的需要」，這是很明確地被寫在我們的科技領域課程綱要裡面的。但大家可以放心，除了剛才講的學習程式並不難之外，程式設計也不過是資訊科技課程的其中一部份而已，還有其他精采的內容，像是資訊軟體應用、系統平台、新興科技介紹等等。

主要有2個原因： 第一， 因為大環境的改變，我們的教育也需要調整來因應變化。 傳統的國民教育重視讀、寫、算的基本能力，但隨著網際網路的普及，行動網路、大數據、物聯網、智慧城市等科技的快速發展，給我們帶來新世代的生活方式。例如十幾20年前大多數人得到資訊的工具是報紙、電視，可是今天社群網路、即時通訊軟體、各種影音平台已經堀起，資訊的流通比起傳統的報紙電視可說是速度更快、數量更多，如果我們國民沒有一定的資訊素養，勢必無法好好善用這些新的工具，所以掌握、分析、運用科技的能力已成為現代國民應具備的基本素養了。 第二， 科技領域強調動手實作，還能跨學科整合。 什麼意思呢?很多同學常抱怨說學了數學、理化或其他科目的知識或原理，可是除了拿來應付考試，在生活中又用不到，為什麼要學這些難又沒用的知識呢?但是有了科技領域之後，這樣的聲音可能會漸漸減少了。舉個生活科技科的例子，假設我們要讓學生以竹筷子為材料，來設計並製造縮小版的橋樑，那麼剛開始先要讓學生對橋樑有些概念，這時老師可以先介紹台灣或世界各地的知名橋樑(這時要用到人文、社會的知識)，接著設計橋樑時需要力學、角度的知識才能使承受的重量達到最大(這時要用到理化、數學的知識)，最後要設計出兼顧造型美觀與實用的橋樑(需要美術方面的知識)。所以同學們會發現在其他科目裡學到的內容，在科技領域這邊都被實際拿來運用了，而且真的可以用來解決生活上的問題。 並且在動手實作的過程中，又需要同學之間彼此溝通、互動、合作才有辦法完成好的作品，這也是十二年國教的理念：自發、互動、共好。

運算思維(Computational thinking)在世界各國課綱中的定義如下 美國CSTA1「電腦科學」課程 一種能利用電腦解決問題的思維，包含使用如抽象化、遞迴、迭代等概念來處理與分析資料，並產出實體與虛擬作品的能力(CSTA, 2011) 澳洲「數位科技」課程 利用數位科技設計與實作演算法解決問題的思維(ACARA, 2013) 英格蘭「運算」課程 一種凌駕於電腦軟硬體之上，能針對系統與問題提出思考架構的思維模式(DOEE, 2013) 我國「資訊科技」課程 具備運用運算工具之思維能力，藉以分析問題、發展解題方法，並進行有效的決策(國教院，2015) (註：以上引用自教育部運算思維推動計畫簡報p6)  世界各國的學者專家對運算思維的內涵有深廣不一的看法，以網路巨擘Google的看法，運算思維的內涵包含了： 抽象化: 為定義主要概念去識別並萃取相關資訊 演算法設計: 產出有序指令以解決問題或完成任務 自動化: 利用電腦或機器重覆任務 資料分析: 透過歸納模式或發展深入分析方法以理解資料 資料蒐集: 蒐集與問題解決相關的資料 資料表示: 用適合的圖表、文字或圖片等表達與組織資料 解析: 將資料、程序、問題拆解成較小、較容易處理的部分 平行化: 同時處理大任務中的小任務以有效達到解題目的 樣式一般化: 產生所觀察樣式的模型、規則、原則或理論以測試預測的結果 樣式辨識: 在資料中觀察樣式、趨勢或規則 模擬: 發展模型以模仿真實世界的程序   個人認為較具體且可落實在國中教育階段的部份如下 這五項內涵的詳細內容及示例在此很難三言兩語可以道盡，有興趣者歡迎點擊「 這裡 」有1小時的線上課程，我在此課程中已經盡量用輕鬆、生活化的方式很仔細地說明了~~