計(jì)算思維培養(yǎng)的研究綜述＊

常詠梅，李怡灼

（西北師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

1 引言

美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)教授周以真，2006 年在美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)通訊雜志上提出了計(jì)算思維的概念，周以真教授將計(jì)算思維定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的相關(guān)理念，對(duì)問題進(jìn)行求解的一系列思維活動(dòng)[1]。在計(jì)算思維的概念被提出之后，許多專家學(xué)者也陸續(xù)地跟進(jìn)研究，對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行探討。隨著研究的深入，計(jì)算思維已經(jīng)被越來越多的人重視起來，計(jì)算思維的培養(yǎng)也成為現(xiàn)今關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

本研究采用文獻(xiàn)研究法，對(duì)2006—2021 年之間有關(guān)計(jì)算思維培養(yǎng)的文獻(xiàn)加以分析，探究我國(guó)計(jì)算思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀，并提出針對(duì)性的培養(yǎng)建議，以期望能為計(jì)算思維培養(yǎng)的研究提供一些參考。

2 計(jì)算思維培養(yǎng)的內(nèi)涵

2.1 計(jì)算思維的概念

專家學(xué)者從不同角度出發(fā)對(duì)計(jì)算思維的相關(guān)概念進(jìn)行了多樣化探討。大體來說，學(xué)術(shù)界對(duì)計(jì)算思維的理解主要側(cè)重于解決問題、思維活動(dòng)、實(shí)踐活動(dòng)和創(chuàng)新能力四個(gè)方面。

解決問題。2011 年，國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)聯(lián)合科學(xué)教師協(xié)會(huì)共同將計(jì)算思維定義為問題解決過程。

思維活動(dòng)。思維活動(dòng)的代表人物是周以真教授，他認(rèn)為計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[2]。王飛躍[3]認(rèn)為，從廣義的角度而言，計(jì)算思維是一種基于可計(jì)算手段并以定量方式進(jìn)行的思維過程；狹義的角度而言，計(jì)算思維是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的思維過程。李艷坤等[4]認(rèn)為計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算的科學(xué)方法進(jìn)行問題求解的一種思想活動(dòng)。他們都把計(jì)算思維歸結(jié)為一種思維活動(dòng)。

實(shí)踐活動(dòng)。蔣宗禮[5]認(rèn)為計(jì)算思維是在各類問題的求解中有意識(shí)地使用計(jì)算機(jī)科學(xué)家們采用的思想、方法技術(shù)及工具甚至是環(huán)境，不僅包括思考，還包括更一般的活動(dòng)。王榮良[6]提出計(jì)算思維是經(jīng)歷抽象形式化，構(gòu)造自動(dòng)化的過程。

創(chuàng)新能力。2010 年C9 大學(xué)聯(lián)盟發(fā)布了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，聲明表達(dá)了發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的必要性，以及為國(guó)家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要性[7]。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 版）》在四大核心素養(yǎng)中加入計(jì)算思維，計(jì)算思維已經(jīng)成為學(xué)生所要通過學(xué)習(xí)必備的能力。此標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為具備計(jì)算思維的學(xué)生，具有綜合利用各種資源，并能有效利用計(jì)算機(jī)解決相關(guān)問題的能力[8]。與此同時(shí)，以期通過計(jì)算思維的培養(yǎng)，來發(fā)展人的創(chuàng)新綜合能力。

綜合上述四種觀點(diǎn)，我們可以發(fā)現(xiàn)這四種觀點(diǎn)各有側(cè)重。解決問題更重視計(jì)算思維的問題解決能力，以期通過計(jì)算思維來解決目前的困難，可以說解決問題是使用和發(fā)展計(jì)算思維的目的。而思維活動(dòng)相比于解決問題而言，更強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維是一種過程性思維，強(qiáng)調(diào)在解決問題的過程中，需要思維的參與。實(shí)踐活動(dòng)認(rèn)為計(jì)算思維是一種實(shí)踐活動(dòng)，與其他實(shí)踐活動(dòng)不同的是，計(jì)算思維是人使用計(jì)算機(jī)相關(guān)方法來進(jìn)行的實(shí)踐。創(chuàng)新能力則更側(cè)重于計(jì)算思維對(duì)于學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更關(guān)注計(jì)算思維帶來的結(jié)果。

2.2 計(jì)算思維的培養(yǎng)

“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”中，陳國(guó)良院士出席會(huì)議并作了“計(jì)算思維能力培養(yǎng)研究”的報(bào)告。這次會(huì)議明確提出把“計(jì)算機(jī)思維能力的培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心任務(wù)。最新修訂的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，將計(jì)算思維列為學(xué)生必備的四種基本素養(yǎng)之一。自從計(jì)算思維的概念被提出以來，許多有關(guān)于“計(jì)算思維培養(yǎng)策略”“計(jì)算思維培養(yǎng)模式”“計(jì)算思維培養(yǎng)工具”等也相繼展開。

其中郁曉華[9]對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)進(jìn)行了明確的概念界定，認(rèn)為計(jì)算思維的培養(yǎng)是將計(jì)算機(jī)科學(xué)解決問題的方法和過程擴(kuò)展到其他學(xué)科，進(jìn)而形成計(jì)算化和自動(dòng)化的解決方案，其核心業(yè)務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生如何構(gòu)建目標(biāo)問題域和分解任務(wù)邏輯，抽象為系統(tǒng)方法并由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

3 計(jì)算思維培養(yǎng)的研究歷程分析

本研究以CNKI 數(shù)據(jù)庫中的文獻(xiàn)作為數(shù)據(jù)來源，以“計(jì)算思維培養(yǎng)”以及“計(jì)算思維發(fā)展”作為主題詞進(jìn)行檢索。主要是篩選科學(xué)引文索引（SCI）、工程索引（EI）、中文社會(huì)科學(xué)引文索引（CSSCI）、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫（CSCD）中的期刊以及碩博士論文，并將檢索的時(shí)間跨度設(shè)置為2006—2021年，同時(shí)剔除有關(guān)會(huì)議通知、會(huì)議報(bào)道、期刊征稿等與研究無關(guān)的消息類文獻(xiàn)，以保證選取文獻(xiàn)的科學(xué)性、權(quán)威性和有效性，共篩選出相關(guān)文獻(xiàn)385篇，作為研究樣本進(jìn)行分析，其中包括期刊文獻(xiàn)163篇，碩博士論文222篇。分析結(jié)果如圖1所示。

圖1 計(jì)算思維培養(yǎng)年度發(fā)文量趨勢(shì)圖

由1 圖可以看出，從2010—2021 年，我國(guó)計(jì)算思維培養(yǎng)發(fā)文量的發(fā)展趨勢(shì)可以大致分為初步萌芽、緩慢探索、快速發(fā)展三個(gè)階段。

第一階段為2010—2013 年，每年年度發(fā)文量均少于15篇，這個(gè)時(shí)期為計(jì)算思維培養(yǎng)的初步萌芽時(shí)期。自計(jì)算思維的概念首次被提出后，隨之2009年7月舉辦“九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”會(huì)議，會(huì)議的召開給計(jì)算思維的發(fā)展帶來了轉(zhuǎn)折，會(huì)議的主要內(nèi)容為促進(jìn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的質(zhì)量，同時(shí)將計(jì)算思維作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重點(diǎn)，并提出要發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。本次會(huì)議將計(jì)算思維正式帶入了教育領(lǐng)域，教育領(lǐng)域的學(xué)者們開始關(guān)注計(jì)算思維，并開始重視計(jì)算思維的培養(yǎng)。

第二階段為2014—2017 年，這個(gè)階段是計(jì)算思維培養(yǎng)的緩慢探索階段，這一時(shí)期的年度發(fā)文量維持在30篇以內(nèi)。2014年發(fā)文量的快速增長(zhǎng)，究其原因是2013年發(fā)布的《計(jì)算思維教學(xué)改革宣言》，將計(jì)算思維培養(yǎng)確立為高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)的中心。經(jīng)過第一階段的萌芽時(shí)期，我國(guó)對(duì)于計(jì)算思維的研究熱情高漲，各類高校開始研究探索計(jì)算思維的培養(yǎng)，不僅是計(jì)算機(jī)類的高校，還包括農(nóng)林類高校，文科類院校、化工類院校、軍校等多類型高等院校。

第三階段為快速發(fā)展階段，時(shí)間為2018 年至今，這一時(shí)期是技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，2017 年國(guó)家正式將計(jì)算思維列入新修改的高中課程標(biāo)準(zhǔn)中，隨后計(jì)算思維的培養(yǎng)也成為基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。計(jì)算思維在各個(gè)學(xué)科、各個(gè)學(xué)段的重要性體現(xiàn)了出來。各學(xué)段通過將計(jì)算思維與各種教學(xué)模式相結(jié)合來培養(yǎng)計(jì)算思維。2020 年，計(jì)算思維培養(yǎng)的發(fā)文量達(dá)到了波峰（97 篇）。并經(jīng)CNKI 的可視化分析預(yù)測(cè)，2021年的發(fā)文量將會(huì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。

從計(jì)算思維培養(yǎng)的三階段可以看出，計(jì)算思維的培養(yǎng)經(jīng)歷了從初步萌芽階段的發(fā)文量較少，到緩慢探索階段，對(duì)計(jì)算思維的充分探索是我國(guó)計(jì)算思維發(fā)展的必經(jīng)途徑，是計(jì)算思維培養(yǎng)與高等教育領(lǐng)域融合的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。快速發(fā)展階段是緩慢探索階段的積累，計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅能與高等教育聯(lián)系在一起，在其他教育階段也同樣適用，表明計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)在教育領(lǐng)域占有了舉足輕重的地位。

4 計(jì)算思維培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀分析

綜合研究近十年計(jì)算思維培養(yǎng)有關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)選取的385 篇文獻(xiàn)中，研究者主要是來自高等教育領(lǐng)域的專家學(xué)者、研究生與博士生。雖然也有一線教師注意到了計(jì)算思維的培養(yǎng)，但是一線教師研究者數(shù)量并不是很多。所以，在基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育以及特殊教育領(lǐng)域的一線教師需要充分關(guān)注到計(jì)算思維的培養(yǎng)。

針對(duì)163 篇期刊文獻(xiàn)分析得出結(jié)果，計(jì)算思維的培養(yǎng)目前主要集中在計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域，其關(guān)注度為57.89%；其次是圖書領(lǐng)域，以及軍事領(lǐng)域，而其余的領(lǐng)域相比計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域來說關(guān)注度較少僅為5%左右。所以還需要加強(qiáng)計(jì)算思維與其他學(xué)科、專業(yè)的融合研究，讓更多領(lǐng)域的研究者都關(guān)注計(jì)算思維的培養(yǎng)。

5 計(jì)算思維培養(yǎng)的研究領(lǐng)域分析

針對(duì)與計(jì)算思維培養(yǎng)相關(guān)的163篇期刊文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀、整理分類和特點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)研究有關(guān)計(jì)算思維培養(yǎng)的內(nèi)容逐漸豐富，研究?jī)?nèi)容涉及多個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)分析，目前計(jì)算思維培養(yǎng)研究主要集中在“策略方法研究”“模式模型研究”“編程工具研究”“套裝設(shè)備研究”“輔助資源研究”等五個(gè)領(lǐng)域。

5.1 策略方法研究

目前，計(jì)算思維的相關(guān)培養(yǎng)策略方法研究，可以分為以下四種類型：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)法的應(yīng)用研究

鄭麗坤等[10]提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的過程中結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)思維的方法，以期在高等教育計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。陳杰華等[11]通過改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)法來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在教學(xué)過程中地位的同時(shí)，設(shè)計(jì)出具有創(chuàng)新型、趣味性、有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法充分鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。

（2）案例教學(xué)法的應(yīng)用研究

竇祥國(guó)等[12]認(rèn)為將案例教學(xué)法應(yīng)用到高職C 語言程序教學(xué)中，能夠有效提升高職學(xué)生的計(jì)算思維水平，同時(shí)在二重循環(huán)教學(xué)中引入圖形傳輸案例，能讓學(xué)生通過解決問題來進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。姜洋等[13]在案例教學(xué)的基礎(chǔ)上提出混合式案例教學(xué)法，在案例教學(xué)之前，先進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的講解，讓學(xué)生更好地掌握數(shù)據(jù)處理的常用方法，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（3）互動(dòng)教學(xué)法的應(yīng)用研究

在計(jì)算思維培養(yǎng)的過程中，師生要進(jìn)行充分的互動(dòng)。楊玉芹等[14]通過分析26 位從事小學(xué)機(jī)器人教育的一線教師訪談，提出教師可以通過與學(xué)生進(jìn)行分享交流和口頭鼓勵(lì)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（4）創(chuàng)設(shè)情境法的應(yīng)用研究

鄭茜[15]指出有關(guān)計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與學(xué)生的生活接軌，貼近學(xué)生的實(shí)際生活。王佑鎂等[16]認(rèn)為編程主題應(yīng)生活化，能給學(xué)生留下更加深刻的印象。

可見，計(jì)算思維的培養(yǎng)一定要學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)、案例等親身體驗(yàn)獲得，并且應(yīng)在基于真實(shí)問題解決過程中逐步養(yǎng)成。

5.2 模式模型研究

隨著計(jì)算思維的發(fā)展，計(jì)算思維的相關(guān)培養(yǎng)模式、模型也涌現(xiàn)出來。針對(duì)近年來的文獻(xiàn)研究可把計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式、模型大概分為五類：

（1）項(xiàng)目式教學(xué)模式的應(yīng)用研究

王云等[17]通過分析項(xiàng)目式教學(xué)在計(jì)算思維培養(yǎng)過程中的優(yōu)勢(shì)，提出基于項(xiàng)目式教學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)模式，并將該模式應(yīng)用于“循跡踢球”項(xiàng)目中，體現(xiàn)了該模式的優(yōu)勢(shì)。丁世強(qiáng)等[18]結(jié)合計(jì)算思維能力發(fā)展要素與項(xiàng)目式教學(xué)要素的映射關(guān)系，設(shè)計(jì)了面向計(jì)算思維能力發(fā)展的項(xiàng)目式教學(xué)模式。項(xiàng)目式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實(shí)的情境中學(xué)習(xí)，通過合作交流利用各種工具解決問題，完成任務(wù)。這與計(jì)算思維的培養(yǎng)是充分契合的，把項(xiàng)目式教學(xué)與計(jì)算思維的培養(yǎng)相結(jié)合起來，充分發(fā)揮項(xiàng)目式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，更好地培養(yǎng)計(jì)算思維。

（2）任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的應(yīng)用研究

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)強(qiáng)調(diào)把教學(xué)內(nèi)容與任務(wù)相結(jié)合起來，以學(xué)習(xí)者為中心，學(xué)生通過完成任務(wù)學(xué)習(xí)知識(shí)。牟琴等[19]通過將任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)和教學(xué)模式的特點(diǎn)相結(jié)合，構(gòu)建了基于計(jì)算思維的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模型，在整個(gè)任務(wù)進(jìn)行過程中，教師要用計(jì)算思維的方法去指導(dǎo)學(xué)生，學(xué)生要用計(jì)算思維的方法和思想去完成任務(wù)。基于計(jì)算思維的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模型，可以用在任何學(xué)科的教學(xué)過程中，能夠更好地實(shí)現(xiàn)因材施教。

（3）問題教學(xué)模式的應(yīng)用研究

李賢陽等[20]構(gòu)建了基于計(jì)算思維的問題導(dǎo)學(xué)型教學(xué)模式，把教師和學(xué)生以問題的形式連接起來。張蕾[21]提出面向計(jì)算思維的問題學(xué)習(xí)（WPBL）教學(xué)模式及其數(shù)學(xué)模型，并利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)教學(xué)過程給予指導(dǎo)和把握。兩種模式的共同點(diǎn)是教師基于計(jì)算思維的方法、思想提出合理的問題，同時(shí)用計(jì)算思維的方法來指導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生用正確的態(tài)度回答問題，計(jì)算思維貫穿于整個(gè)問答環(huán)節(jié)。而WPBL教學(xué)模式又比傳統(tǒng)課堂的問題教學(xué)更依賴于技術(shù)平臺(tái)，讓學(xué)生在回答問題的同時(shí)鍛煉了學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維。

（4）游戲類教學(xué)模式的應(yīng)用研究

對(duì)于學(xué)生來說，輕游戲可以成功吸引學(xué)生的注意力，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。牟琴[22]構(gòu)建了程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中“輕游戲”對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模型。曾夏玲[23]針對(duì)職業(yè)教育計(jì)算機(jī)教學(xué)中存在的問題，設(shè)計(jì)了基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的“輕游戲”教學(xué)模式，并通過“漢諾塔游戲”和“猜數(shù)游戲”案例論證了模式的有效性。基于數(shù)字游戲?qū)W習(xí)理論（DGBL），張學(xué)軍等[24]提出了Python 課程中數(shù)字游戲教學(xué)的教學(xué)模式，以培養(yǎng)高中生的計(jì)算思維。并以“打飛機(jī)”游戲進(jìn)行了案例研究，提出該模型的應(yīng)用能提高高中生對(duì)于計(jì)算思維的態(tài)度。

研究發(fā)現(xiàn)目前的幾類培養(yǎng)模式模型中，大多數(shù)采用的研究方法為實(shí)驗(yàn)研究法，都是通過在具體的情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而論證模型的有效性。可見，多樣化的教學(xué)模式只有遵循計(jì)算思維培養(yǎng)的本質(zhì)才可以達(dá)成培養(yǎng)目的。

5.3 編程工具研究

編程工具的有效使用可以促進(jìn)計(jì)算思維的培養(yǎng)。根據(jù)資源的類型大致可以劃分為以下2類：

（1）圖形化編程工具類的應(yīng)用研究

隨著技術(shù)的發(fā)展，多種的圖形化編程工具被研發(fā)出來，圖形化編程工具比起傳統(tǒng)的文本編程工具，具有直觀性、趣味性、可理解性等特點(diǎn)。傅騫等[25]基于北京師范大學(xué)米思齊團(tuán)隊(duì)開發(fā)的Mixly for microPython 圖形化編程工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖形化編程工具能有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，從而促進(jìn)學(xué)生完成更具有創(chuàng)新性的作品。寧可等[26]為探究在信息技術(shù)課堂中使用APP Inventor 教學(xué)，是否促進(jìn)了學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)，提升了學(xué)生課程學(xué)習(xí)興趣。郁曉華等[27]同樣是借助APP Inventor 工具，以“避障”游戲項(xiàng)目展開研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在計(jì)算思維概念、問題解決方面都有提升。基于Scratch 展開教學(xué)活動(dòng)現(xiàn)在已成為當(dāng)下流行趨勢(shì)，孫立會(huì)等[28]設(shè)計(jì)了基于Scratch 的游戲化計(jì)算思維教學(xué)流程，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（2）傳統(tǒng)編程工具類的應(yīng)用研究

李志文[29]基于JAVA 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算思維能力培養(yǎng)，讓學(xué)生通過動(dòng)腦和動(dòng)手學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，利用計(jì)算思維訓(xùn)練，掌握計(jì)算機(jī)各種知識(shí)。通過兩年的改革，學(xué)校藥學(xué)專業(yè)和預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)取得了很好的效果。

傳統(tǒng)編程工具和圖形化編程工具的使用都能夠有效地促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。傳統(tǒng)編程工具的難度較大，較為適合有一定編程基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)。而圖形化編程由于其形象化、趣味化的特點(diǎn)，受到小學(xué)生的歡迎。

5.4 套裝設(shè)備研究

在近些年的計(jì)算思維培養(yǎng)中，涌現(xiàn)出許多新穎的編程套件，受到了廣大學(xué)習(xí)者的歡迎。目前實(shí)體的套裝設(shè)備有兩種類型。

（1）實(shí)體編程類的應(yīng)用研究

實(shí)體編程是基于真實(shí)世界的物化編程方法，為兒童之后適應(yīng)圖形化編程提供過渡。目前常用的實(shí)體編程工具有KIBO、Cubetto、Mabot、Aieggy、Botley、Matatalab、KUBO 等，各種實(shí)體編程工具都具有其不同特征與功能。

（2）不插電編程類的應(yīng)用研究

不插電編程過程中脫離了計(jì)算機(jī)的限制，教師可以使用卡片、繩子、筆等工具或是游戲等一系列有邏輯的活動(dòng)或任務(wù)來展現(xiàn)編程的思維。

實(shí)體編程類設(shè)備和不插電編程類設(shè)備的適用人群為低齡兒童，對(duì)于低齡兒童來說長(zhǎng)時(shí)間接觸電子設(shè)備和屏幕，會(huì)對(duì)視力造成一定的損傷。而套裝設(shè)備的使用可以有效解決這一問題，把編程實(shí)體化，兒童不再需要代碼和屏幕也可以培養(yǎng)和鍛煉計(jì)算思維。

5.5 輔助資源研究

在培養(yǎng)計(jì)算思維的過程中，適當(dāng)利用輔助資源可以促進(jìn)計(jì)算思維的培養(yǎng)。主要可分為以下3類：

（1）微課資源類的應(yīng)用研究

作為一種教學(xué)資源，微課得到了廣泛的應(yīng)用。莊小云[30]提出使用微課來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。王海艷等[31]近些年把微課教學(xué)模式與計(jì)算思維聯(lián)系起來，并在南京郵電大學(xué)展開研究，目前研究已取得顯著成效。微課是一種方便、快捷的資源，通過使用微課作為輔助資源來培養(yǎng)計(jì)算思維，能提升計(jì)算思維培養(yǎng)的效率。

（2）資源網(wǎng)站類的應(yīng)用研究

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，各類資源和網(wǎng)站層出不窮。高敬陽等[32]提出可以針對(duì)學(xué)生提供不同的教學(xué)內(nèi)容，并把歸類形成的教學(xué)資源放在資源網(wǎng)站，便于學(xué)生獲取資源。同時(shí)資源網(wǎng)站可以提供自主答疑，學(xué)生可以通過網(wǎng)站資源得到自己想要的答案。

（3）流程圖類的應(yīng)用研究

郁曉華等[33]用流程圖形式化抽象的計(jì)算思維過程，從而清晰地展示了有效解決問題的詳細(xì)分解和過程演繹。流程圖可用作評(píng)估工具考察學(xué)習(xí)者解決問題的思維過程，同時(shí)使用流程圖組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步顯示，學(xué)生的計(jì)算思維在流程圖的支持下得到了有效提升。

學(xué)會(huì)恰當(dāng)運(yùn)用微課資源類、資源網(wǎng)站類、流程圖類等輔助資源，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效促進(jìn)計(jì)算思維的培養(yǎng)。并且隨著技術(shù)的推陳出新，將會(huì)有更多的輔助資源產(chǎn)生并應(yīng)用于計(jì)算思維的培養(yǎng)中。

6 計(jì)算思維培養(yǎng)的建議

6.1 充實(shí)計(jì)算思維培養(yǎng)的研究團(tuán)隊(duì)，帶動(dòng)基礎(chǔ)教育教師參與研究工作

研究分析發(fā)現(xiàn)計(jì)算思維的研究者團(tuán)隊(duì)，大多都集中在高等教育領(lǐng)域，而高等教育領(lǐng)域的學(xué)者存在對(duì)基礎(chǔ)教育的學(xué)情把握不準(zhǔn)確和研究缺乏實(shí)踐檢驗(yàn)的問題。基礎(chǔ)教育教師扎根教學(xué)一線、了解課堂、熟悉學(xué)情，所以高校研究者應(yīng)該帶動(dòng)基礎(chǔ)教育教師開展合作研究，使得計(jì)算思維的培養(yǎng)研究既有理論依據(jù)又有實(shí)踐檢驗(yàn)，這樣的研究可供參考性也更強(qiáng)。同時(shí)，新時(shí)代的教師也要意識(shí)到提升自己的教師素養(yǎng)，不僅需要教學(xué)，同時(shí)也要學(xué)會(huì)進(jìn)行教學(xué)研究。

6.2 拓寬計(jì)算思維培養(yǎng)的研究領(lǐng)域，加強(qiáng)各學(xué)科與計(jì)算思維培養(yǎng)的融合

涉及如何培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維最多的學(xué)科就是計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科。近些年科技發(fā)展速度加快，各種新科技層出不窮，計(jì)算機(jī)學(xué)科可以說與國(guó)家未來的發(fā)展緊密相連，在計(jì)算機(jī)學(xué)科中強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的培養(yǎng)是十分重要的。但是其他學(xué)科也是不可忽略的，我們需要認(rèn)識(shí)到，計(jì)算思維并不只是計(jì)算機(jī)教育的專屬，它是具有普適性的，它可以與任何學(xué)科、任何專業(yè)相聯(lián)系起來。將計(jì)算思維培養(yǎng)與各專業(yè)、各學(xué)科融合起來，在學(xué)習(xí)各學(xué)科知識(shí)的過程中，同時(shí)培養(yǎng)計(jì)算思維。

6.3 拓展計(jì)算思維培養(yǎng)的研究范圍，注重計(jì)算思維的培養(yǎng)全面落實(shí)

計(jì)算思維的培養(yǎng)主要集中在高等教育階段，基礎(chǔ)教育階段和幼兒階段的關(guān)注度也比較高，但職業(yè)教育階段、特殊教育階段的研究卻很少。已有研究在幼兒階段培養(yǎng)計(jì)算思維，這是一個(gè)突破，幼兒階段對(duì)孩子進(jìn)行較早的鍛煉，讓幼兒在生長(zhǎng)早期就接觸到計(jì)算思維，為后續(xù)的發(fā)展奠定一個(gè)基礎(chǔ)。而基礎(chǔ)教育階段是知識(shí)增長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，也是人精神最飽滿的時(shí)期，計(jì)算思維的培養(yǎng)可以充分促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。因此，基礎(chǔ)教育階段的計(jì)算思維培養(yǎng)是十分重要的。職業(yè)教育是以培養(yǎng)學(xué)生的各種實(shí)用技能為目的的教育。而計(jì)算思維作為智能時(shí)代的重要思維方式，可以讓職業(yè)院校學(xué)生用現(xiàn)代化的思維、方法、態(tài)度去考慮問題，解決問題。所以，職業(yè)教育中對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)也是不可或缺的。特殊教育一直是我國(guó)備受關(guān)注的團(tuán)體，牟遠(yuǎn)明[34]提出針對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革中對(duì)高職聽障生進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)，使聽障生在現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)基本操作技能的同時(shí)，初步具備以計(jì)算思維進(jìn)行問題思考求解的能力，為后續(xù)的特殊教育中計(jì)算思維培養(yǎng)研究提供了參考。

6.4 充實(shí)計(jì)算思維培養(yǎng)的研究?jī)?nèi)容，匯聚計(jì)算思維培養(yǎng)的參考案例

各種與編程有關(guān)的軟件、平臺(tái)近些年都紛紛涌現(xiàn)出來。這些軟件和平臺(tái)都各有優(yōu)勢(shì)，那么如何基于各種軟件和平臺(tái)為計(jì)算思維的培養(yǎng)提供幫助，還需要進(jìn)行大量的研究。目前，有關(guān)計(jì)算思維模型的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)研究方法。那么可否加入更多的研究方法，來確保研究的多樣性、可靠性、準(zhǔn)確性。資源網(wǎng)站、流程圖、微課資源可支持計(jì)算思維的培養(yǎng)，但是與之相關(guān)的計(jì)算思維培養(yǎng)研究還不是很多。總之，計(jì)算思維的培養(yǎng)研究還有待從研究方法、研究場(chǎng)域、研究對(duì)象等方面充實(shí)研究?jī)?nèi)容。

7 結(jié)語

計(jì)算思維培養(yǎng)是當(dāng)前有關(guān)計(jì)算思維的熱點(diǎn)之一。目前，我國(guó)計(jì)算思維的培養(yǎng)已處于快速發(fā)展階段，但是在研究過程中還是存在著許多的問題，在現(xiàn)今科技飛速發(fā)展的階段，如何做好計(jì)算思維的培養(yǎng)工作，還需要進(jìn)一步的研究和探討。