中小學(xué)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維研究現(xiàn)狀分析

張加莎+劉菁

摘要：本文采用內(nèi)容分析法，從理論、實(shí)踐兩個(gè)方面對(duì)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，利用關(guān)鍵詞分析法對(duì)信息技術(shù)課程中有關(guān)計(jì)算思維的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。分析發(fā)現(xiàn)，計(jì)算思維理論研究占多數(shù)，而實(shí)踐研究較欠缺，且計(jì)算思維的培養(yǎng)大多集中在初高中，對(duì)小學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)關(guān)注較少。期望研究結(jié)果能夠?yàn)檠芯空呒耙痪€教師提供借鑒。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；計(jì)算思維；研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2017）12-0043-04

● 引言

計(jì)算思維是目前國(guó)際計(jì)算機(jī)教育界廣為關(guān)注的話題之一，自從周以真教授于2006年重新提出并對(duì)其進(jìn)行定義以來(lái)，國(guó)際上便掀起了一股培養(yǎng)計(jì)算思維的熱潮。根據(jù)周以真教授的定義，計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一切思維[1]，具有概念化，不是程序化；根本的，不是刻板的技能；是人的，不是計(jì)算機(jī)的思維方式；是數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合；是思想，不是人造物；面向所有的人、所有的地方等特征。[2]

目前，我國(guó)基礎(chǔ)教育和高等教育正在積極探尋學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的問(wèn)題。基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程是培養(yǎng)中小學(xué)生計(jì)算思維能力的主要陣地，為了探尋中小學(xué)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀，筆者利用國(guó)內(nèi)最大的資源共享平臺(tái)——中國(guó)知網(wǎng)作為信息來(lái)源，從理論研究和實(shí)踐研究?jī)煞矫鎸?duì)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)理論研究占多數(shù)，而實(shí)踐研究較欠缺，并利用關(guān)鍵詞分析法對(duì)信息技術(shù)課程中有關(guān)計(jì)算思維的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)大多集中在初高中，對(duì)小學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)關(guān)注較少，而且Scratch軟件是培養(yǎng)計(jì)算思維時(shí)使用較多的工具，計(jì)算思維的出現(xiàn)推動(dòng)了信息技術(shù)課程的教學(xué)改革。

● 研究過(guò)程

1.研究目的

計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)際上重點(diǎn)研究的對(duì)象，本研究的目的是通過(guò)文獻(xiàn)分析探尋我國(guó)當(dāng)前中小學(xué)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀，以期對(duì)計(jì)算思維研究者和中小學(xué)一線教師提供借鑒。

2.樣本來(lái)源及研究對(duì)象

本研究以CNKI為樣本來(lái)源，以專業(yè)檢索的方式“SU=信息技術(shù) &SU=計(jì)算思維”進(jìn)行檢索，總共檢索到從2007年到2016年共308篇文獻(xiàn)，經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)2007年到2010年的文章無(wú)效，所以筆者以2011年到2016年的301篇文獻(xiàn)為研究對(duì)象進(jìn)行研究。具體統(tǒng)計(jì)如上頁(yè)表1所示。

3.類目設(shè)計(jì)

由于計(jì)算思維對(duì)于中小學(xué)信息技術(shù)課程來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較新的概念，所以本研究主要從計(jì)算思維的理論研究、實(shí)踐研究?jī)煞矫鎸?duì)文章進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（如上頁(yè)表2）。

● 研究結(jié)果與具體詳情

1.文章研究發(fā)展分析

根據(jù)上頁(yè)表1中文章的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，筆者得出了如下圖所示的計(jì)算思維文章研究發(fā)展趨勢(shì)圖。

從下圖中可以看出，自2011年以來(lái)，信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的研究發(fā)展呈上升的趨勢(shì)。計(jì)算思維最先是由Seymour Papert提出的，但在當(dāng)時(shí)并未引起大家的注意。自從2006年，周以真教授重新提出并對(duì)其重新定義后，計(jì)算思維才受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注，從下圖中也可以看出，我國(guó)教育界尤其是信息技術(shù)教育領(lǐng)域?qū)ζ涞年P(guān)注和研究熱度一直持續(xù)上升。根據(jù)周以真教授的觀點(diǎn)，可以了解到，計(jì)算思維是當(dāng)今社會(huì)每個(gè)人都必須掌握的一項(xiàng)基本素質(zhì)和能力，就如同讀寫(xiě)、算術(shù)能力一樣。同時(shí)，信息技術(shù)課程是中小學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的主要陣地，所以，我國(guó)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維培養(yǎng)的相關(guān)研究發(fā)展一直呈上升的趨勢(shì)。

筆者采用內(nèi)容分析的方法，對(duì)301篇文章進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后統(tǒng)計(jì)出150篇與本文主題相符的文章（如表3）。

2.信息技術(shù)課程中計(jì)算思維理論研究

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程中，計(jì)算思維的理論研究所占的比例（65%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)踐研究所占比例（35%），這說(shuō)明研究者和教師們將過(guò)多的目光投放在計(jì)算思維的理論研究方面。同時(shí)，研究者大多贊同周以真教授的觀點(diǎn)，幾乎很少有對(duì)計(jì)算思維的概念、內(nèi)涵、特征進(jìn)行再次探討的。但是很多教師或研究者都只是在理論層面上探討如何在信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，在計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)方法、模式和策略等方面給出自己的建議，如王慶軍認(rèn)為高中信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的培養(yǎng)要選擇科學(xué)的教學(xué)方式，開(kāi)展個(gè)性化考核，教學(xué)要盡量貼近生活[3]，姚海認(rèn)為計(jì)算思維的培養(yǎng)首先要提高思想認(rèn)識(shí)，突出信息技術(shù)課程的作用，要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方式方法，要密切關(guān)注教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的聯(lián)系等[4]；另外，大部分研究者探討了計(jì)算思維的引入對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)課程帶來(lái)的價(jià)值和影響，王榮良認(rèn)為計(jì)算思維是信息技術(shù)課程的一種新的學(xué)科思維方式[5]，李鋒認(rèn)為計(jì)算思維是信息技術(shù)課程的一種內(nèi)在價(jià)值[6]，孟令標(biāo)認(rèn)為計(jì)算思維是中小學(xué)信息技術(shù)課程的發(fā)展機(jī)遇等[7]；部分研究者分析了信息技術(shù)課程在計(jì)算思維的影響下的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)然還有研究者在研究國(guó)外計(jì)算思維發(fā)展的基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的發(fā)展提出建議?？傊芯空邆儚母鱾€(gè)方面探討了信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的培養(yǎng)發(fā)展，這對(duì)我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程起著積極的促進(jìn)作用。

3.信息技術(shù)課程中計(jì)算思維實(shí)踐研究

大家對(duì)理論進(jìn)行了大量的探索，但對(duì)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維培養(yǎng)的實(shí)踐研究?jī)H占比35%。在實(shí)踐方面，研究者們大多數(shù)關(guān)注在研究計(jì)算思維內(nèi)容的基礎(chǔ)上，在自己的實(shí)踐教學(xué)中探索學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，如方國(guó)盟在教學(xué)實(shí)踐中利用思維導(dǎo)圖促進(jìn)小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)[8]，郭守超等人提出了基于App Inventor的學(xué)習(xí)模型并結(jié)合實(shí)踐證明該模型可以有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力等[9]；部分研究者以參與者的身份研究教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，如趙蘭蘭研究了運(yùn)用Scratch軟件培養(yǎng)中學(xué)生計(jì)算思維的能力[10]，葛明珠探索了協(xié)作學(xué)習(xí)模式中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)[11]；等等?？傮w來(lái)看，實(shí)踐研究的范圍較窄，且比例較小，這應(yīng)引起大家的重視，因?yàn)槲覀冎挥袑⒗碚撗芯颗c實(shí)踐研究相結(jié)合，將研究成果付諸實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證，才能真正地在信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐中培養(yǎng)中小學(xué)生的計(jì)算思維能力。endprint

4.關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞可以反映某個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。筆者使用書(shū)目共現(xiàn)分析系統(tǒng)BICOMB2.0對(duì)2011到2016年檢索到的所有文章進(jìn)行了關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)分析，共統(tǒng)計(jì)到883條關(guān)鍵字。筆者根據(jù)高頻詞選擇一般為截取的高頻詞累計(jì)頻次達(dá)總頻次的40%左右的標(biāo)準(zhǔn)[12]，進(jìn)行高頻詞分析。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，筆者選取了出現(xiàn)頻次大于5的關(guān)鍵詞共30條，其累計(jì)頻次百分比達(dá)36.05%，具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表4所示。

從表4中可以看出，除了“計(jì)算思維”和“信息技術(shù)”兩個(gè)主題詞外，計(jì)算機(jī)科學(xué)、高中信息技術(shù)、學(xué)習(xí)過(guò)程、信息技術(shù)課程、信息素養(yǎng)、教學(xué)改革、技術(shù)教育、Scratch、信息技術(shù)教育、問(wèn)題解決等關(guān)鍵詞排在前10位，說(shuō)明在中小學(xué)信息技術(shù)課程中，高中信息技術(shù)課程中計(jì)算思維的培養(yǎng)研究受到較大的關(guān)注，而對(duì)小學(xué)信息技術(shù)中計(jì)算思維的研究關(guān)注相對(duì)較少。一直以來(lái)，我國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)中小學(xué)信息技術(shù)課程要培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，隨著計(jì)算思維的出現(xiàn)，人們對(duì)信息素養(yǎng)的理解也更加全面、深入，在新修訂的高中課程標(biāo)準(zhǔn)中，信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)要素包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任[13]，計(jì)算思維已作為核心素養(yǎng)之一納入高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，這可以看出，計(jì)算思維的出現(xiàn)，推動(dòng)了教學(xué)的發(fā)展和改革。

此外，有關(guān)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的兩款軟件分別是Scratch和App Inventor，但很明顯，前者出現(xiàn)的頻次高于后者。在國(guó)外，很多教師利用Scratch培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力和創(chuàng)造力，在我國(guó)目前也有很多一線教師或?qū)W者都在嘗試著開(kāi)展Scratch教學(xué)，利用Scratch培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。從關(guān)鍵詞的統(tǒng)計(jì)也可以看出，小學(xué)信息技術(shù)課程中計(jì)算思維培養(yǎng)研究是較少的，原因可能是小學(xué)信息技術(shù)課程的內(nèi)容較簡(jiǎn)單，以打字、畫(huà)圖、多媒體應(yīng)用、上網(wǎng)等知識(shí)為主，而這樣的課程對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)的作用較小。筆者認(rèn)為，教師們應(yīng)該充分利用Scratch這款軟件，研究開(kāi)發(fā)符合培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的課程。

● 總結(jié)

計(jì)算思維是目前國(guó)際教育界較為關(guān)注的一個(gè)話題，其在新修訂的高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，作為四個(gè)核心素養(yǎng)之一出現(xiàn)。我國(guó)的信息技術(shù)教育出現(xiàn)較晚，但發(fā)展較快，在計(jì)算思維這個(gè)概念風(fēng)靡全球的時(shí)候，我國(guó)信息技術(shù)基礎(chǔ)教育也在積極探索其對(duì)信息技術(shù)課程的影響。望信息技術(shù)一線教師能抓住計(jì)算思維帶來(lái)的機(jī)遇，積極探索信息技術(shù)課程的發(fā)展之路。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟琴，譚良.計(jì)算思維的研究及其進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011（3）.

[2]王志強(qiáng)，毛睿，張艷 .計(jì)算思維導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2012（10）.

[3]王慶軍.對(duì)高中信息技術(shù)教學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)的幾點(diǎn)思考[J].科學(xué)中國(guó)人，2016（12）.

[4]姚海.高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)方法[J].中小學(xué)電教，2016（1）.

[5]王榮良.計(jì)算思維：一種新的學(xué)科思維方式[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2012（6）.

[6]李鋒，王吉慶.計(jì)算思維：信息技術(shù)課程的一種內(nèi)在價(jià)值[J].中國(guó)電化教育，2013（8）.

[7]孟令標(biāo)，周圣芳.計(jì)算思維——中小學(xué)信息技術(shù)課程的發(fā)展機(jī)遇[J].中國(guó)教育信息化，2014（7）.

[8]方國(guó)盟.利用思維導(dǎo)圖促進(jìn)小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2014（12）.

[9]郭守超，周睿，鄧常梅，等.基于App Inventor 和計(jì)算思維的信息技術(shù)課堂教學(xué)研究[J].中國(guó)電化教育，2014（3）.

[10]趙蘭蘭.運(yùn)用Scratch軟件培養(yǎng)中學(xué)生計(jì)算思維的研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2013（5）.

[11]葛明珠.基于計(jì)算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)模式在中學(xué)信息技術(shù)課程中的實(shí)踐與研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2014（6）.

[12]陳瑜林.我國(guó)教育技術(shù)主要研究領(lǐng)域的歷史演進(jìn)——基于CNKI“兩刊”關(guān)鍵詞、主題詞的類團(tuán)分析[J].電化教育研究，2012.

[13]任友群，黃榮懷.高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂說(shuō)明（高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組）[J].中國(guó)電化教育，2016（12）.endprint