中學(xué)生計算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀

計算思維成為學(xué)生適應(yīng)未來數(shù)字社會的基本能力之一，中學(xué)階段是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的關(guān)鍵時期。本文從計算思維的概念以及構(gòu)成要素出發(fā)，對中學(xué)生計算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前我國中學(xué)生的計算思維培養(yǎng)實踐中存在一些問題、評價研究成果相對匱乏，在此基礎(chǔ)上，從中學(xué)生計算思維培養(yǎng)的課程建設(shè)、師資建設(shè)以及教學(xué)評價方面提出相關(guān)建議。

計算思維作為21世紀(jì)學(xué)生必備素養(yǎng)之一，自其提出之后引起了世界各國的高度重視。高中及義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)先后將計算思維納入信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)，并在基礎(chǔ)教育階段明確提出了學(xué)生計算思維的培養(yǎng)要求。因此，信息技術(shù)課程成為培養(yǎng)學(xué)生計算思維的主要途徑，其教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到學(xué)生未來適應(yīng)社會的能力。本文運用文獻分析法，通過研究國內(nèi)外計算思維相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)其研究可分為理論研究和應(yīng)用研究。理論研究主要是對計算思維概念的研究，應(yīng)用研究主要涉及計算思維教學(xué)問題、培養(yǎng)策略以及評價方面。本文通過對已有研究的梳理，從中學(xué)生計算思維培養(yǎng)中存在的問題、計算思維的評價方式以及培養(yǎng)策略進行分析，并給出促進中學(xué)生計算思維能力發(fā)展的建議。

1 文獻分析

截至2024年6月，以中國知網(wǎng)（CNKI）依托，在中等教育范圍內(nèi)以“計算思維”為關(guān)鍵詞進行檢索，共檢索到期刊論文以及碩博論文共3381篇。通過對檢索到的文獻進行統(tǒng)計，可以看出近13年中等教育階段計算思維的發(fā)文量處于上升趨勢（見圖1）。國內(nèi)對計算思維的研究的發(fā)文數(shù)量仍處于較高水平，計算思維仍是當(dāng)前教育領(lǐng)域的研究熱點。

2 計算思維的概述

2006年，周以真教授在文章《Computational Thinking》中正式提出了計算思維并給出了明確的定義，她認為計算思維是運用計算科學(xué)的思維方式及基礎(chǔ)概念進行問題求解和系統(tǒng)設(shè)計的一系列思維活動。隨后，國內(nèi)外學(xué)者從不同的角度對計算思維的概念進行界定，但迄今為止尚未形成統(tǒng)一的定義。張立國運用詞頻分析法對計算思維概念的核心詞匯進行分析統(tǒng)計，把計算思維概念的界定分為五類，分別是問題解決說、系統(tǒng)說、過程說、活動及方法說以及工具說。

學(xué)者以及學(xué)術(shù)組織對計算思維構(gòu)成要素的研究是計算思維理論研究的一個重要方面。當(dāng)前，由于學(xué)者對計算思維的研究視角不同，因此對計算思維構(gòu)成要素的劃分標(biāo)準(zhǔn)也未達成一致。本研究對國內(nèi)外學(xué)者提出的計算思維構(gòu)成要素進行了梳理和總結(jié)，如表1所示。

通過對國內(nèi)外學(xué)者提出的計算思維概念以及對構(gòu)成要素的分析，本文將計算思維定義為運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法解決真實情境中存在的問題，在明確問題、分解問題、抽象建模的基礎(chǔ)上，設(shè)計合理的算法形成解決問題的方案，并且能夠?qū)Ψ桨高M行評估優(yōu)化、遷移到相似的問題情境的思維過程。

3 中學(xué)生計算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀

中學(xué)階段的學(xué)生處于行為習(xí)慣養(yǎng)成的關(guān)鍵時期且已具備抽象與分析問題的能力，為進一步發(fā)展學(xué)生的計算思維創(chuàng)造了條件。我國普通高中以及義務(wù)教育階段的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)先后將“計算思維”納入信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)，因此，信息技術(shù)課程成為基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)學(xué)生計算思維的主要途徑。

3.1 計算思維能力培養(yǎng)中存在問題的現(xiàn)狀研究

自新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布以來，我國義務(wù)教育階段與高中階段信息技術(shù)課程教學(xué)實踐在取得顯著進展的同時，也存在一些短板。

馬文敏提出信息技術(shù)課程在課程設(shè)置層面存在問題，受我國傳統(tǒng)教育觀念的影響，信息技術(shù)課程成為一門邊緣化的學(xué)科，許多學(xué)校的信息技術(shù)課程的課時很少，甚至不能正常進行。另外，許多學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)不夠完善，缺少培養(yǎng)學(xué)生計算思維培養(yǎng)的教學(xué)實踐環(huán)境以及所需的數(shù)字化教學(xué)資源。林航（2021）認為由于各地的教育資源和教學(xué)水平的不均衡，許多地區(qū)的學(xué)校存在信息技術(shù)教師師資不足的問題。例如，信息技術(shù)教師數(shù)量少、教師的專業(yè)能力不足。而教師自身的信息素養(yǎng)以及對計算思維的認知則直接影響學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，信息技術(shù)教師師資不足在很大程度上阻礙了學(xué)生計算思維的形成。此外，任?。?023）等提出目前信息技術(shù)課程尚未形成系統(tǒng)的計算思維評價體系，現(xiàn)有的評價仍以總結(jié)性評價為主，且主要以題目測試的形式進行，缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)過程、實踐能力以及學(xué)習(xí)態(tài)度的考核。因此，現(xiàn)有的評價方式并不能準(zhǔn)確地反映學(xué)生的計算思維水平。

在基礎(chǔ)教育階段，信息技術(shù)課程主要在課程結(jié)構(gòu)設(shè)置、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、教師隊伍建設(shè)以及教學(xué)評價等方面存在短板，這些問題在一定程度上阻礙了學(xué)生計算思維能力的提升。為了促進學(xué)生計算思維的發(fā)展，許多學(xué)者從不同視角提出了計算思維的培養(yǎng)策略并開展了計算思維的評價研究。

3.2 中學(xué)生計算思維培養(yǎng)策略研究

針對目前教學(xué)實踐中出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)促進學(xué)習(xí)者計算思維能力提升這一目標(biāo)，國內(nèi)的學(xué)者從不同的角度出發(fā)，提出了不同的計算思維的培養(yǎng)策略和方法，主要觀點如表2所示。

本研究把學(xué)者提出的培養(yǎng)策略從系統(tǒng)規(guī)劃、計算思維培養(yǎng)的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、具體的教學(xué)實踐以及培養(yǎng)計算思維用到的技術(shù)工具等幾個維度進行劃分。雖然學(xué)者提出的計算思維培養(yǎng)策略有所不同，但可以看出要想有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，首先，教育管理部門要重視計算思維的培養(yǎng)，加強頂層設(shè)計，建設(shè)計算思維教育的理論體系，為計算思維教育的有效實施提供指導(dǎo)。其次，加強學(xué)校的課程體系建設(shè)。比如，在信息技術(shù)課程中完善計算思維課程內(nèi)容、開發(fā)計算思維校本課程等，通過項目式學(xué)習(xí)、大單元教學(xué)、跨學(xué)科課程等來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。最后，在培養(yǎng)學(xué)生計算思維時，應(yīng)積極融入新技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的教育資源，為學(xué)生提供豐富、多元的學(xué)習(xí)體驗，學(xué)生在真實的問題情境中采用問題驅(qū)動、任務(wù)驅(qū)動等學(xué)習(xí)方式解決問題，學(xué)生能夠在自主探究、合作學(xué)習(xí)的過程中提高計算思維。

3.3 中學(xué)生計算思維培養(yǎng)的評價研究

評價作為教學(xué)實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，評價有助于診斷學(xué)生的計算思維能力現(xiàn)狀以及對培養(yǎng)結(jié)果進行評估，教師通過評價的反饋結(jié)果進一步調(diào)整、完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等，從而能夠更有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

國內(nèi)關(guān)于計算思維評價的研究起步較晚，起初，國內(nèi)研究對計算思維的測評大多借鑒國外的相關(guān)測評工具，借鑒較多的有由Korkmaz等人開發(fā)的CTS量表、Valentina Dagiene等人開發(fā)的Bebras Tasks、Román-González M等人開發(fā)的CTt試題、Moreno-León等人開發(fā)的對Scratch項目進行形成性評估的Dr. Scratch等。隨后，白雪梅等探索、驗證Korkmaz等人開發(fā)的K-12階段計算思維測評量表（CTS）是否適用于我國學(xué)生。陳興治等（2020）、張屹等（2024）針對國內(nèi)缺少本土化的計算思維測評工具這一現(xiàn)狀，開發(fā)了計算思維測評量表。另外，郁曉華等（2019）把流程圖作為計算思維發(fā)展的可視化工具，運用流程圖評價測量學(xué)生的計算思維發(fā)展水平；詹澤慧等（2024）結(jié)合事理圖譜概念，構(gòu)建可基于事理圖譜的計算思維測評方式。

綜上，我國關(guān)于計算思維評價的研究起步較晚且處于初級階段，研究大多借鑒國外的相關(guān)測評工具，主要包括測量量表、試題以及作品分析等。近年來，不少學(xué)者關(guān)注到了測評工具的文化適用性與有效性等問題，所以亟須依托信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建本土化的、權(quán)威的測評工具。迄今為止，雖有不少學(xué)者開發(fā)出了經(jīng)過驗證的、效果較好的測評工具，但還未構(gòu)建計算思維的評價體系。

4 培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的建議

首先，學(xué)校應(yīng)該重視信息技術(shù)課程，增加信息技術(shù)課程的排課量，確保計算思維培養(yǎng)的課程能夠順利實施。政府和教育主管部門加強學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強人工智能、虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)等實驗室建設(shè)；開發(fā)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生計算思維的教育軟件；加強校本課程建設(shè)和優(yōu)質(zhì)課程資源建設(shè)。從各方面滿足各學(xué)段學(xué)生計算思維培養(yǎng)所需的要求，保障計算思維培養(yǎng)實踐落地。

其次，變革教學(xué)模式和教學(xué)方法。傳統(tǒng)的以知識傳授和技能操作為主的信息技術(shù)課程教學(xué)模式很難促進學(xué)生的計算思維的發(fā)展，新課標(biāo)建議通過項目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，國內(nèi)學(xué)者也在開展通過項目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的研究并取得了一定的成果。

另外，加強計算思維教師師資建設(shè)，加強在職教師和職前教師的計算思維培訓(xùn)工作。比如可以通過在線培訓(xùn)課程、專家講座、搭建教學(xué)資源交流與分享平臺的形式幫助教師構(gòu)建計算思維的概念和實現(xiàn)邏輯，尋找將計算思維整合到已有認識圖式的有效途徑，從而能夠?qū)⒂嬎闼季S整合到教學(xué)設(shè)計和教學(xué)活動中；新手教師和專家型教師通過平臺交流協(xié)作，協(xié)同規(guī)劃設(shè)計計算思維教育活動。

最后，盡快完善計算思維評價體系。現(xiàn)階段我國學(xué)者、專家需構(gòu)建本土化、可操作的計算思維的評價指標(biāo)，確定計算思維的評價方法，開發(fā)、確定中學(xué)階段計算思維測評工具。教師在教學(xué)過程中，采用多元化的評價方法對學(xué)生的計算思維能力進行評價。在評價中，還要注重學(xué)生的自我評價和同伴互評以及評價結(jié)果的及時反饋。另外，可以利用智慧教學(xué)互動平臺或其他信息技術(shù)工具分析學(xué)生學(xué)習(xí)的過程數(shù)據(jù)及計算思維的學(xué)習(xí)結(jié)果的達成度，并將診斷結(jié)果及時地反饋給師生，從而能夠進行及時調(diào)整。

5 結(jié)語

中學(xué)生計算思維的培養(yǎng)已成為數(shù)字時代的核心議題，我國也在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出了各學(xué)段計算思維的培養(yǎng)要求。本文在對中學(xué)生計算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的建議。希望國家、教育主管部門及專家學(xué)者采取相應(yīng)的措施，培養(yǎng)與發(fā)展中學(xué)階段學(xué)生的計算思維能力，從而為社會培養(yǎng)具有核心競爭力的信息化人才。

本文系2024年佳木斯市教育科學(xué)規(guī)劃課題“技術(shù)賦能初中信息科技課程思政教學(xué)實現(xiàn)路徑研究”的部分研究成果，課題編號：JJGBGH14524121。

（作者單位：佳木斯大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院）