国内中小学计算思维培养研究综述

国内中小学计算思维培养研究综述

作者：刘丽君周雄俊

来源：《中国信息技术教育》2018年第11期

摘要：计算思维与人们的日常生活及工作密切相关，是高度信息化社会中每个人都应掌握的思维方式。其概念的提出最早起源于计算机科学领域，近年来计算思维逐渐拓展到中小学基础教育领域。本文根据中小学计算思维培养的研究情况，采用内容分析法，对国内期刊上有关中小学计算思维培养研究的文章从文献数量、研究类型和关键词等维度进行量化统计分析。分析发现，已有研究中理论研究和定性研究占多数，目前中小学计算思维的培养大多集中在信息技术学科。在内容分析的基础上，本文对目前中小学计算思维培养研究已有成果进行了简要的陈述与总结，描述了中小学计算思维培养的趋势，以期为该领域的研究者及一线教师提供一些参考和借鉴。

关键词：计算思维培养;中小学;核心素养

中图分类号：G434 ;文献标识码：A ;论文编号：1674-2117（2018）11-0038-07

2018年1月16日，教育部印发了《普通高中信息技术课程标准》（2017年版）（以下简称新课标）。在新课标中，计算思维作为四大核心素养之一首次被列入信息技术学科教学的范畴，这标志着计算思维的培养将在中小学教学日程中占据重要地位。新课标指出，计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。[1]其概念最早起源于计算机科学领域，由麻省理工学院Seymour Papert教授于1996年提出，而将其提到“台前”，使其开始受到广泛关注的是美国卡内基梅隆大学的周以真教授。2006年3月，周以真教授在美国计算机权威杂志Communications of the ACM上发表并定义了计算思维，提出计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。[2]2011年，ISTE和CSTA对计算思维的概念作了进一步阐释，指出计算思维是一个用来解决问题的过程，有以下六个特点：①制订问题，并能使用外界工具帮助解决问题;②组织和分析数据要符合逻辑;③通过抽象，如模型、仿真等重现数据;④通过一系列有序的步骤支持自动化的解决方案;⑤识别、分析和实施可能的解决方案，找到最有效的方案，并且有效结合这些步骤和资源;⑥将该问题的求解过程进行推广并移植到更广泛的问题中。[3]

随着高度信息化社会的来临，计算思维已经超越传统计算机环境中“为计算而思维”的学术观念，形成“用计算而思维”的数字化生存的普适理念，成为信息化社会中人们处理问题的一种重要思维方式。[4]近年来，计算思维逐渐拓展到基础教育领域，在中小学教育活动中掀起阵阵波澜。高中信息技术新课标指出，在信息活动中，具备计算思维的学生能通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案;能总结利用计算机解决问题的过程

与方法，将其迁移到与之相关的其他问题解决中。[5]因此，在学科教学中，除了要求学生掌握阅读、写作和算术之外，还应让其学会运用计算思维去解决问题，以更好地适应时代和创新的需要。

学者牟琴将计算思维的发展历程分为三个阶段，第一阶段为萌芽时期（20世纪80年代），第二阶段为奠基时期（1986—2006年），第三阶段为混沌时期（2006年至今）。[6]学者李峰等人认为，自20世纪60年代至今，计算思维教育历程大体可分为“计算知识接受”“认知工具应用”和“普适价值推广”三个发展阶段。[7]

从以上阶段划分可知，目前计算思维教育正处于混沌时期，其普适价值需要在中小学教育中得到进一步推广，国内相关研究者和中小学一线教师也因此展开了对计算思维培养的研究。以“计算思维中小学”为检索词进行检索，检索结果显示，我国有关中小学计算思维培养的研究主要发生在2012—2017年间。本文尝试从文献数量、资源类型与作者分布、期刊来源、研究类型和关键词等方面对最终确定的样本文献进行内容分析，梳理出我国中小学计算思维培养的现状、研究存在的问题及发展趋势等，以期为中小学计算思维培养研究者和一线教师提供参考。

1.研究样本

利用CNKI数据库进行检索，以专业检索的方式“SU='计算思维' AND SU='中小学'”进行检索，共检索到101篇文章。在此基础上，笔者初步删除了与中小学计算思维培养相关度不大的文献，如篇名涉及到国外、高校、大学等字眼，主题内容与计算思维明显无关，文献来源为非核心期刊或重要期刊等，最终确定了60篇文章为研究样本。

2.研究方法

为了对2012—2017年间我国有关计算思维在中小学培养情况进行详细分析，笔者主要采用内容分析法进行研究，内容分析法是一种以各种文献为研究对象的研究方法。对经过检索和筛选得到的研究样本文献的数量分布、论文作者、研究内容等进行归类统计，通过对统计结果的分析得出研究结论和建议。本研究的数据统计和图表生成主要使用CNKI计量可视化分析、SPSS 22、书目共现分析系统BICOMB2等软件。

笔者主要从文献数量、资源类型与作者分布、期刊来源、研究类型和关键词五个方面着手，通过统计分析，详细阐述中小学计算思维培养的现有研究成果及发展趋势。

3.研究成果数量统计分析

（1）文献数量逐年分布分析

2012—2017年间中小学计算思维培养研究的论文数量分布情况如图1所示。据图可知，自2012年起，相关研究开始涌现，首篇涉及“计算思维中小学”内容的文献是2012年王荣良撰写的《计算思维：一种新的学科思维方式》。分析逐年数量分布可得，中小学计算思维的培养研究起步较晚，在2012年到2015年之间呈稳定上升趋势。2017年高中信息技术课程标准中提出学科核心素养，将计算思维作为关键要素纳入学科核心素养系统，“计算思维中小学”相关文献总数达到有史以来最多，刊载在教育技术学核心期刊上的文献数量明显增加。