国内外关于计算思维的对比分析

常珞珞

摘 要 随着计算机和互联网的普及，功能强大的计算机使计算思维成为人们认识问题、解决问题的重要工具之一。从几个方面就国内外关于基础教育中培养学生计算思维的情况进行对比分析。

关键词 计算思维；基础教育；计算机

中图分类号：G623.58 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）20-0126-02

1 概述

计算思维这一概念最早是在1996年由麻省理工学院（MIT）的 Seymour Papert教授提出的。之后在2006年3月，美国卡内基·梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授重新定义了计算思维。周教授认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。近几年，部分学者将视线转向基础教育，认为中小学生需要学习计算思维。本文在阅读并梳理了一些国内外文献后，针对以下几个方面进行了对比分析。

2 国内外关于基础教育中的计算思维培养的应用分析

选择使用机器人去培养学生的计算思维 Marina Umaschi

Bers、Louise Flannery等学者认为通过参与基于建构主义的机器人活动，4岁的孩子可以学会一系列概念[1]。他们认为，真实的机器人与计算机编程是相互匹配的，拥有建构主义课程设计的机器人工具可以让幼儿园的孩子们学习计算思维。通过记录幼儿园班级使用机器人的情况，发现幼儿园的教师和孩子们都对机器人编程感兴趣，也能够学会机器人技术、编程以及计算思维。

国内学者龙丽娥在《智造机器人小学S4A个性化课程实验》一文中，提到机器人教育是计算思维培养的关键性载体之一[2]。她认为可以把计算思维应用于信息技术课程，这样可以提升学科的价值以及稳定性。她把计算思维渗透于学者曾祥潘设计的S4A课程并实施了这个课程。在课程实施环节中，学生的兴趣比较浓厚，学习积极性活跃，注意力集中，并接受和理解基于S4A的编程互动实现自己的想法和意图。

使用玩游戏或者游戏化教学去学习计算思维 知名学者Tak Yeon Lee等通过研究指出，十岁的孩子也可以从参与计算思维相关活动中收益[3]。他们认为孩子们可以先通过书面形式去表达他们的困惑，然后通过使用游戏板，最后使用计算机找到他们解决问题的办法。他们根据孩子们玩游戏的兴趣与技能建立了一个游戏系统，用特别的方法帮助孩子们更好地表达算法思维的形式。

美国学者Cagin Kazimoglu等在Learning Programming at the Computational Thinking Level via Digital Game-Play一文中概述了一个创新的游戏模型，它是通过玩数字游戏去学习计算思维[4]。他们设计了一个游戏框架，并分析了这个游戏是如何支持不同的计算思维的概念的，以及这些概念是如何被绘制成建构的程序，去促进学习引导性的计算思维。

国内学者高娇在《基于游戏化教学的计算思维培养研究》一文中也同样提到了把游戏与教学相结合，设计新颖的教学方式去培养学生的计算思维[5]。在思维的相关理论与游戏化教学的相关理论的支撑下，设计了游戏化的教学，把计算思维的相关方法与游戏化的上课内容相结合，如启发式推理、关注点分离和分解解决任务等。

使用编程软件去培养学生的计算思维 Maya Israel等学者认为学生可以通过使用计算机，把自己的思想做成模型，类似于周教授的观点，并把计算机编程作为计算思维的一部分[6]。他们用了跨案例分析去理解计算思维是如何被整合在五年级教学中的。教师先给学生做示范，之后学生开始使用Etoys和Scratch软件程序平台完成任务，结果发现学生享受并受益于计算机编程。

国外学者Sze Yee Lye等发现编程不仅仅是编码，它代表着学生的计算思维，包括利用抽象的计算机科学概念去解决问题[7]。他们分析了27个有效的参与性研究并呈现了通过编程发展计算思维的实验法研究的最新趋势。他们也赞同使用Scratch编程软件，因为学生可以很容易地理解这个编程语言。

国内学者赵兰兰在《运用Scratch软件培养中学生计算思维的研究》一文中，认为可以利用Scratch软件培养中学生计算思维的能力[8]。她从学生的作品中分析学生计算思维的能力，并在这个基础上提出一套测量在Scratch运用中计算思维的测量预评估量规。

3 国内外关于基础教育中进行计算思维培养的比较分析

国内外都选择了机器人去培养学生的计算机思维，由此可见，机器人教学是培养计算思维的一个好的方法。在学习真实的机器人课程中，学生的情感体验也比较相似，都感觉兴趣十分浓厚，能够学会机器人技术，并在此过程中潜移默化地培养了自己的计算思维。不过，国内外在选择学生的角度方面有些许不同。国外选择的是4岁的幼儿园小朋友，而国内选择的是五年级的学生。由于年龄的差异，在接受和理解机器人课程方面也可能是不同的。幼儿园的孩子们更加倾向于学习机器人课程的趣味性，而五年级的学生可以理解机器人编程的相关课程去实现自己的想法和意图。

在美国的两篇文章中，均是通过玩游戏来学习计算思维。Tak Yeon Lee等创建了一个CTArcade的游戏系统，学生可以通过使用清晰的系统界面去完成任务。另一个美国学者Cagin Kazimoglu设计了一个数字游戏模型，在学生利用数字游戏模型学习计算思维的过程中，还了解到如何学会解决问题。

国内的学者并没有设计游戏模型，而是利用了游戏化教学的相关理论，选择的课程是中小学信息技术，用游戏化的教学设计去指导学生学习计算思维的相关内容。

通过比较，发现国内外在利用玩游戏学习计算思维方面是有差别的。国外侧重于直接建立一个可供学生使用的游戏系统或者模型，学生在使用该系统或者模型的过程中，潜移默化地学习了计算思维。在此过程中，教师的作用是引导学生。国内只是使用了游戏化的教学理念，从游戏化的角度去完成教学设计。国内外利用玩游戏去学习计算思维的方法是很可行的，学生很有兴趣通过玩游戏学习。endprint

在国外学者做的研究中，Maya Israel使用了Etoys和Scratch软件程序平台，学生利用这两个平台完成教学任务。Sze Yee Lye使用了Scratch编程软件。国内的学者也使用了Scratch软件。Scratch软件是一款非常适合儿童编程的软件，不懂编程的学生可以很简单地操控这个软件。国内外学者在软件的选择上面基本没有区别。在实际的教学环节中，国内外学者都是对学生的作品进行拍照，然后分析。除了对作品的分析外，美国学者还访谈了教师和课堂观察人员，使研究更加可靠。而国内学者是在课程实施的基础上，提出一套计算思维的测量方法。对于使用软件培养学生的计算思维，国内外都认为Scratch软件是很好的工具，学生均从中受益。

4 总结

通过分析国内外关于基础教育中计算思维的学习与培养的文章，发现国外相对更加重视计算思维，在培养计算思维的方法上面也更加灵活，并且在幼儿园阶段就有涉及到计算思维。在国内，计算思维还没有引起中小学阶段的教学的重视。不过，有部分学者意识到培养中小学生的计算思维十分重要，他们也在实践中做了很多有意义的探索。总体来说，关于在基础教育中培养学生的计算思维的文章还是不多的，希望将来有更多的学者可以关注基础教育中的计算思维。

参考文献

[1]Bers M U， Flannery L， Kazakoff E R， et， al. Computational thinking and tinkering： Exploration of an early childhood robotics curriculum[J].Computers Education，2014，72.

[2]龙丽嫦.“智造机器人”小学S4A个性化课程实验[J].中小学信息技术教育，2014（5）：22-24.

[3]Lee T Y， Mauriello M L， Ahn J， et， al. CTArcade： Computa-tional thinking with games in school age children[J].Interna-tional Journal of Child-Computer Interaction，2014，2（1）：26-33.

[4]Kazimoglu C， Kiernan M， Bacon L， et， al. Learning Programming at the Computational Thinking Level via Digital Game-Play[J].ProcediaComputerScience，2012，9：522-531.

[5]高娇.基于游戏化教学的计算思维培养研究[D].西安：陕西师范大学，2014.

[6]Israel M， Pearson J N， Tapia T， et， al. Supporting all learners in school-wide computational thinking： A cross-case qualitative analysis[J].Computers Education，2015，82：263-279.

[7]Sze Yee Lye， Joyce Hwee Ling Koh. Review on teachingand learning of computational thinking through programming： What is next for K-12？[J].Computers in Human Behavior，2014，41：51-61.

[8]赵兰兰.运用Scratch软件培养中学生计算思维的研究[D].上海：上海师范大学，2013.endprint