我國高中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

蔡麗

寧夏銀川市第二中學 銀川 750004

1 研究背景

《普通高中信息技術課程標準（2017 年版）》（以下簡稱新課標）一頒布，高中信息技術課程在課程理念、課程目標、課程結構、課程內容和課程評價等方面就發生了較大的變化。新課標下的高中信息技術的課程以立德樹人為理念，以全面提升學生的信息素養為目標，提出信息技術學科四大核心素養為信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任，其中計算思維被確定為信息技術課程的學科核心素養。

目前，計算思維已成為未來科技創新的重要助推力，是培養學生組織能力、邏輯思維能力與問題解決能力的載體之一，更是學生21 世紀自主發展的核心素養之一，對于高中生來說，培養他們的計算思維，信息技術課程是重要途徑之一。如何在信息技術課程中有效地培養學生計算思維就成為目前研究的熱點問題。為了解我國高中信息技術課堂教學中有關計算思維的研究現狀，本文選取計算思維作為研究的主題，通過對中國知網中關于高中信息技術教學中培養學生計算思維的論文進行研究，統計分析我國高中信息技術教學中計算思維研究的現狀，希望為今后計算思維培養落實到課堂提供一些參考和建議。

2 研究方法與文獻來源

本文采用內容分析的研究方法，以文獻作為主要研究對象，對其內容做客觀、系統的量化，并對量化結果進行描述、分析，從而來了解目前的研究現狀。本文選取“中國知網（CNKI）”刊發的“計算思維”相關期刊文獻作為研究樣本。樣本的獲取方法為：使用“中國知網”的檢索功能，類別來源中選擇“期刊”，內容檢索條件選擇“關鍵詞”，并輸入“計算思維”,同時以“計算思維”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。

3 確定研究樣本

3.1 2009—2021 年文獻數量年度分析

文獻數量年度分布如圖1 所示。從圖1 可知，我國計算思維研究是從2009 年開始，歷經12 年發展，2009—2014 年文獻數量急劇增長；2015—2017 年文獻數量有所下降；2017—2019 年文獻數量穩步增長；說明我國計算思維的研究經歷了起步期、增長期和穩定期。

圖1 計算思維研究文獻年度數量分布

3.2 2009—2021 年文獻涉及學科分析

文獻涉及學科分布如圖2 所示。從圖2 可知，計算思維研究涉及計算機、教育和互聯網技術等20 個學科領域，說明目前計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中。

圖2 計算思維研究學科分布情況

3.3 本文研究樣本

2017 年普通高中信息技術課程標準頒發，引發了有關計算思維研究熱潮，所以在檢索到的1 771 篇期刊論文中，以2017—2021 年5 月為時間節點，剔除與本研究無關的學科，選擇與本研究有關的計算機硬件技術、計算機軟件及計算機應用、中等教育、初等教育、教育理論與教育管理和互聯網技術6 個學科，剩余717 篇文獻作為本研究文獻樣本，主要采用內容分析法，從文獻樣本的數量、文獻研究學段和高中學段計算思維研究方向三個方面進行分析，從而闡述近五年計算思維研究的進展以及高中學段計算思維研究現狀。

4 整理數據

4.1 計算思維文獻年度分布

計算思維在2017—2021 年5 月的文獻分布數量如圖3 所示。從圖3 可知，有關計算思維的文獻數量在2017—2019 年不斷增加，說明越來越多的學者和教師開始關注計算思維，但在2020 年數量有所下降，說明開展計算思維研究的熱度在下降。因此可以認為，計算思維的研究經過一段較為迅速發展后，增長趨勢有所減弱，目前趨于穩定。

圖3 2017—2021 年5 月文獻分布情況

4.2 計算思維研究學段分布情況

計算思維應用研究學段分布情況如圖4 所示。從圖4 可知，當前國內計算思維的應用研究主要在高等教育教學（包括高職和中職）中開展，雖然近五年文獻數量占比有所下降，但仍是計算思維研究的主陣地，很可能是受相關政策導向影響的結果；在中小學學段，近五年有關計算思維的文獻數量急劇增加，說明越來越多的人開始關注中小學生計算思維的培養；在高中學段，近五年有關計算思維的論文數量也在穩定增加，尤其是在2018 年增加幅度最高，這可能是因為高中信息技術課程標準2017 年版剛剛頒布的原因，使得眾多學者和教師開始關注培養高中學生計算思維。

圖4 計算思維在2017—2021 年應用研究學段分布

4.3 高中學段計算思維研究文獻年度分布

高中學段近五年計算思維研究文獻數量分布如圖5 所示。從圖5 可知，從2017—2021 年，有關計算思維的文獻數量在不斷增加，2018 年和2019年數量最多。

圖5 高中學段2017—2021 年5 月計算思維文獻數量分布

4.4 高中學段計算思維研究內容分析

近幾年雖然高中學段研究在穩步增加，對2017—2021 年有關高中學段計算思維研究文獻的內容進行分析發現，高中學段計算思維研究主要集中在信息技術課程中，以信息技術課程為依托，主題主要集中在以計算思維的視角探討信息技術課程設計開發、學生計算思維培養的策略研究和學生計算思維評價三個方面，如表1 ～表5 所示。

表1 高中學段2017 年有關計算思維的研究內容分布情況

表2 高中學段2018 年有關計算思維的研究內容分布情況

表3 高中學段2019 年有關計算思維的研究內容分布情況

表4 高中學段2020 年有關計算思維的研究內容分布情況

表5 高中學段2021 年有關計算思維的研究內容分布情況

首先，從文獻研究內容分析發現，目前研究還是以培養學生計算思維的策略為主，說明目前大多數學者和教師比較關注如何去培養學生計算思維的能力，計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，但在學生計算思維培養策略研究方面，絕大多數都是在宏觀層面對信息技術課程進行分析，從而提出教學模式和培養策略，而從學生方面出發，通過對學生具體的問卷調查，分析學生計算思維的現狀，以此為依據來設計信息技術課程，從而提出培養學生計算思維策略的研究寥寥無幾，這也為后期進行計算思維研究提供了參考。

其次，在進行文獻內容分析時發現，還有極少篇幅是以面向計算思維的高中教師勝任力研究，這也讓我們意識到在培養學生計算思維的過程中，教師起到一個舉足輕重的作用，教師對于計算思維的認識和理解，以及如何在教學課堂中落實計算思維都會影響學生計算思維的培養，因此在推進計算思維在課堂中落實時，教師作為研究對象也是很有必要的，但在此次文獻內容分析時發現，有關教師方面的研究比較匱乏。

在此次文獻內容研究中也發現，其中只有一篇是在高中化學課堂中如何培養學生計算思維，這說明目前在高中學段培養學生計算思維的渠道過于單一，主要還是以信息技術課堂為渠道，導致不能全方位地培養學生的計算思維。

5 啟示及建議

近幾年，有關計算思維的研究文獻數量在逐漸增加，但有關高中學段的計算思維研究的數量還是偏少。因此，在今后的研究中還應加大高中學段計算思維的研究力度，豐富研究主題，可以從以下幾個方面來進行研究。

5.1 加強有關計算思維的實證研究

目前，絕大多數的研究站在宏觀的角度來分析計算思維，有理論深度和廣度，但缺乏具體的實操，這就使得一線教師有理論知識，但實際操作缺乏指導，不能很好地在教學課堂中培養學生的計算思維，因此應該加強有關計算思維的實證研究，有調查，有數據，更具有說服力，也能更好地為一線教師服務。

5.2 關注面向計算思維培養的教師勝任力研究

在培養學生的計算思維的過程中，教師有很重要的地位。首先教師要能夠很透徹地理解“什么是計算思維，如何在教學中培養學生的計算思維，如何評價學生的計算思維水平”等內容，這些將直接影響計算思維在課堂的實施效果，在后續研究時，我們應該關注面向計算思維培養的高中教師勝任力研究，提高教師的勝任力，保證計算思維能夠有效地在課堂中落實。

5.3 整合多學科、多方位培養學生計算思維的研究

自2017 年高中新課標頒布，提出信息技術學科四大核心素養，其中，計算思維被確定為信息技術課程的學科核心素養，引發了有關計算思維研究的熱潮，但這些研究僅局限在信息技術課堂中，導致只有信息技術課才能培養學生計算思維的誤區形成。應該多角度、全方位地培養學生計算思維，拓寬培養計算思維的途徑，多科教師參與其中，在全校形成一個良好的培養計算思維的氛圍。

5.4 加強研究制定有關計算思維評價指標和評價標準體系

目前，國內多位學者都在研究制定計算思維評價指標和評價標準，但目前還沒有頒布統一的標準，這是由于各地域經濟發展不均衡，學生的信息技術素養起點參差不齊，很難使用統一的標準來衡量。在今后的研究中，應該因地制宜，研究制定符合本地域學生的評價指標和評價標準，這樣才能更好地診斷學生計算思維培養過程是否有效，是否高效，這對于培養學生計算思維來說至關重要。

5.5 研究制定本土化計算思維結構框架內容

計算思維（Computational Thinking）一詞是2006 年3 月由美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授在美國計算機權威期刊CommunicationsoftheACM雜志上提出的。目前，國外有關計算思維研究的發展較為成熟，發布了相應的框架內容，但照搬直接應用到國內的教學中顯然是不可取的。可以借鑒國外的計算思維框架內容，結合我國國情以及高中學段學生認知水平，研究制定本土化的計算思維框架內容，給予一線教師實操指導，保障計算思維在教學中落地，而不是停留在表面。

因此，在今后計算思維研究的過程中，應該加強本土化計算思維結構框架內容的研究，充實和豐富計算思維的框架內容，不要讓培養學生計算思維僅停留在理論層面。