我國(guó)高中信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀研究
——基于中國(guó)知網(wǎng)的文獻(xiàn)

蔡麗

寧夏銀川市第二中學(xué) 銀川 750004

1 研究背景

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）一頒布，高中信息技術(shù)課程在課程理念、課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容和課程評(píng)價(jià)等方面就發(fā)生了較大的變化。新課標(biāo)下的高中信息技術(shù)的課程以立德樹人為理念，以全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)為目標(biāo)，提出信息技術(shù)學(xué)科四大核心素養(yǎng)為信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任，其中計(jì)算思維被確定為信息技術(shù)課程的學(xué)科核心素養(yǎng)。

目前，計(jì)算思維已成為未來(lái)科技創(chuàng)新的重要助推力，是培養(yǎng)學(xué)生組織能力、邏輯思維能力與問題解決能力的載體之一，更是學(xué)生21 世紀(jì)自主發(fā)展的核心素養(yǎng)之一，對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)他們的計(jì)算思維，信息技術(shù)課程是重要途徑之一。如何在信息技術(shù)課程中有效地培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維就成為目前研究的熱點(diǎn)問題。為了解我國(guó)高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中有關(guān)計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀，本文選取計(jì)算思維作為研究的主題，通過對(duì)中國(guó)知網(wǎng)中關(guān)于高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的論文進(jìn)行研究，統(tǒng)計(jì)分析我國(guó)高中信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維研究的現(xiàn)狀，希望為今后計(jì)算思維培養(yǎng)落實(shí)到課堂提供一些參考和建議。

2 研究方法與文獻(xiàn)來(lái)源

本文采用內(nèi)容分析的研究方法，以文獻(xiàn)作為主要研究對(duì)象，對(duì)其內(nèi)容做客觀、系統(tǒng)的量化，并對(duì)量化結(jié)果進(jìn)行描述、分析，從而來(lái)了解目前的研究現(xiàn)狀。本文選取“中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）”刊發(fā)的“計(jì)算思維”相關(guān)期刊文獻(xiàn)作為研究樣本。樣本的獲取方法為：使用“中國(guó)知網(wǎng)”的檢索功能，類別來(lái)源中選擇“期刊”，內(nèi)容檢索條件選擇“關(guān)鍵詞”，并輸入“計(jì)算思維”,同時(shí)以“計(jì)算思維”為主要主題，檢索日期為2021年5月21日，共檢索出1 751篇文獻(xiàn)。

3 確定研究樣本

3.1 2009—2021 年文獻(xiàn)數(shù)量年度分析

文獻(xiàn)數(shù)量年度分布如圖1 所示。從圖1 可知，我國(guó)計(jì)算思維研究是從2009 年開始，歷經(jīng)12 年發(fā)展，2009—2014 年文獻(xiàn)數(shù)量急劇增長(zhǎng)；2015—2017 年文獻(xiàn)數(shù)量有所下降；2017—2019 年文獻(xiàn)數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)；說(shuō)明我國(guó)計(jì)算思維的研究經(jīng)歷了起步期、增長(zhǎng)期和穩(wěn)定期。

圖1 計(jì)算思維研究文獻(xiàn)年度數(shù)量分布

3.2 2009—2021 年文獻(xiàn)涉及學(xué)科分析

文獻(xiàn)涉及學(xué)科分布如圖2 所示。從圖2 可知，計(jì)算思維研究涉及計(jì)算機(jī)、教育和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等20 個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，說(shuō)明目前計(jì)算思維研究的開展范圍比較廣泛，但主要還是集中在高等教育教學(xué)中。

圖2 計(jì)算思維研究學(xué)科分布情況

3.3 本文研究樣本

2017 年普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)，引發(fā)了有關(guān)計(jì)算思維研究熱潮，所以在檢索到的1 771 篇期刊論文中，以2017—2021 年5 月為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，剔除與本研究無(wú)關(guān)的學(xué)科，選擇與本研究有關(guān)的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件及計(jì)算機(jī)應(yīng)用、中等教育、初等教育、教育理論與教育管理和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)6 個(gè)學(xué)科，剩余717 篇文獻(xiàn)作為本研究文獻(xiàn)樣本，主要采用內(nèi)容分析法，從文獻(xiàn)樣本的數(shù)量、文獻(xiàn)研究學(xué)段和高中學(xué)段計(jì)算思維研究方向三個(gè)方面進(jìn)行分析，從而闡述近五年計(jì)算思維研究的進(jìn)展以及高中學(xué)段計(jì)算思維研究現(xiàn)狀。

4 整理數(shù)據(jù)

4.1 計(jì)算思維文獻(xiàn)年度分布

計(jì)算思維在2017—2021 年5 月的文獻(xiàn)分布數(shù)量如圖3 所示。從圖3 可知，有關(guān)計(jì)算思維的文獻(xiàn)數(shù)量在2017—2019 年不斷增加，說(shuō)明越來(lái)越多的學(xué)者和教師開始關(guān)注計(jì)算思維，但在2020 年數(shù)量有所下降，說(shuō)明開展計(jì)算思維研究的熱度在下降。因此可以認(rèn)為，計(jì)算思維的研究經(jīng)過一段較為迅速發(fā)展后，增長(zhǎng)趨勢(shì)有所減弱，目前趨于穩(wěn)定。

圖3 2017—2021 年5 月文獻(xiàn)分布情況

4.2 計(jì)算思維研究學(xué)段分布情況

計(jì)算思維應(yīng)用研究學(xué)段分布情況如圖4 所示。從圖4 可知，當(dāng)前國(guó)內(nèi)計(jì)算思維的應(yīng)用研究主要在高等教育教學(xué)（包括高職和中職）中開展，雖然近五年文獻(xiàn)數(shù)量占比有所下降，但仍是計(jì)算思維研究的主陣地，很可能是受相關(guān)政策導(dǎo)向影響的結(jié)果；在中小學(xué)學(xué)段，近五年有關(guān)計(jì)算思維的文獻(xiàn)數(shù)量急劇增加，說(shuō)明越來(lái)越多的人開始關(guān)注中小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)；在高中學(xué)段，近五年有關(guān)計(jì)算思維的論文數(shù)量也在穩(wěn)定增加，尤其是在2018 年增加幅度最高，這可能是因?yàn)楦咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)2017 年版剛剛頒布的原因，使得眾多學(xué)者和教師開始關(guān)注培養(yǎng)高中學(xué)生計(jì)算思維。

圖4 計(jì)算思維在2017—2021 年應(yīng)用研究學(xué)段分布

4.3 高中學(xué)段計(jì)算思維研究文獻(xiàn)年度分布

高中學(xué)段近五年計(jì)算思維研究文獻(xiàn)數(shù)量分布如圖5 所示。從圖5 可知，從2017—2021 年，有關(guān)計(jì)算思維的文獻(xiàn)數(shù)量在不斷增加，2018 年和2019年數(shù)量最多。

圖5 高中學(xué)段2017—2021 年5 月計(jì)算思維文獻(xiàn)數(shù)量分布

4.4 高中學(xué)段計(jì)算思維研究?jī)?nèi)容分析

近幾年雖然高中學(xué)段研究在穩(wěn)步增加，對(duì)2017—2021 年有關(guān)高中學(xué)段計(jì)算思維研究文獻(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，高中學(xué)段計(jì)算思維研究主要集中在信息技術(shù)課程中，以信息技術(shù)課程為依托，主題主要集中在以計(jì)算思維的視角探討信息技術(shù)課程設(shè)計(jì)開發(fā)、學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略研究和學(xué)生計(jì)算思維評(píng)價(jià)三個(gè)方面，如表1 ～表5 所示。

表1 高中學(xué)段2017 年有關(guān)計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)容分布情況

表2 高中學(xué)段2018 年有關(guān)計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)容分布情況

表3 高中學(xué)段2019 年有關(guān)計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)容分布情況

表4 高中學(xué)段2020 年有關(guān)計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)容分布情況

表5 高中學(xué)段2021 年有關(guān)計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)容分布情況

首先，從文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容分析發(fā)現(xiàn)，目前研究還是以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略為主，說(shuō)明目前大多數(shù)學(xué)者和教師比較關(guān)注如何去培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的能力，計(jì)算思維能力如何在課堂上落地也是目前一線教師迫切需要解決的問題，但在學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)策略研究方面，絕大多數(shù)都是在宏觀層面對(duì)信息技術(shù)課程進(jìn)行分析，從而提出教學(xué)模式和培養(yǎng)策略，而從學(xué)生方面出發(fā)，通過對(duì)學(xué)生具體的問卷調(diào)查，分析學(xué)生計(jì)算思維的現(xiàn)狀，以此為依據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)信息技術(shù)課程，從而提出培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維策略的研究寥寥無(wú)幾，這也為后期進(jìn)行計(jì)算思維研究提供了參考。

其次，在進(jìn)行文獻(xiàn)內(nèi)容分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，還有極少篇幅是以面向計(jì)算思維的高中教師勝任力研究，這也讓我們意識(shí)到在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中，教師起到一個(gè)舉足輕重的作用，教師對(duì)于計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)和理解，以及如何在教學(xué)課堂中落實(shí)計(jì)算思維都會(huì)影響學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，因此在推進(jìn)計(jì)算思維在課堂中落實(shí)時(shí)，教師作為研究對(duì)象也是很有必要的，但在此次文獻(xiàn)內(nèi)容分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，有關(guān)教師方面的研究比較匱乏。

在此次文獻(xiàn)內(nèi)容研究中也發(fā)現(xiàn)，其中只有一篇是在高中化學(xué)課堂中如何培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，這說(shuō)明目前在高中學(xué)段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的渠道過于單一，主要還是以信息技術(shù)課堂為渠道，導(dǎo)致不能全方位地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

5 啟示及建議

近幾年，有關(guān)計(jì)算思維的研究文獻(xiàn)數(shù)量在逐漸增加，但有關(guān)高中學(xué)段的計(jì)算思維研究的數(shù)量還是偏少。因此，在今后的研究中還應(yīng)加大高中學(xué)段計(jì)算思維的研究力度，豐富研究主題，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行研究。

5.1 加強(qiáng)有關(guān)計(jì)算思維的實(shí)證研究

目前，絕大多數(shù)的研究站在宏觀的角度來(lái)分析計(jì)算思維，有理論深度和廣度，但缺乏具體的實(shí)操，這就使得一線教師有理論知識(shí)，但實(shí)際操作缺乏指導(dǎo)，不能很好地在教學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，因此應(yīng)該加強(qiáng)有關(guān)計(jì)算思維的實(shí)證研究，有調(diào)查，有數(shù)據(jù)，更具有說(shuō)服力，也能更好地為一線教師服務(wù)。

5.2 關(guān)注面向計(jì)算思維培養(yǎng)的教師勝任力研究

在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維的過程中，教師有很重要的地位。首先教師要能夠很透徹地理解“什么是計(jì)算思維，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，如何評(píng)價(jià)學(xué)生的計(jì)算思維水平”等內(nèi)容，這些將直接影響計(jì)算思維在課堂的實(shí)施效果，在后續(xù)研究時(shí)，我們應(yīng)該關(guān)注面向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中教師勝任力研究，提高教師的勝任力，保證計(jì)算思維能夠有效地在課堂中落實(shí)。

5.3 整合多學(xué)科、多方位培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的研究

自2017 年高中新課標(biāo)頒布，提出信息技術(shù)學(xué)科四大核心素養(yǎng)，其中，計(jì)算思維被確定為信息技術(shù)課程的學(xué)科核心素養(yǎng)，引發(fā)了有關(guān)計(jì)算思維研究的熱潮，但這些研究?jī)H局限在信息技術(shù)課堂中，導(dǎo)致只有信息技術(shù)課才能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的誤區(qū)形成。應(yīng)該多角度、全方位地培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，拓寬培養(yǎng)計(jì)算思維的途徑，多科教師參與其中，在全校形成一個(gè)良好的培養(yǎng)計(jì)算思維的氛圍。

5.4 加強(qiáng)研究制定有關(guān)計(jì)算思維評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系

目前，國(guó)內(nèi)多位學(xué)者都在研究制定計(jì)算思維評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有頒布統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這是由于各地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)起點(diǎn)參差不齊，很難使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。在今后的研究中，應(yīng)該因地制宜，研究制定符合本地域?qū)W生的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能更好地診斷學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)過程是否有效，是否高效，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

5.5 研究制定本土化計(jì)算思維結(jié)構(gòu)框架內(nèi)容

計(jì)算思維（Computational Thinking）一詞是2006 年3 月由美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊CommunicationsoftheACM雜志上提出的。目前，國(guó)外有關(guān)計(jì)算思維研究的發(fā)展較為成熟，發(fā)布了相應(yīng)的框架內(nèi)容，但照搬直接應(yīng)用到國(guó)內(nèi)的教學(xué)中顯然是不可取的。可以借鑒國(guó)外的計(jì)算思維框架內(nèi)容，結(jié)合我國(guó)國(guó)情以及高中學(xué)段學(xué)生認(rèn)知水平，研究制定本土化的計(jì)算思維框架內(nèi)容，給予一線教師實(shí)操指導(dǎo)，保障計(jì)算思維在教學(xué)中落地，而不是停留在表面。

因此，在今后計(jì)算思維研究的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)本土化計(jì)算思維結(jié)構(gòu)框架內(nèi)容的研究，充實(shí)和豐富計(jì)算思維的框架內(nèi)容，不要讓培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維僅停留在理論層面。