人工智能時代需要關(guān)注的新素養(yǎng)：計算思維

王羅那，王建磐

（1.湖州師范學(xué)院理學(xué)院，浙江湖州 313000；2.華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，上海 200241）

21世紀(jì)以來，人工智能、智能機(jī)器學(xué)習(xí)、基于AR/VR的學(xué)習(xí)等研究領(lǐng)域得到發(fā)展，計算思維的研究不僅與計算機(jī)教育密切相關(guān)，而且也越來越受到各學(xué)科教育學(xué)者的廣泛關(guān)注。何為計算思維？它經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展，現(xiàn)在以及未來的研究重點是什么？對現(xiàn)代社會和教育有何意義？中小學(xué)教育如何進(jìn)行計算思維的培養(yǎng)？上述問題值得探索和反思。

一、計算思維的概念與發(fā)展

（一）計算思維的概念

2006 年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)教授周以真（Jeannette M. Wing）首次在美國計算機(jī)協(xié)會通訊雜志（Communications of the ACM）上正式提出計算思維的概念，并將其定義為：利用計算機(jī)科學(xué)的基本概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計并且理解人類行為的思維活動。[1]哥倫比亞大學(xué)教授阿爾弗雷德（Alfred V. Aho）認(rèn)為，計算思維是解決問題所涉及的思維過程，它的解決方案可以表示為計算步驟和算法，這個過程中最重要的是找到適當(dāng)?shù)挠嬎隳Ｐ蛷亩磉_(dá)問題并輸出解決方案。[2]隨著對計算思維的研究進(jìn)一步深入，周以真后將計算思維的定義更新為：“一種解決問題及其解決方案所涉及的思想過程，這類過程便于將問題與解決方案用一種可由信息處理代理有效執(zhí)行的形式來表示?！盵3]

我國《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）中指出：“計算思維是指個體運用計算機(jī)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。具備計算思維的學(xué)生，在信息活動中能夠采用計算機(jī)可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案；總結(jié)利用計算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。”[4]

可見，國內(nèi)外研究者對計算思維的概念認(rèn)識視角大致可分為三大類：計算機(jī)科學(xué)視角，強(qiáng)調(diào)工具性和專業(yè)技能；思維過程視角，強(qiáng)調(diào)程序化的思維過程；問題解決視角，強(qiáng)調(diào)計算思維的綜合性和功能性。

（二）計算思維的發(fā)展過程

國內(nèi)外眾學(xué)者理解計算思維的角度不盡相同，總體來看近十年來計算思維的內(nèi)涵不斷豐富、擴(kuò)充，計算思維的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。

1.萌芽階段

雖然計算思維一直是人類思維的重要組成部分，但對計算思維的研究在2011年以前進(jìn)展遲緩，相關(guān)研究在此階段剛剛開始“萌芽”。通過對計算思維的文獻(xiàn)發(fā)布量的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在2010年以前（包括2010年），國內(nèi)外計算思維的研究發(fā)表主要集中于科技類期刊，涉及主題包括計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的計算思維的定位、意義等初級探討，研究并不深入。周以真教授發(fā)表的《計算思維》一文可以被認(rèn)為是21世紀(jì)以來圍繞這一概念展開的若干討論的起點。 在我國，2010 年發(fā)布的《九校聯(lián)盟（C9）計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，確定了下一步的計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革要以計算思維為核心[5]，引起了計算機(jī)科學(xué)、教育科學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?，關(guān)于計算思維的研究由此蔓延開來。2011年，美國國家科學(xué)基金會計算機(jī)與信息科學(xué)工程理事會委托美國國家科學(xué)研究委員會連續(xù)組織了兩次全國范圍內(nèi)的工作坊，分別對計算思維所涉及的范圍和性質(zhì)，以及教學(xué)方面的因素展開了充分的研討，形成了具有重要指導(dǎo)意義的報告。[6]美國國際教育技術(shù)協(xié)會與計算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會也于2011 年聯(lián)合提出了計算思維的操作性定義，這都為計算思維在教育領(lǐng)域研究的開展奠定了基石。

2.探索階段

2011年后，計算思維的相關(guān)研究進(jìn)入探索階段。2012年，計算思維有了一個簡潔的闡釋，“識別我們周圍世界中有哪些方面具有可計算性，運用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的工具和技術(shù)來理解和解釋自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)進(jìn)程的過程”[7]。這一闡釋歸納了計算思維的本質(zhì)，給廣大研究者提供了新的研究思路。澳大利亞于2012年將數(shù)字素養(yǎng)明確地歸入中小學(xué)學(xué)生基本能力要求，新加坡于2014年倡導(dǎo)的“編碼@新加坡政府”（CODE@SG）項目中亦提出，將計算思維發(fā)展為一項全民能力。在我國，2012年，教育部高教司設(shè)立了以計算思維為切入點的“大學(xué)計算機(jī)課程改革項目”；2013年，教育部高校大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會于第二屆“計算思維與大學(xué)計算機(jī)課程教學(xué)改革研討會”上發(fā)布大力推進(jìn)以計算思維為切入點的《計算機(jī)教學(xué)改革宣言》。之后MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、創(chuàng)客等概念紛紛引入國內(nèi)，在一定程度上也促進(jìn)了計算思維的研究發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2012年，我國相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量迅速增加，2012-2015年，文獻(xiàn)數(shù)量逐年遞增，在2015年達(dá)到一個小高峰。

3.發(fā)展階段

我國《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中明確了計算思維是學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。對國內(nèi)發(fā)表的文獻(xiàn)內(nèi)容分析發(fā)現(xiàn)，2017年，理論研究的數(shù)量不斷增多，除了對計算思維內(nèi)涵概念、功能特征的分析外，還有研究者從不同視角對計算思維的能力培養(yǎng)、基礎(chǔ)、核心素養(yǎng)等進(jìn)行討論。理論和實踐的研究相輔相成，不難看出，我國學(xué)者對計算思維的研究逐層深入，在扎實的理論指導(dǎo)下不斷地促進(jìn)實踐研究的創(chuàng)新和落地。2018年，美國國際教育技術(shù)協(xié)會發(fā)布了《計算思維能力標(biāo)準(zhǔn)(教育者)》（Computational Thinking Competencies Standards for Educators，后簡稱《能力標(biāo)準(zhǔn)》）,這是國際上首個以計算思維命名的標(biāo)準(zhǔn)文本，對指引人工智能時代的計算思維教學(xué)具有里程碑意義。

二、計算思維教育研究的熱點聚焦與重心演變

通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，可以了解該關(guān)鍵詞所代表的學(xué)科和主題的結(jié)構(gòu)變化，窺見其科研脈絡(luò)與演化軌跡，識別出與之相關(guān)的理論與前沿?zé)狳c。為了解當(dāng)前我國計算思維的研究核心領(lǐng)域，以及近十年計算思維的研究重心在不同時間階段的演變過程與發(fā)展，本研究選擇中國知網(wǎng)（CNKI）為檢索源，以“計算思維”為主題詞對2010-2019 年的期刊文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，文獻(xiàn)分類選擇社會科學(xué)Ⅱ輯和信息科技，剔除低相關(guān)度的文獻(xiàn)，最終獲得文獻(xiàn)4129篇。采用Citespace5.1.R-8.SE 對相關(guān)文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，抓取源為篇名、摘要、關(guān)鍵詞，節(jié)點類型為關(guān)鍵詞，運行軟件生成共現(xiàn)熱詞圖譜。對生成的期刊熱點進(jìn)行整理，得到近十年“計算思維”科研熱詞。由于本研究的文獻(xiàn)是以“計算思維”為主題詞進(jìn)行搜索，故其出現(xiàn)頻率最高，教學(xué)改革、信息技術(shù)、程序設(shè)計、核心素養(yǎng)、大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)和教學(xué)模式等分別為出現(xiàn)頻次較高的熱點關(guān)鍵詞。由此可推測，計算思維的提出和發(fā)展，引發(fā)了教育和教學(xué)的變革，一定程度上促進(jìn)了核心素養(yǎng)的發(fā)展。結(jié)合對文獻(xiàn)的閱讀梳理，發(fā)現(xiàn)近十年來計算思維教育研究的核心領(lǐng)域與熱點問題，聚焦在理論研究、教學(xué)應(yīng)用和教育評估三大維度。理論研究涉及內(nèi)涵概念的研究和功能特征的研究；教學(xué)應(yīng)用的研究又可具體分為教學(xué)內(nèi)容（包括中學(xué)信息技術(shù)和大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)）和教學(xué)模式的研究；教育評估包括計算思維評價工具和評價體系的研究等。

對2010-2019 年計算思維相關(guān)研究的期刊熱點按年份進(jìn)行整理，得到每兩年的研究熱點（呈現(xiàn)前10個熱點詞）如表1所示，其中與上兩年相比，新增的熱點詞前用“▲”標(biāo)出。

表1 2010-2019 年“計算思維”相關(guān)研究熱點

在不同的發(fā)展階段，研究重心逐漸發(fā)生變化。教學(xué)自始至終都是該領(lǐng)域核心的研究主題。在計算思維研究的萌芽期，“程序設(shè)計”與“算法”是主要研究主題，研究者們就事論事地研究計算思維本身，重點傾向于探討計算思維的程序及其算法。在探索期，研究主題逐步轉(zhuǎn)向為課程與教學(xué)改革服務(wù)。在發(fā)展期，研究又進(jìn)行了進(jìn)一步的深化，“核心素養(yǎng)”“能力培養(yǎng)”等詞成為共現(xiàn)熱詞，說明研究者不僅關(guān)注了課程與教學(xué)的改革，還轉(zhuǎn)向?qū)τ趯W(xué)生關(guān)鍵能力及其核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。隨著5G新智能時代的來臨，“MOOC”“Scratch”“人工智能”等也成為該領(lǐng)域新增的研究熱點。計算思維的研究始終與程序設(shè)計和信息技術(shù)結(jié)合緊密，教學(xué)改革也是與其息息相關(guān)的熱點，計算思維的教學(xué)經(jīng)歷知識傳遞、工具操作到思維培養(yǎng)的過程。隨著近年來對核心素養(yǎng)的重視，越來越多的研究者開始挖掘計算思維與核心素養(yǎng)的內(nèi)在聯(lián)系。隨著時間的推移，總體來看計算思維的研究越來越系統(tǒng)、越深化。

三、計算思維對中小學(xué)教育的意義

（一）如何將計算思維轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的中小學(xué)課程內(nèi)容

當(dāng)前我國計算思維的教學(xué)內(nèi)容研究普遍集中在高等教育領(lǐng)域，面向“大學(xué)計算機(jī)”等計算機(jī)學(xué)科專業(yè)課程，這與《九校聯(lián)盟（C9）計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中明晰了培養(yǎng)大學(xué)生計算思維是計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)和目標(biāo)有重要關(guān)系。美國計算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會認(rèn)為，計算思維教育應(yīng)當(dāng)存在于每個學(xué)校的每堂課程教學(xué)中。

在中小學(xué)的課程中，怎樣將計算思維由理論向?qū)嵺`過渡呢？在英國，保羅·柯松（Paul Curzon）等人[8]首先通過梳理、精煉，定義出計算思維的幾個核心概念——算法思維（Algorithmic Thinking）、評價（Evaluation）、分解（Decomposition）、抽象（Abstraction）和概況（Generalisation），然后與具體的教學(xué)行為進(jìn)行映射（對應(yīng)），轉(zhuǎn)化為可操作性的方法和可評估的表現(xiàn)。計算思維核心概念與課堂行為舉例的映射見表2。

表2 計算思維核心概念對應(yīng)的課堂行為

在課堂活動的各個階段和環(huán)節(jié)都可以找到計算思維核心概念的行為示例，學(xué)習(xí)的內(nèi)容決定了活動的相關(guān)性和挑戰(zhàn)性。值得注意的是，計算思維不是計算機(jī)的思維，計算思維在中小學(xué)課堂中不是僅在“計算”主題的內(nèi)容才有體現(xiàn)。計算思維的內(nèi)在價值是數(shù)據(jù)抽象、模型建設(shè)、自動化實現(xiàn)和解決問題，是一種兼具數(shù)學(xué)思維、工程思維、科學(xué)思維和跨學(xué)科性的思維。它是能夠?qū)?shù)學(xué)科學(xué)與工程思維互補(bǔ)融合的、動態(tài)的和綜合性的思維，對解決問題的能力提升具有重要價值，將融入不同學(xué)科、場景乃至生活各方面。

（二）計算思維在中小學(xué)教育中的實施策略有何變化

教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)與革新勢必引發(fā)對傳統(tǒng)教學(xué)模式的反思，帶來教學(xué)模式的變革。教學(xué)模式是計算思維研究的重要主題，研究者的角度與視野各不相同。郁曉華等人采用了基于可視化編程軟件App Inventor的教學(xué)模式，配合學(xué)案，發(fā)現(xiàn)該模式對學(xué)生的計算概念、形式化、模型化方面有較明顯的提升效果[9]；莊小云用微課培養(yǎng)高中生的計算思維[10]；牟琴等人結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的特點構(gòu)建了計算思維的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式、探究教學(xué)模式，應(yīng)用實例分別論證以上三種模式的有效性，最后發(fā)現(xiàn)以上三種模式能提高學(xué)習(xí)效率，比傳統(tǒng)教學(xué)更有助于提升學(xué)生的計算思維[11]。

通過上述研究發(fā)現(xiàn)，我國研究者主要是通過使用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，讓學(xué)生在運用工具的過程中自主體會計算思維或?qū)⒂嬎闼季S融入具體的教學(xué)過程和情境中，來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。在中小學(xué)課堂中，實證研究驗證的有效教學(xué)策略主要包括兩類，一類是基于“微課”或Code Monster、App Inventor、Alice、Scratch等可視化編程軟件構(gòu)建信息技術(shù)支持下的該軟件的專屬教學(xué)模式，這對教師的教學(xué)論基礎(chǔ)和信息素養(yǎng)有較高的要求；另一類是結(jié)合不同的教學(xué)主題特征，選擇已有的合適的教學(xué)模式，例如面向計算思維的探究教學(xué)模式、WPBL教學(xué)模式、多元混合教學(xué)模式等教學(xué)模式新思路。

（三）怎樣評價中小學(xué)教育中的計算思維

評價是驗證教學(xué)效果的重要依據(jù)，也是完整的教學(xué)流程中不可或缺的一鏈。關(guān)于計算思維的評價研究主要集中在評價工具和評價體系方面。目前我國計算思維的評價研究較少，主要是教育活動中的計算思維的評價研究。有學(xué)者基于麻省理工學(xué)院的相關(guān)研究[12]，開發(fā)了面向教師工作坊的Scratch創(chuàng)意課程，設(shè)計了作品檔案袋分析（Project Portfolio Analysis）、基于編程制品的訪談法（Artifact-based Interviews）、情景設(shè)計法（Design Scenarios）三種計算思維評價方法，并歸納了這三種方法的優(yōu)缺點及不同側(cè)重點。張兆芹等人總結(jié)了學(xué)生必須具備的問題約簡能力、抽象推理能力、規(guī)律發(fā)現(xiàn)能力、問題優(yōu)化能力、方案評價能力、并行處理能力和系統(tǒng)保護(hù)意識七個方面的計算思維能力要求。[13]

國外關(guān)于計算思維的評價研究相對更為豐富和成熟。除了目前中小學(xué)階段普遍接受和使用的評價方式——標(biāo)準(zhǔn)化的紙筆測驗或問卷形式（González[14]），還包括線上測試平臺、精靈評價工具（Fairy Assessment）以及測量量表（CTS[15]）等方面。國際計算思維挑戰(zhàn)賽 （Bebras ICICT）是典型的以在線形式進(jìn)行評價的計算思維大型測評平臺。平臺按挑戰(zhàn)者的年齡層次細(xì)分為5-8歲（Pre-Primary Task）、8-10歲（Primary Task）、11-12歲（Benjamins Task）、13-14歲（Cadets Task）、15-16歲（Juniors Task）和17-18歲（Seniors Task）六個不同層級的任務(wù)，參賽者有45分鐘左右的時間來解決18項復(fù)雜程度不同的任務(wù)。國外也有不少中小學(xué)教師利用學(xué)校的移動設(shè)備將Bebras 挑戰(zhàn)融入他們的日常教學(xué)中。Bebras平臺旨在開發(fā)能在計算機(jī)上解決（無需紙筆或其他軟件）的、能通過淺顯易懂的方式呈現(xiàn)的創(chuàng)新而有趣的考察計算思維能力的題目。例如以下小學(xué)組中等難度的測試題：

海貍通過特殊的鍵盤來控制臺燈，操作一個指令，他可以更改相應(yīng)列或行中（C 代表列，R 代表行）所有燈的狀態(tài)：燈亮——熄滅，燈不亮——點亮（例如，指令1C 點亮第一列的所有燈，若重復(fù)相同的指令（1C），則第一列的所有燈都將熄滅）。海貍編寫了4個程序：

圖1 小學(xué)組（8-10歲）測試題：編程燈

此題涉及的計算思維的關(guān)鍵是二進(jìn)制，二進(jìn)制表示法在信息學(xué)中非常常用，在計算機(jī)上如何存儲各種信息方面起著核心作用。用學(xué)生常見的燈的開關(guān)兩種狀態(tài)模擬二進(jìn)制邏輯，讓學(xué)生利用已有知識完成挑戰(zhàn)性任務(wù)，從而評價其計算思維水平。

計算思維的評價體系方面，任友群等人結(jié)合計算思維能力培養(yǎng)特點建議從“原理理解”和“項目實踐”兩方面構(gòu)建中小學(xué)計算思維評價體系[16]，保羅等人則建議從教什么、做什么和怎么做三方面對中小學(xué)生計算思維的程度進(jìn)行評價，還通過對計算思維核心概念進(jìn)行剖析，對應(yīng)具體的行為指標(biāo)，系統(tǒng)地設(shè)計了培養(yǎng)框架和評估框架[17]。這些為計算思維在中小學(xué)教育中的評價體系構(gòu)建、更具體地觀察學(xué)生計算思維能力的發(fā)展、更細(xì)致地評價學(xué)生的理解程度提供了思路。總體而言，依據(jù)學(xué)生在課堂活動中如何表現(xiàn)計算思維建立整體性的評估體系，在時間允許的情況下，用成果（作品）的方式記錄，對學(xué)生的計算思維進(jìn)行過程性的評價是有必要且有重要意義的。

四、計算思維的未來展望

（一）明晰計算思維的目標(biāo)定位，聚焦問題解決

計算思維的本質(zhì)是抽象，計算思維中的抽象完全超越物理的時空觀，數(shù)字抽象只是其中的一類特例。隨著我國基礎(chǔ)教育的樹人目標(biāo)與理念向核心素養(yǎng)的層次聚焦，計算思維的培養(yǎng)目標(biāo)不應(yīng)僅著眼于抽象、邏輯、算法等計算機(jī)知識與基本原理，在此基礎(chǔ)上更要關(guān)注運用計算機(jī)語言進(jìn)行自我表達(dá)與應(yīng)用信息通信技術(shù)進(jìn)行思維發(fā)散。英國計算（Computing）課程的目標(biāo)就是要讓學(xué)生同時掌握計算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、數(shù)字素養(yǎng)，成為兼具技術(shù)力、責(zé)任力和創(chuàng)造力的信息通信技術(shù)使用者。除此之外，問題解決是眾多研究中公認(rèn)的計算思維的本質(zhì)特征，學(xué)生的問題解決過程，是其通過內(nèi)在的思維變化來逐步建立問題解決路徑，進(jìn)而形成系統(tǒng)解決方案的過程。計算思維需要幫助學(xué)習(xí)者有意識地從計算思維的角度思考問題，學(xué)會主動用技術(shù)幫助解決問題。目前的研究已聚焦到培養(yǎng)計算思維解決現(xiàn)實生活中的問題，但是對開放性問題的關(guān)注度不高，對計算思維的培養(yǎng)還需從單純的技術(shù)使用到技術(shù)的再創(chuàng)造進(jìn)一步拓展。綜觀近十年的研究文獻(xiàn)，多數(shù)為微觀層面的探索性文獻(xiàn)，缺乏深度，而探討計算思維本質(zhì)與形成過程的解釋性文獻(xiàn)數(shù)量較少，宏觀的理論研究應(yīng)進(jìn)一步深化，這樣才能使計算思維的實踐與應(yīng)用的研究有理可依、有據(jù)可循。

（二）完善計算思維的內(nèi)容組織，關(guān)注跨學(xué)科整合

計算思維不是計算機(jī)科學(xué)家特有的思維，計算思維也不再只和計算機(jī)有關(guān)，這就需要進(jìn)一步豐富和完善計算思維研究的內(nèi)容組織。目前的研究多聚焦于教學(xué)模式的創(chuàng)新與應(yīng)用，占所有研究文獻(xiàn)的近七成，其他如計算思維的形成機(jī)制、師資隊伍建設(shè)、計算思維的可視化工具開發(fā)、計算思維的課程開發(fā)、計算思維的評價等環(huán)節(jié)也應(yīng)該是研究的重要內(nèi)容。

美國國際教育技術(shù)協(xié)會頒布的《能力標(biāo)準(zhǔn)》中除了關(guān)注學(xué)科融合以外，對跨學(xué)科的課堂實踐也進(jìn)行了重點討論，提出了整合計算思維的跨學(xué)科課堂教學(xué)實踐。英國愛丁堡大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)等高度重視學(xué)科之間的融合，提出了人工智能與計算思維的交叉學(xué)科課程，幫助學(xué)生養(yǎng)成適應(yīng)人工智能時代的計算思維。[18]作為當(dāng)今數(shù)字公民的必備素養(yǎng)，計算思維是國際計算機(jī)領(lǐng)域重點關(guān)注的概念，但在其他教育領(lǐng)域也應(yīng)引起足夠重視，可以通過推進(jìn)STEM課程等，促進(jìn)計算思維在學(xué)科間的融合。計算思維中所需要的多種能力與數(shù)學(xué)學(xué)科是融會貫通的，比如抽象聚焦、算法、邏輯完備性、模式識別等，并不是編程人員獨有的，而是一種高效解決問題的思維方式，需引起數(shù)學(xué)教育研究人員的重視。邦迪（Bundy）認(rèn)為，計算思維幾乎影響所有學(xué)科的研究，往后的研究應(yīng)該更加多樣化，眼光與視角還可覆蓋至人文社會領(lǐng)域、基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，甚至學(xué)前教育領(lǐng)域，使計算思維的研究形成貫通完整的系統(tǒng)。[19]

（三）明確計算思維的實施路徑，培養(yǎng)創(chuàng)新型教師

在我國，計算思維教學(xué)的廣泛開展是在2012年之后，因此教學(xué)實施時間不長，并且首先在高等教育領(lǐng)域展開，在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域仍處于啟動階段。計算思維的實施路徑應(yīng)根據(jù)不同學(xué)段的不同學(xué)情分別引入，如在小學(xué)與初中階段可在通用技術(shù)與藝體類課中穿插計算思維內(nèi)容來融合，高中階段可在計算機(jī)課程或數(shù)學(xué)建模課程中按不同單元有梯度地分層次引入，而大學(xué)階段則可以采取開放型問題的研究或數(shù)學(xué)教育講座類活動來引導(dǎo)學(xué)生深入探究。

在人工智能推動“未來智慧國家”的新浪潮之下，教師的數(shù)字素養(yǎng)亦不可忽視。創(chuàng)新型教師是學(xué)生計算思維潛能挖掘與轉(zhuǎn)化的催化劑，具有良好計算思維素養(yǎng)的教師可以借助計算思維資源和工具來解釋學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，采用多樣化的教學(xué)方法幫助學(xué)生強(qiáng)化算法思維、對計算思維概念及實踐形成合乎年齡的理解。如果教師本身對計算思維的認(rèn)知不足或有偏差，對學(xué)生計算思維的發(fā)展可能產(chǎn)生很大的阻礙。全球?qū)W習(xí)檢測聯(lián)盟（GAML）等機(jī)構(gòu)聯(lián)合推出包含人工智能、計算思維等在內(nèi)的數(shù)字素養(yǎng)框架。[20]教師應(yīng)具有終身學(xué)習(xí)的理念，從以往關(guān)注基礎(chǔ)數(shù)字素養(yǎng)到高階的計算思維的轉(zhuǎn)變是必要且迫切的。因此計算思維也應(yīng)成為數(shù)字時代教師終身學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容?！癆R計算思維體驗平臺”“AI虛擬導(dǎo)師”等個性化實施路徑都值得教師們嘗試探索，在長期的實踐中進(jìn)一步檢驗。另外，一線教師還可以聯(lián)合研究專家、軟件產(chǎn)品開發(fā)機(jī)構(gòu)形成實踐共同體，凝聚研究合力，來推進(jìn)計算思維實施的高效性與科學(xué)性。

（四）厘清計算思維的評價導(dǎo)向，關(guān)注外顯型測評

計算思維已成為人工智能時代不可或缺的新素養(yǎng)，對學(xué)生已達(dá)到的水平進(jìn)行準(zhǔn)確測評和全面認(rèn)知尤為重要。設(shè)計和開發(fā)科學(xué)有效的計算思維評價工具是計算思維嵌入學(xué)科教學(xué)的關(guān)鍵。[21]現(xiàn)階段我國計算思維的評價研究大部分是針對教育實施過程的評價，鮮有測試平臺開發(fā)與評價量表開發(fā)的研究，而教育實施過程的評價多集中于對基本概念的知識方面的評價，對技能與方法、信念與態(tài)度方面的評價關(guān)注度不高?？傮w來說，評價研究集中在認(rèn)知層面的測評，缺乏關(guān)于能力或技能的外顯型測評，尚未形成完整的評價體系。因此，在今后的研究中，一方面需要研究者更加重視技能方面的評價，進(jìn)一步開發(fā)外顯型測評，使得評價更有利于監(jiān)測教學(xué)目標(biāo)達(dá)成效果。評價內(nèi)容應(yīng)趨于多元化，增加對信念與態(tài)度方面的關(guān)注。另一方面，可以從計算思維的測量量表和測試平臺的研究上尋求突破，開發(fā)可靠嚴(yán)密的測評工具，或者針對具體學(xué)科開發(fā)計算思維的測評量表，使評價更具有針對性。