基于游戲化教學(xué)的計算思維培養(yǎng)的實踐研究

劉靜　呂婷　宋家嘉

摘要：計算思維是當前國際計算機領(lǐng)域廣為關(guān)注的重要概念，也是信息技術(shù)教育中的研究熱點。計算思維已成為信息時代每個人的必備素養(yǎng)。中小學(xué)生作為21世紀的數(shù)字土著居民，更需要擁有計算思維，應(yīng)對未來信息技術(shù)迅速變革帶來的挑戰(zhàn)。計算思維能力的提高也將會促進學(xué)生的邏輯創(chuàng)新能力的提高。國內(nèi)對于研究計算思維滯后于國外，對于計算思維評價的實驗研究還不成熟，因此結(jié)合2017年，我國教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標準》，以小學(xué)信息技術(shù)課為基礎(chǔ)進行計算思維對照班的實踐研究，測評并分析，得出結(jié)論提高學(xué)生的計算思維。

關(guān)鍵詞：計算思維，游戲化教學(xué)，信息技術(shù)

引言：

祝智庭認為，關(guān)注并投入娛教技術(shù)研究與應(yīng)用實踐，是為教育技術(shù)開辟了一個新領(lǐng)地，對于促進教育技術(shù)學(xué)科發(fā)展具有重大意義。對于計算思維的抽象等特點，通過游戲化教學(xué)的方式來培養(yǎng)學(xué)習者的計算思維能力能夠輕松愉快地進行學(xué)習，事半功倍。信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在信息技術(shù)學(xué)科具體化與操作化的表述，是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基礎(chǔ)之一。足見計算思維在基礎(chǔ)教育階段學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展中的重要作用，需要首先明晰什么是計算思維。

正文

1.計算思維的核心

計算思維指個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動 。發(fā)展學(xué)生計算思維，提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決實際問題的能力，已成為學(xué)校信息技術(shù)課程的重要內(nèi)在價值之一 。當今教育信息化時代，信息技術(shù)學(xué)科的培養(yǎng)目標不再停留于教會學(xué)生使用技術(shù)和工具，而是培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決實際問題的能力。

2.國外研究現(xiàn)狀

自從周以真教授闡釋計算思維的定義后，國際計算機科學(xué)領(lǐng)域和教育技術(shù)領(lǐng)域?qū)W者圍繞“計算思維”進行了深入和廣泛的研究。國外關(guān)于計算思維培養(yǎng)的研究與實踐不僅涉及大學(xué)還包括中小學(xué)階段，其中美國、英國、韓國等國家，把計算思維培養(yǎng)的內(nèi)容加入計算機課程改革計劃中，一些國外學(xué)者對中小學(xué)學(xué)生計算思維的培養(yǎng)進行了深入研究。

美國計算機學(xué)科教師協(xié)會（CSTA）在 2011 年推出了新版本《計算機課程標準》中，將計算思維作為計算機科學(xué)標準的基本主線之一，并給出了分階段設(shè)計了計算思維的教學(xué)實施方案。

英國非常重視中小學(xué)計算思維培養(yǎng)，自 1988 年以來，信息技術(shù)課程就一直作為英國中小學(xué)生的必修課程，并先后經(jīng)歷了從信息技術(shù)（IT）到信息通信技術(shù)（ICT），再到計算（Computing）的變革。

2014 年 9 月，英國教育部引入新的計算機教學(xué)大綱。

針對小學(xué)生的計算思維教育模型，韓國學(xué)者蘇金甲將其分為信息收集階段、執(zhí)行計算階段、決策形成階段三個階段。韓國學(xué)者崔現(xiàn)宗通過分析相關(guān)國家文獻以及專業(yè)的問卷調(diào)查，探究計算思維的定義、學(xué)習情境、學(xué)習步驟，概括出計算思維培養(yǎng)的13 種學(xué)習場景以及三個步驟。

新加坡學(xué)者賴思誼在計算思維三維空間理論的基礎(chǔ)上，針對運用程序設(shè)計如何有效培養(yǎng)學(xué)生計算思維的問題，研究了 27 個案例，并提出有利于培養(yǎng)學(xué)生計算思維（計算實踐和計算觀念兩個視角）的途徑。

3.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)研究計算思維的有李國杰教授（中國科學(xué)院），王亞東教授（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）和何明昕教授（暨南大學(xué)）等其它國內(nèi)大學(xué)的教授。他們在探索和研究計算思維方面研究頗深。 作為教育科研重要場所，大學(xué)在對計算思維的研究中一直處于前沿。2008 年 10 月，高等教育計算機協(xié)會在桂林舉辦了關(guān)于計算思維和計算機教育研討。出席這次研討會議主要來自全國各地許多所高校的計算機教育專家們，在會議上，探討計算思維在科技創(chuàng)新與教育教學(xué)中的重要作用及其學(xué)科思維方法。同年 12 月初，何教授發(fā)表題為《學(xué)習與計算思維》的講座，闡述了學(xué)習與計算思維的關(guān)系。 2009 年 7 月，李國杰教授在展望信息技術(shù)發(fā)展前景時指出：21 世紀將會是興起一場以計算思維（以高性能計算和仿真技術(shù)）為特征的信息科學(xué)，而信息化科學(xué)的突破進展必將會引起一場新的信息技術(shù)革命。? 王亞東教授于 2009 年 12 月 27 日在哈爾濱做了《計算與計算思維》的報告。王亞東教授認為可以將計算思維融入到計算機相關(guān)專業(yè)的課程中，鼓勵大家匯總和研究都有哪些種類的計算思維以及它們的結(jié)構(gòu)特點，這些思維和各門學(xué)科課程以及日常生活存在怎樣的關(guān)系。

2010 年 3 月，孫凝暉在春季戰(zhàn)略規(guī)劃研討會上做了“十二五”規(guī)劃報告。他指出，信息社會已經(jīng)從模擬時代過渡到數(shù)字時代，即將進入泛在時代。泛在社會信息無處不在。因此，計算機行業(yè)應(yīng)該抓住機遇，在良好的基礎(chǔ)上做好工作，做好迎接各種挑戰(zhàn)的準備。其次，確定緊急的歷史任務(wù)，在新的計算思維的概念下找到正確的方向，以確保計算機處于中國創(chuàng)新體系的領(lǐng)先地位。同年 7 月，教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會在西安的會議上發(fā)布了《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，大家必須高度重視計算機基礎(chǔ)課程在教學(xué)中的重要性，在進行計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)中要把學(xué)習者的計算思維技能當作教學(xué)活動中的核心培養(yǎng)目標，為以后建設(shè)更為完整的信息化課程體系做好準備工作。

4.結(jié)論

通過讀碩士論文和期刊，了解了計算思維的發(fā)展，以及國內(nèi)外現(xiàn)狀。作者將在學(xué)者的理論基礎(chǔ)上進行實踐研究和評價分析。

1）在游戲化教學(xué)中培養(yǎng)計算思維

游戲化教學(xué)不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣，而且在玩中學(xué)能夠事半功倍。游戲化教學(xué)中可以利用人工智能手段，人工智能不能促進教學(xué)變革，但其是一種增能、使能和賦能的技術(shù)，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)槊襟w或工具，在教育教學(xué)中發(fā)揮功效。

2）計算思維試題的選擇

在教學(xué)實踐中，使用的計算思維測試題，盡量對于計算思維的評判設(shè)有一個固定的標準，進行相關(guān)思維能力的評判，經(jīng)過嚴格的分析并進行驗證進行深入研究。

3）設(shè)計好實踐方案

對于傳統(tǒng)教學(xué)班和對照實驗班一定分配好各自的任務(wù)，通過對比研究，得出結(jié)論。

參考文獻

[1]祝智庭，鄧鵬.娛教技術(shù)：教育技術(shù)的新領(lǐng)地[J]中國電化教育，2005.

[2]張立國，王國華.計算思維：信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的核心議題[J].電化教育研究，2018，39（05）：115-121.

[3]王曦.基于藍墨云班課的高職翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計與實施[J].武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 ，2016（12）：66-67.

[4]畢廣吉 .Java 程序設(shè)計實例教程 [M]. 北京 ： 冶金工業(yè)出版社 ，2017：89.

[5]陳鵬，黃榮懷，梁躍，張進寶.如何培養(yǎng)計算思維——基于2006-2016年研究文獻及最新國際會議論文[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2018（01）：98-112.

[6]羅小青. 基于游戲化教學(xué)的計算思維培養(yǎng)研究[D].上海師范大學(xué)，2018.