基于中國知網文獻的計算思維教育研究現狀分析

薛濤

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

關鍵詞：計算思維;信息技術;內容分析法

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的基礎概念對問題進行求解、系統的設計，人類行為的理解涵蓋了計算科學廣度的一切思維[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]。

計算思維不只是應用于計算機技術中的思維模式，還可以運用到任何學科、領域。計算機的發展極大地促進了這種思維的研究和應用，并且在計算機科學和工程研究中獲得廣泛認可，因此習慣性稱之為計算思維[3]。

近年來，我國的基礎教育以及高等教育都在深入推進計算思維能力培養的課題。2012年教育部高教司以計算思維作為關鍵點的“大學計算機課程改革項目”開始實施，一部分大學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課程的核心素養之一。

1? ? 研究過程

本文采用內容分析的研究方法。因此筆者借助國內最大的資源平臺—中國知網，作為數據調研的信息來源。檢索時間為2014年1月—2019年1月，將關鍵詞設為“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外引起諸多學者的關注。計算思維已成為當今時代每個人必備的基本素質和能力，尤其在中小學，信息技術課程是培養計算思維的主要陣地[4]，并且，計算思維教育的發展往往與中小學信息技術課程教學改革結合。

通過對樣文章的閱讀，將研究內容進行歸類，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，主要針對在國內的信息技術課程的改革。二是計算思維能力的培養，依據實際教學經驗，探索計算思維能力培養的教學方法和策略。三是基于信息技術及計算機課程基礎教育中的計算思維教育的應用，主要是在中小學和大學基礎計算機課程中，找到適合的教學模式。

2? ? 研究內容

2.1? 數據整理統計

文章根據主題分類和發表年份兩個維度，對154篇文章來進行數據整理、統計，得到關于不同主題文章在不同年份發表數量的統計表格，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表文章數量。

從表1中的數據來看，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表數量為5，8，5，15和6篇，總計為39篇;計算思維能力培養的方法和策略主題每年發表數量為9，1，8，10和4篇，總計為32篇;信息技術課程中的計算思維教育研究每年發表數量為4，14，19，13和33篇，總計83篇。

2.2? 數據分析

2.2.1? 按不同年份分布的文章總數量分析

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

結合圖1的歷年發文數可以看出，計算思維教育相關研究文章從2014年開始，總體一直呈現上升的趨勢，說明國內教育對計算思維教育方面的關注度也在逐年上升。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。

文章數量增長幅度的差異是取決于外部和內部兩方面的因素的。從外部來看，2014年6月學校計算機工作組（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框架，為中小學的計算思維教育開展提供指導[5]。受到其影響，也開始對計算思維教育的進一步教學探索。從內因來看，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和指導[6]。在2015—2016年的修訂中，計算思維被確定為信息技術學科的核心素養之一。這個政策的施行無疑使得眾多的專家和學者投身計算思維以及相關主題的研究之中。依據圖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量增幅變大，計算思維的研究熱度持續升溫。

2.2.2? 按不同主題分布的文章總數量分析

選取表1中主題總計一欄的數據，對4類主題的文章總數量與全文章的總數量進行對比，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，有關計算思維教育實踐改革探索的文章占總文章數的17%，計算思維能力培養的方法和策略的文章占總文章數的25%，信息技術課程中的計算思維教育研究的文章占總文章數的51%，其他研究的文章數占總文章的7%。其中信息技術課程中的計算思維教育研究占比最大，為51%，說明當前國內計算思維教育的主要應用場景時在信息技術課程中;其次是計算思維能力培養的方法和策略，占比為25%。

2.2.3? 同一主題在不同年度的數量

選擇的數據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年的數量進行比較，繪制一個折線圖，如圖3所示。

依據圖3可以得知，計算思維教育實踐改革探索相關文章歷年來的波動幅度不大，在2017年迎來了一個高峰。計算思維能力培養的方法和策略相關文章，始終處在穩定的狀態，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出一定的頹勢。信息技術課程中的計算思維教育研究相關文章數量則是在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實踐中。

2.3? 相關主題文章內容分析

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，通過對國外計算思維的研究會議和教學策略進行解析，并結合國內現狀和作者自身的教學經驗來探討我國的計算思維教育該往何處發展，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內涵。陳鵬等在《如何培養計算思維—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不等同于程序設計和編程教學，并且現階段的計算思維教育評測是研究的薄弱環節、是未來研究的重點，我國計算思維的發展還需要國家和相關研究機構給予更多的重視和支持[7]。

2.3.2? 計算思維能力培養的方法和策略

計算思維能力在當代應該是每個網絡時代的人都應當具備的，該主題的相關研究文章從各個年齡層次學生的計算思維能力培養著手，學前兒童到大學生均有涉及。計算思維不僅限于信息技術學科，諸多研究者都希望通過計算機知識的教學來引導學生培養其計算思維的能力。從學習計算機基礎知識、程序設計和“互聯網+知識”3方面來進行策略的改革[8]，并且該能力的考核要側重于學生的思考和解決問題的能力，強調過程控制。

2.3.3? “信息技術”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和大學的計算機課程中，利用Scratch，App Inventor等程序語言學習，利用可視化的編程軟件，旨在培養學生計算思維的能力，而非單一的編程教學。當前的信息技術課程中計算思維教育還存在一定的問題，如教師專業化水平不足、課堂教學方法陳舊、教學評價體系缺乏和教學經驗交流反思缺乏[9]。因此在設計相關課程實驗時，需要基于真實情境的問題出發，讓學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，并將問題轉化。在測評時，要設計多元的評測系統，不能只注重結果，要注重每個環節中學生的思考，強調過程的控制。

3? ? 結語

計算思維是塑造人和信息技術新關系的基礎，計算思維教育則是要讓學生獲得適應未來社會發展和終身發展能力的關鍵所在。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年為節點，增長幅度有所上升。各類研究主題中，信息技術課程中的計算思維教育研究是最大的關注點，本文中分類出的另外3個主題研究最終的教學實施都要落實到信息技術課程當中。國內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系統，當前計算思維教育的培養要以新修訂的課程標準為依據，進行相應教學策略、教學方法的研究。

[參考文獻]

[1]牟琴，譚良.計算思維的研究及其進展[J].計算機科學，2011（3）：10-15，50.

[2]王志強，毛睿，張艷.計算思維導論[M].北京：高等教育出版社，2012（10）：15-17.

[3]李廉.計算思維—概念與挑戰[J].中國大學教學，2012（1）：7-12.

[4]張加莎，劉菁.中小學信息技術課程中計算思維研究現狀分析[J].中國信息技術教育，2017（12）：43-46.

[5]任友群，隋豐蔚，李鋒.數字土著何以可能？—也談計算思維進入中小學信息技術教育的必要性和可能性[J].中國電化教育，2016（1）：2-8.

[6]楊健.我國中小學信息技術教學中計算思維培養的現狀研究—基于中國知網的文獻分析[J].中國教育信息化，2017（23）：85-88.

[7]陳鵬，黃榮懷，梁躍，等.如何培養計算思維—基于2006—2016年研究文獻及最新國際會議論文[J].現代遠程教育研究，2018（1）：98-112.

[8]葉雙，葉劍虹，蔣文賢.以培養計算思維為核心的計算機通識教育改革探索[J].佳木斯職業學院學報，2018（7）：414-415.

[9]聶趙育.中小學信息技術課中計算思維的培養策略分析[J].中小學電教，2018（6）：16-19.

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