中小学生计算思维教育的调研及思考

丁恺

[摘 要]计算思维是个体运用计算科学的思想方法进行问题解决时产生的思维活动，对培养学生的创新意识和实践能力有重要作用。随着教育信息化程度不断提高，数字化进程不断发展，计算思维教育在信息技术教育教学中也被广为关注。在对计算思维进行概述及对南通市1500名学生进行调研情况分析的基础上，阐述中小学计算思维能力培养的方案，并就在信息技术教育教学中如何进行计算思维能力的培养策略提出相关建议，以期为今后信息技术学科进行计算思维能力的培养提供参考。

[关键词]信息技术课程;科学思维;计算思维;计算思维能力

[中图分类号] G43[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2021）24-0077-02

一、计算思维的概述及调研情况

1.计算思维的含义

计算思维是一种运用计算机科学基本概念求解问题、设计系统和理解人类行为的活动。计算思维不是一门单独的学科，它源于计算机科学，和数学思维、工程思维有非常紧密的关系。计算思维不仅是一种适应于计算机科学的概念和思维，还能提供一种广泛应用于工作、学习、生活中分析问题的视角。计算思维涵盖计算机科学的一系列思维活动，具备计算思维能力的人应具备计算机科学家一样的思考方式，遇到问题时考虑是否把问题公式化;能通过搜集、分析数据理解问题，并分解问题;能去除细节、概括抽象、寻找模式，从而解决同类问题;能制定解决问题的步骤、建立仿真模型，对解法进行测验和调试。计算思维涵盖计算机科学的一系列思维活动，其有以下特点：

（1）计算思维是概念化而非程序化的。

（2）计算思维是人而非计算机的思维方式。

（3）计算思维是数学和工程学的互补与融合。

（4）计算思维是思想而非人造物。

（5）计算思维面向所有人。

2.调研情况内容及汇总

2020年在南通市教育科学研究院的组织下，我们根据计算思维涵盖计算机科学的一系列思维活动的特点，同时按照南通大市各县（市、区）地理位置，采用分层多阶段整体随机抽样方法，对南通市各县（市、区）试点实验学校3～6年级进行随机抽取班级参与调研，选择了以下学生比较常见的一些问题，采用网上问卷的形式，共有1500多人参加了调研。具体调研内容如下：

（1）你听说过计算思维吗？

（2）你认为计算思维是计算机思维还是人的思维？

（3）你觉得信息社会的成员是否需要具备用计算机来解决生活中的问题这种能力呢？

（4）请问你会怎么做1-2+3-4+5-…+100这道题呢？

（5）你觉得计算思维在你的学习生活中是否重要？

（6）交换两瓶墨水。设有两瓶墨水，一瓶是红墨水，一瓶是蓝墨水，现要求把两瓶墨水交换一下，我们该怎么做？

（7）若是遇到疑难问题，你是采用什么办法解决的？

（8）在超市购物时，你选择哪种方法排队付账？

（9）你在日常生活和学习中能够井井有条地同时处理多件事吗？你认为和计算思维思想有关系吗？

（10）你所在学校有没有为学习者开设计算思维训练课程或计算机课程中有没有讲授学科方法知识？

（11）你学过Scratch编程或其他编程软件吗？你在学习编程的过程中感悟到计算思维的思想吗？

通过本次问卷调研，发现南通市中小学生中有52%以上的参测学生听说过计算思维并对计算思维有一定的认知，参加调研测试的学生中有43%以上的学生能认识到计算思维形成对自身的日常生活学习能起到有效的帮助，28%以上的学生认为在日常生活学习中使用计算思维模式可以解决生活中的许多问题，南通市中小学中有60%以上的学校能针对学生开设计算思维训练课程或在信息技术课上进行计算思维能力训练，这些学校有51%的学生能够在学校开展的信息技术教学中感悟到计算思维的思想。

调研发现，在南通市中小学生中仍有37%的学生对计算思维认知模糊，无法理解计算思维的实际作用，并且在中小学信息技术教学活动中参与度低。

二、中小学计算思维能力培养的方案

中小学信息技术教育的教学过程需要计算思维能力的支撑。中小学生只有具备基本的计算思维能力，才能在平时的信息技术教育的教学过程中完成相应的学习任务。同时，也能相应地培养中小学生的计算思维能力。因此，为了更好地在信息技术教育的教学过程中培养学生的计算思维能力，可以通过以下信息技术教育教学过程中的五个步骤来引导学生找出解决方案（具体流程如图所示），每个步骤会在相应程度上锻炼他们的计算思维能力。

三、中小学生计算思维教育的培养策略

南通市中小学信息技术在南通市教育科学研究院的引领下，全市开展了创客教育、STEM 教育等新型课堂教学模式的研究，计算思维的培养模式也面临着新的发展与变革。随着研究的不断深入，中小学计算思维能力的培养和发展就显得尤为重要，笔者认为可以从以下方面着手进行培养和研究。

1.全方位出发，多种途径培养

作为人类科学思维中的组成部分，计算思维的出现早于计算机，虽然需要信息技术课程的专业支持，但是对计算思维的培养决不能被限制于信息技术课程中。创客教育、STEM 教育等先进理念不断涌入大家的视野，笔者认为中小学计算思维的培养应从全方位出发，结合先进的教育理念，将多门学科的知识有机融合，培养学生解决综合应用问题的能力，提高学生的创新能力、运用计算思维解决问题的能力。

2.设置教学情境，打破思维局限

培养中小学计算思维时，不能仅通过机械的概念理论教学来实现。与传统教学相比，情境化的学习更容易从能力的提升上升到思维的养成。在《信息技术课程标准（2017 年版）》先进教育理念的视野下，培养中小学计算思维需要引导中小学生综合运用多门学科知识去发现、解决问题，有目的地创设问题情境，激发情感，培养创造思维，锻炼适应能力。通过体验活动，培养中小学生信息素养和解决实践应用类问题的能力，鼓励其学习、探索与创新。

3.多视角看问题，挖掘问题本质

在信息大爆炸时代，只有认清问题的本質，才能从根本上提高解决问题的效率。《信息技术课程标准（2017 年版）》明确指出：“发展中小学生计算思维时，要让学生在问题解决过程中从多视角看问题的本质，全面考虑有关该问题的相关性知识，在解决方案中要多维度进行评估;要注重培养学生的动手实践能力，使学生在参与的过程中掌握解决问题的方法、发现问题的本质并灵活解决问题。”

4.培养知识迁移能力，注重培养创造力

在学生参与问题解决的过程中，要注重培养灵活解决问题的能力，使其能在复杂系统中从容地应对变化。在新课程理念下发展中小学生计算思维时，要善于突破思维定式，用发散思维修改现有的知识结构，形成新的知识结构，从而有效地接受和灵活运用新知识。通过学科渗透和教学创新培养创造力，运用跨学科知识整合的方式使中小学生突破学科知识的定式，提高创造性思维水平。

总而言之，计算思维能力是指人们运用计算思维方法进行思考的能力。实际上，我们不是培养计算思维（方法），而是通过引导中小学生学习、掌握这种思维方法，有效地将其用于问题的求解，以达到培养计算思维能力之目的。当然，计算思维能力的培养不是一朝一夕就能实现的，需要一个长期的过程，且在这个过程中需要我们不断研究、不断实践、不断积累、不断提高。中小学信息技术学科关于计算思维以及计算思维教育教学的研究和实践才刚刚起步，构建计算思维的信息技术教育教学的教学方法，将随着新一轮课程改革的深入而逐步显现出来，也会随着我们对中小学生计算思维能力的培养而逐步提高对其重要性的认识。

（责编 韦淑红）