基于游戲化教學的計算思維培養的實踐研究

劉靜　呂婷　宋家嘉

摘要：計算思維是當前國際計算機領域廣為關注的重要概念，也是信息技術教育中的研究熱點。計算思維已成為信息時代每個人的必備素養。中小學生作為21世紀的數字土著居民，更需要擁有計算思維，應對未來信息技術迅速變革帶來的挑戰。計算思維能力的提高也將會促進學生的邏輯創新能力的提高。國內對于研究計算思維滯后于國外，對于計算思維評價的實驗研究還不成熟，因此結合2017年，我國教育部頒布的《普通高中信息技術課程標準》，以小學信息技術課為基礎進行計算思維對照班的實踐研究，測評并分析，得出結論提高學生的計算思維。

關鍵詞：計算思維，游戲化教學，信息技術

引言：

祝智庭認為，關注并投入娛教技術研究與應用實踐，是為教育技術開辟了一個新領地，對于促進教育技術學科發展具有重大意義。對于計算思維的抽象等特點，通過游戲化教學的方式來培養學習者的計算思維能力能夠輕松愉快地進行學習，事半功倍。信息技術學科核心素養是學生發展核心素養在信息技術學科具體化與操作化的表述，是學生發展核心素養培養的基礎之一。足見計算思維在基礎教育階段學生核心素養發展中的重要作用，需要首先明晰什么是計算思維。

正文

1.計算思維的核心

計算思維指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動 。發展學生計算思維，提高學生利用信息技術解決實際問題的能力，已成為學校信息技術課程的重要內在價值之一 。當今教育信息化時代，信息技術學科的培養目標不再停留于教會學生使用技術和工具，而是培養學生利用信息技術解決實際問題的能力。

2.國外研究現狀

自從周以真教授闡釋計算思維的定義后，國際計算機科學領域和教育技術領域學者圍繞“計算思維”進行了深入和廣泛的研究。國外關于計算思維培養的研究與實踐不僅涉及大學還包括中小學階段，其中美國、英國、韓國等國家，把計算思維培養的內容加入計算機課程改革計劃中，一些國外學者對中小學學生計算思維的培養進行了深入研究。

美國計算機學科教師協會（CSTA）在 2011 年推出了新版本《計算機課程標準》中，將計算思維作為計算機科學標準的基本主線之一，并給出了分階段設計了計算思維的教學實施方案。

英國非常重視中小學計算思維培養，自 1988 年以來，信息技術課程就一直作為英國中小學生的必修課程，并先后經歷了從信息技術（IT）到信息通信技術（ICT），再到計算（Computing）的變革。

2014 年 9 月，英國教育部引入新的計算機教學大綱。

針對小學生的計算思維教育模型，韓國學者蘇金甲將其分為信息收集階段、執行計算階段、決策形成階段三個階段。韓國學者崔現宗通過分析相關國家文獻以及專業的問卷調查，探究計算思維的定義、學習情境、學習步驟，概括出計算思維培養的13 種學習場景以及三個步驟。

新加坡學者賴思誼在計算思維三維空間理論的基礎上，針對運用程序設計如何有效培養學生計算思維的問題，研究了 27 個案例，并提出有利于培養學生計算思維（計算實踐和計算觀念兩個視角）的途徑。

3.國內研究現狀

國內研究計算思維的有李國杰教授（中國科學院），王亞東教授（哈爾濱工業大學）和何明昕教授（暨南大學）等其它國內大學的教授。他們在探索和研究計算思維方面研究頗深。 作為教育科研重要場所，大學在對計算思維的研究中一直處于前沿。2008 年 10 月，高等教育計算機協會在桂林舉辦了關于計算思維和計算機教育研討。出席這次研討會議主要來自全國各地許多所高校的計算機教育專家們，在會議上，探討計算思維在科技創新與教育教學中的重要作用及其學科思維方法。同年 12 月初，何教授發表題為《學習與計算思維》的講座，闡述了學習與計算思維的關系。 2009 年 7 月，李國杰教授在展望信息技術發展前景時指出：21 世紀將會是興起一場以計算思維（以高性能計算和仿真技術）為特征的信息科學，而信息化科學的突破進展必將會引起一場新的信息技術革命。? 王亞東教授于 2009 年 12 月 27 日在哈爾濱做了《計算與計算思維》的報告。王亞東教授認為可以將計算思維融入到計算機相關專業的課程中，鼓勵大家匯總和研究都有哪些種類的計算思維以及它們的結構特點，這些思維和各門學科課程以及日常生活存在怎樣的關系。

2010 年 3 月，孫凝暉在春季戰略規劃研討會上做了“十二五”規劃報告。他指出，信息社會已經從模擬時代過渡到數字時代，即將進入泛在時代。泛在社會信息無處不在。因此，計算機行業應該抓住機遇，在良好的基礎上做好工作，做好迎接各種挑戰的準備。其次，確定緊急的歷史任務，在新的計算思維的概念下找到正確的方向，以確保計算機處于中國創新體系的領先地位。同年 7 月，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會在西安的會議上發布了《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》，大家必須高度重視計算機基礎課程在教學中的重要性，在進行計算機基礎課程的教學中要把學習者的計算思維技能當作教學活動中的核心培養目標，為以后建設更為完整的信息化課程體系做好準備工作。

4.結論

通過讀碩士論文和期刊，了解了計算思維的發展，以及國內外現狀。作者將在學者的理論基礎上進行實踐研究和評價分析。

1）在游戲化教學中培養計算思維

游戲化教學不僅可以提高學生的學習興趣，而且在玩中學能夠事半功倍。游戲化教學中可以利用人工智能手段，人工智能不能促進教學變革，但其是一種增能、使能和賦能的技術，可以將其轉變為媒體或工具，在教育教學中發揮功效。

2）計算思維試題的選擇

在教學實踐中，使用的計算思維測試題，盡量對于計算思維的評判設有一個固定的標準，進行相關思維能力的評判，經過嚴格的分析并進行驗證進行深入研究。

3）設計好實踐方案

對于傳統教學班和對照實驗班一定分配好各自的任務，通過對比研究，得出結論。

參考文獻

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