基于中國知網(wǎng)文獻的計算思維教育研究現(xiàn)狀分析

薛濤

摘? ?要：文章以“計算思維教育”為關(guān)鍵詞，對知網(wǎng)5年內(nèi)（2014—2018年）的相關(guān)文獻共154篇，運用內(nèi)容分析法進行分類和統(tǒng)計。依照年份分布的文章數(shù)量、不同主題文章數(shù)量以及不同主題的內(nèi)容分析，展示我國計算思維教育的研究現(xiàn)狀，并為以后的教學(xué)實踐提供一些參考。

關(guān)鍵詞：計算思維;信息技術(shù);內(nèi)容分析法

計算思維最早由Seymour Papert教授在1996年提出，后在周以真教授的重新解釋、補充后，才真正進入大眾的視野之中。計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念對問題進行求解、系統(tǒng)的設(shè)計，人類行為的理解涵蓋了計算科學(xué)廣度的一切思維[1]。計算機思維是：概念化的、是人的而非計算機的、是思想而非人造的[2]。

計算思維不只是應(yīng)用于計算機技術(shù)中的思維模式，還可以運用到任何學(xué)科、領(lǐng)域。計算機的發(fā)展極大地促進了這種思維的研究和應(yīng)用，并且在計算機科學(xué)和工程研究中獲得廣泛認可，因此習(xí)慣性稱之為計算思維[3]。

近年來，我國的基礎(chǔ)教育以及高等教育都在深入推進計算思維能力培養(yǎng)的課題。2012年教育部高教司以計算思維作為關(guān)鍵點的“大學(xué)計算機課程改革項目”開始實施，一部分大學(xué)率先開展計算思維教育的試驗課程改革。2017年，國家新課程標準中將計算思維列為信息技術(shù)課程的核心素養(yǎng)之一。

1? ? 研究過程

本文采用內(nèi)容分析的研究方法。因此筆者借助國內(nèi)最大的資源平臺—中國知網(wǎng)，作為數(shù)據(jù)調(diào)研的信息來源。檢索時間為2014年1月—2019年1月，將關(guān)鍵詞設(shè)為“計算思維教育”后檢索到的154篇文獻，作為本文的研究樣本。

自2006年，周以真教授對計算思維的定義重新解釋和定義之后，計算思維才真正在國內(nèi)外引起諸多學(xué)者的關(guān)注。計算思維已成為當今時代每個人必備的基本素質(zhì)和能力，尤其在中小學(xué)，信息技術(shù)課程是培養(yǎng)計算思維的主要陣地[4]，并且，計算思維教育的發(fā)展往往與中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)改革結(jié)合。

通過對樣文章的閱讀，將研究內(nèi)容進行歸類，大致分為以下幾類：一是對計算思維教育面臨的問題與改革實踐的探討，主要針對在國內(nèi)的信息技術(shù)課程的改革。二是計算思維能力的培養(yǎng)，依據(jù)實際教學(xué)經(jīng)驗，探索計算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)方法和策略。三是基于信息技術(shù)及計算機課程基礎(chǔ)教育中的計算思維教育的應(yīng)用，主要是在中小學(xué)和大學(xué)基礎(chǔ)計算機課程中，找到適合的教學(xué)模式。

2? ? 研究內(nèi)容

2.1? 數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計

文章根據(jù)主題分類和發(fā)表年份兩個維度，對154篇文章來進行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計，得到關(guān)于不同主題文章在不同年份發(fā)表數(shù)量的統(tǒng)計表格，如表1所示，其中，橫向表示年份，豎向表示分類，橫行表示同一主題下不同年份的發(fā)表文章數(shù)量。

從表1中的數(shù)據(jù)來看，2014年1月—2019年1月5年，計算思維教育實踐改革探索主題文章每年發(fā)表數(shù)量為5，8，5，15和6篇，總計為39篇;計算思維能力培養(yǎng)的方法和策略主題每年發(fā)表數(shù)量為9，1，8，10和4篇，總計為32篇;信息技術(shù)課程中的計算思維教育研究每年發(fā)表數(shù)量為4，14，19，13和33篇，總計83篇。

2.2? 數(shù)據(jù)分析

2.2.1? 按不同年份分布的文章總數(shù)量分析

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，選擇最后一行的年份匯總的數(shù)據(jù)，分別選擇2014—2018年收錄文章的總數(shù)，繪制文章總數(shù)的年份分布折線圖，如圖1所示。橫軸表示年份，縱軸表示文章數(shù)量。

結(jié)合圖1的歷年發(fā)文數(shù)可以看出，計算思維教育相關(guān)研究文章從2014年開始，總體一直呈現(xiàn)上升的趨勢，說明國內(nèi)教育對計算思維教育方面的關(guān)注度也在逐年上升。其中，2014—2015年的增長幅度較小，2016—2018年的文章增長幅度則較大。

文章數(shù)量增長幅度的差異是取決于外部和內(nèi)部兩方面的因素的。從外部來看，2014年6月學(xué)校計算機工作組（Computing at School Working Group，CAS）深入分析計算思維的定義、核心概念、評估框架等，研制出計算思維培養(yǎng)框架，為中小學(xué)的計算思維教育開展提供指導(dǎo)[5]。受到其影響，也開始對計算思維教育的進一步教學(xué)探索。從內(nèi)因來看，2014年12月，教育部全面啟動對2004年開始實施的《普通高中課程標準（實驗）》修訂工作，為計算思維研究提供了新的依據(jù)和指導(dǎo)[6]。在2015—2016年的修訂中，計算思維被確定為信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。這個政策的施行無疑使得眾多的專家和學(xué)者投身計算思維以及相關(guān)主題的研究之中。依據(jù)圖1中的折線圖也可以一看端倪，2016—2017年的計算思維教育的文章數(shù)量增幅變大，計算思維的研究熱度持續(xù)升溫。

2.2.2? 按不同主題分布的文章總數(shù)量分析

選取表1中主題總計一欄的數(shù)據(jù)，對4類主題的文章總數(shù)量與全文章的總數(shù)量進行對比，繪制得到的4個主題文章的百分占比餅狀圖，如圖2所示。

從圖2可以得知，有關(guān)計算思維教育實踐改革探索的文章占總文章數(shù)的17%，計算思維能力培養(yǎng)的方法和策略的文章占總文章數(shù)的25%，信息技術(shù)課程中的計算思維教育研究的文章占總文章數(shù)的51%，其他研究的文章數(shù)占總文章的7%。其中信息技術(shù)課程中的計算思維教育研究占比最大，為51%，說明當前國內(nèi)計算思維教育的主要應(yīng)用場景時在信息技術(shù)課程中;其次是計算思維能力培養(yǎng)的方法和策略，占比為25%。

2.2.3? 同一主題在不同年度的數(shù)量

選擇的數(shù)據(jù)中剔除掉其他研究的文章，用剩余的3個主題的文章與2014—2018年的數(shù)量進行比較，繪制一個折線圖，如圖3所示。

依據(jù)圖3可以得知，計算思維教育實踐改革探索相關(guān)文章歷年來的波動幅度不大，在2017年迎來了一個高峰。計算思維能力培養(yǎng)的方法和策略相關(guān)文章，始終處在穩(wěn)定的狀態(tài)，但總體來說該類型和計算思維教育時間改革探索的文章都表現(xiàn)出一定的頹勢。信息技術(shù)課程中的計算思維教育研究相關(guān)文章數(shù)量則是在2017—2018年迎來了大幅增長，說明這個主題的研究已成為熱點，計算思維教育已從理論和概念理解的研究邁向了進一步的教學(xué)實踐中。

2.3? 相關(guān)主題文章內(nèi)容分析

2.3.1? 計算思維教育實踐改革探索

該主題的文章多是從國際視野出發(fā)，通過對國外計算思維的研究會議和教學(xué)策略進行解析，并結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀和作者自身的教學(xué)經(jīng)驗來探討我國的計算思維教育該往何處發(fā)展，推進實施計算思維教育要理清計算思維本身及其教育的本質(zhì)內(nèi)涵。陳鵬等在《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》中提到計算思維的培養(yǎng)不等同于程序設(shè)計和編程教學(xué)，并且現(xiàn)階段的計算思維教育評測是研究的薄弱環(huán)節(jié)、是未來研究的重點，我國計算思維的發(fā)展還需要國家和相關(guān)研究機構(gòu)給予更多的重視和支持[7]。

2.3.2? 計算思維能力培養(yǎng)的方法和策略

計算思維能力在當代應(yīng)該是每個網(wǎng)絡(luò)時代的人都應(yīng)當具備的，該主題的相關(guān)研究文章從各個年齡層次學(xué)生的計算思維能力培養(yǎng)著手，學(xué)前兒童到大學(xué)生均有涉及。計算思維不僅限于信息技術(shù)學(xué)科，諸多研究者都希望通過計算機知識的教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)其計算思維的能力。從學(xué)習(xí)計算機基礎(chǔ)知識、程序設(shè)計和“互聯(lián)網(wǎng)+知識”3方面來進行策略的改革[8]，并且該能力的考核要側(cè)重于學(xué)生的思考和解決問題的能力，強調(diào)過程控制。

2.3.3? “信息技術(shù)”課程中的計算思維教育研究

這類文章的研究重點集中在中小學(xué)和大學(xué)的計算機課程中，利用Scratch，App Inventor等程序語言學(xué)習(xí)，利用可視化的編程軟件，旨在培養(yǎng)學(xué)生計算思維的能力，而非單一的編程教學(xué)。當前的信息技術(shù)課程中計算思維教育還存在一定的問題，如教師專業(yè)化水平不足、課堂教學(xué)方法陳舊、教學(xué)評價體系缺乏和教學(xué)經(jīng)驗交流反思缺乏[9]。因此在設(shè)計相關(guān)課程實驗時，需要基于真實情境的問題出發(fā)，讓學(xué)生從基于自然語言的問題情境抽象出計算機能夠解決的問題模型，并將問題轉(zhuǎn)化。在測評時，要設(shè)計多元的評測系統(tǒng)，不能只注重結(jié)果，要注重每個環(huán)節(jié)中學(xué)生的思考，強調(diào)過程的控制。

3? ? 結(jié)語

計算思維是塑造人和信息技術(shù)新關(guān)系的基礎(chǔ)，計算思維教育則是要讓學(xué)生獲得適應(yīng)未來社會發(fā)展和終身發(fā)展能力的關(guān)鍵所在。從2014—2018年的5年文章研究來看，計算思維教育的研究熱度在逐年增長，其中以2016年為節(jié)點，增長幅度有所上升。各類研究主題中，信息技術(shù)課程中的計算思維教育研究是最大的關(guān)注點，本文中分類出的另外3個主題研究最終的教學(xué)實施都要落實到信息技術(shù)課程當中。國內(nèi)的計算思維教育仍在探索和實驗階段，尚未形成一套效果顯著的培養(yǎng)系統(tǒng)，當前計算思維教育的培養(yǎng)要以新修訂的課程標準為依據(jù)，進行相應(yīng)教學(xué)策略、教學(xué)方法的研究。

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Analysis on the present situation of computational thinking

education based on Chinese knowledge network literature

Xue Tao

（Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing 210023， China）

Abstract：Based on the key words of “Computational thinking Education”， this paper classifies and counts a total of 154 articles in the past 5 years （2014-2018） by content analysis. According to the number of articles distributed in the year， the number of articles with different topics and the content analysis of different topics， this paper shows the research status of computational thinking education in China， and provides some references for the teaching practice in the future.

Key words：computational thinking; information technology; content analysis