編程非純工、科教育 應充分培養學生計算思維

人才是創新及科技產業成功發展的因素，而培育人才必須從小做起，為此政府投放不少資源在科學、科技、工程、數學（簡稱STEM）教育，範圍覆蓋中、小學。財爺於《2019-2020財政預算案》承諾增撥資源加強STEM學習支援，包括落實在未來三年投入5億元，向每所資助中學提供100萬元支援，開設IT創新實驗室，使學生在傳統課堂學習以外，可以參加更多與資訊科技相關的課外活動。

在政府的資助之下，中、小學紛紛購置先進的STEM設施，開設自己的「創客空間」（Maker Space），例如3D打印機、激光切割機、增強及虛擬實境製作系統等都是常見的設備。再者，學校推出與設計（Design）、機器人（Robotics）及編程（Programming）等課題相關的技術課程，培訓學生對操作該等設施的技能。儘管科技（T）硬件設施及工程（E）技術皆就緒，但不少學校在教學方面缺乏具經驗的老師，故此未能全面發揮相關硬件及技術的優點功能。這現象正正反映科學、科技、工程及數學四大教育範疇未能融會貫通，與STEM的教學目標背道而馳。

忽略跨學科情景靈活應用

本地學校在設置STEM硬件設施和提供操作課程時過分着重科技（T）及工程（E）教育，忽略了在跨學科情景中的靈活應用。因此，科學（S）和數學（M）教育，以及兩者與「程（E）和科技（T）的融合對整體STEM教育十分之重要。以近期武漢肺炎事件為例，「科學」教育學生如何理解大自然（如「武肺」病菌的生物學原理），而數學教育他們分析病菌散播的方式及途徑。有了這些基本資訊，學生便可以利用所學的工程及科技知識去設計不同控制疫情的方案。

本地傳統中、小學普遍地視科學與數學為學校之基本學科，科學的重點在普通科學（General Science），包括理學、化學及生物學的大自然基礎理論，而數學則聚焦在數據科學（Data Science）的基礎理論，然而兩者均偏重基礎理論，較少着眼於實際應用，結果難免在STEM教育的大方向上與工程及技術脫軌。要修補S&M與E&T之距離，必須培養學生分析及解難的能力，而數學建模（Mathematical Modeling）及計算思維（Computational Thinking）都是有效的教學模式，可是一般而言香港中、小學校在這兩方面的課程較弱。其實這兩種模式方法如出一轍，簡單而言其運作如下：

1. 識別應用領域（如「武肺」事件）的問題之特徵；
2. 基於特徵挑選出合適的數學或運算模型；
3. 按照模型要求從應用場景中蒐集相關資料；
4. 把資料輸入模型進行分析；
5. 找出最佳解決問題的方案。

透過系統設計理解人類行為

現任哥倫比亞大學（Columbia University）計算機科學世界知名教授周以真（Jeannette Wing），於2006年在美國計算機學會權威期刊Communications of the ACM中首次提出「計算思維」（Computational Thinking）的理念。根據她的定義，「計算思維是運用計算機科學的基本理念，進行問題求解，透過系統設計以理解人類行為」。基於這理念，香港政府於2017年政府倡導《計算思維──編程教育》，確認計算思維對在中、小學校培育創新及科技素養及能力的重要性。在落實政策的過程中，近期多所學校陸續推出編程課程。然而，有些學校對編程課程背後的運算思維教育未能充分掌握，把課程設計聚焦在編程技能方面。

如此這般，編程教育被錯配為工程或科技教育，而理論上計算思維應該屬於數學教育的一部分，目的是培訓學生以邏輯及程序化地解決現實問題。因此，政府在培訓學校管理層及教師時，必須把計算思維的意義及對STEM教育的重要性解釋得一清二楚，避免他們在投放資源及設計教材時捉錯用神。

原刊於《星島日報》，本社獲作者授權轉載。

黃錦輝

1987年在英國愛丁堡大學取得博士學位，現為香港中文大學工程學院副院長（外務）、系統工程與工程管理學系教授及創新科技中心主任，並擔任高可信軟件技術教育部重點實驗室（香港中文大學分實驗室）主任、哈爾濱工業大學（深圳）特聘教授以及北京大學信息科學技術學院客座教授、香港專業及資深行政人員協會副會長。他同時為香港資訊科技聯會、香港工程師學會、英國工程技術學會及英國電腦學會會員。黃教授活躍資訊科技界，曾任香港資訊科技聯會會長，現時是香港童軍總會資訊科技委員會主席、香港消費者委員會委員、香港國際機場科技諮詢委員會成員、香港電台顧問委員會成員、香港耆康老人福利會資訊及通訊科技顧問委員會委員等。2011年獲香港特別行政區政府頒發榮譽勳章，以表揚其對香港資訊科技界發展的貢獻。

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