我国高中信息技术教学中计算思维培养的现状研究——基于中国知网的文献

蔡丽

宁夏银川市第二中学 银川 750004

1 研究背景

《普通高中信息技术课程标准（2017 年版）》（以下简称新课标）一颁布，高中信息技术课程在课程理念、课程目标、课程结构、课程内容和课程评价等方面就发生了较大的变化。新课标下的高中信息技术的课程以立德树人为理念，以全面提升学生的信息素养为目标，提出信息技术学科四大核心素养为信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任，其中计算思维被确定为信息技术课程的学科核心素养。

目前，计算思维已成为未来科技创新的重要助推力，是培养学生组织能力、逻辑思维能力与问题解决能力的载体之一，更是学生21 世纪自主发展的核心素养之一，对于高中生来说，培养他们的计算思维，信息技术课程是重要途径之一。如何在信息技术课程中有效地培养学生计算思维就成为目前研究的热点问题。为了解我国高中信息技术课堂教学中有关计算思维的研究现状，本文选取计算思维作为研究的主题，通过对中国知网中关于高中信息技术教学中培养学生计算思维的论文进行研究，统计分析我国高中信息技术教学中计算思维研究的现状，希望为今后计算思维培养落实到课堂提供一些参考和建议。

2 研究方法与文献来源

本文采用内容分析的研究方法，以文献作为主要研究对象，对其内容做客观、系统的量化，并对量化结果进行描述、分析，从而来了解目前的研究现状。本文选取“中国知网（CNKI）”刊发的“计算思维”相关期刊文献作为研究样本。样本的获取方法为：使用“中国知网”的检索功能，类别来源中选择“期刊”，内容检索条件选择“关键词”，并输入“计算思维”,同时以“计算思维”为主要主题，检索日期为2021年5月21日，共检索出1 751篇文献。

3 确定研究样本

3.1 2009—2021 年文献数量年度分析

文献数量年度分布如图1 所示。从图1 可知，我国计算思维研究是从2009 年开始，历经12 年发展，2009—2014 年文献数量急剧增长；2015—2017 年文献数量有所下降；2017—2019 年文献数量稳步增长；说明我国计算思维的研究经历了起步期、增长期和稳定期。

图1 计算思维研究文献年度数量分布

3.2 2009—2021 年文献涉及学科分析

文献涉及学科分布如图2 所示。从图2 可知，计算思维研究涉及计算机、教育和互联网技术等20 个学科领域，说明目前计算思维研究的开展范围比较广泛，但主要还是集中在高等教育教学中。

图2 计算思维研究学科分布情况

3.3 本文研究样本

2017 年普通高中信息技术课程标准颁发，引发了有关计算思维研究热潮，所以在检索到的1 771 篇期刊论文中，以2017—2021 年5 月为时间节点，剔除与本研究无关的学科，选择与本研究有关的计算机硬件技术、计算机软件及计算机应用、中等教育、初等教育、教育理论与教育管理和互联网技术6 个学科，剩余717 篇文献作为本研究文献样本，主要采用内容分析法，从文献样本的数量、文献研究学段和高中学段计算思维研究方向三个方面进行分析，从而阐述近五年计算思维研究的进展以及高中学段计算思维研究现状。

4 整理数据

4.1 计算思维文献年度分布

计算思维在2017—2021 年5 月的文献分布数量如图3 所示。从图3 可知，有关计算思维的文献数量在2017—2019 年不断增加，说明越来越多的学者和教师开始关注计算思维，但在2020 年数量有所下降，说明开展计算思维研究的热度在下降。因此可以认为，计算思维的研究经过一段较为迅速发展后，增长趋势有所减弱，目前趋于稳定。

图3 2017—2021 年5 月文献分布情况

4.2 计算思维研究学段分布情况

计算思维应用研究学段分布情况如图4 所示。从图4 可知，当前国内计算思维的应用研究主要在高等教育教学（包括高职和中职）中开展，虽然近五年文献数量占比有所下降，但仍是计算思维研究的主阵地，很可能是受相关政策导向影响的结果；在中小学学段，近五年有关计算思维的文献数量急剧增加，说明越来越多的人开始关注中小学生计算思维的培养；在高中学段，近五年有关计算思维的论文数量也在稳定增加，尤其是在2018 年增加幅度最高，这可能是因为高中信息技术课程标准2017 年版刚刚颁布的原因，使得众多学者和教师开始关注培养高中学生计算思维。

图4 计算思维在2017—2021 年应用研究学段分布

4.3 高中学段计算思维研究文献年度分布

高中学段近五年计算思维研究文献数量分布如图5 所示。从图5 可知，从2017—2021 年，有关计算思维的文献数量在不断增加，2018 年和2019年数量最多。

图5 高中学段2017—2021 年5 月计算思维文献数量分布

4.4 高中学段计算思维研究内容分析

近几年虽然高中学段研究在稳步增加，对2017—2021 年有关高中学段计算思维研究文献的内容进行分析发现，高中学段计算思维研究主要集中在信息技术课程中，以信息技术课程为依托，主题主要集中在以计算思维的视角探讨信息技术课程设计开发、学生计算思维培养的策略研究和学生计算思维评价三个方面，如表1 ～表5 所示。

表1 高中学段2017 年有关计算思维的研究内容分布情况

表2 高中学段2018 年有关计算思维的研究内容分布情况

表3 高中学段2019 年有关计算思维的研究内容分布情况

表4 高中学段2020 年有关计算思维的研究内容分布情况

表5 高中学段2021 年有关计算思维的研究内容分布情况

首先，从文献研究内容分析发现，目前研究还是以培养学生计算思维的策略为主，说明目前大多数学者和教师比较关注如何去培养学生计算思维的能力，计算思维能力如何在课堂上落地也是目前一线教师迫切需要解决的问题，但在学生计算思维培养策略研究方面，绝大多数都是在宏观层面对信息技术课程进行分析，从而提出教学模式和培养策略，而从学生方面出发，通过对学生具体的问卷调查，分析学生计算思维的现状，以此为依据来设计信息技术课程，从而提出培养学生计算思维策略的研究寥寥无几，这也为后期进行计算思维研究提供了参考。

其次，在进行文献内容分析时发现，还有极少篇幅是以面向计算思维的高中教师胜任力研究，这也让我们意识到在培养学生计算思维的过程中，教师起到一个举足轻重的作用，教师对于计算思维的认识和理解，以及如何在教学课堂中落实计算思维都会影响学生计算思维的培养，因此在推进计算思维在课堂中落实时，教师作为研究对象也是很有必要的，但在此次文献内容分析时发现，有关教师方面的研究比较匮乏。

在此次文献内容研究中也发现，其中只有一篇是在高中化学课堂中如何培养学生计算思维，这说明目前在高中学段培养学生计算思维的渠道过于单一，主要还是以信息技术课堂为渠道，导致不能全方位地培养学生的计算思维。

5 启示及建议

近几年，有关计算思维的研究文献数量在逐渐增加，但有关高中学段的计算思维研究的数量还是偏少。因此，在今后的研究中还应加大高中学段计算思维的研究力度，丰富研究主题，可以从以下几个方面来进行研究。

5.1 加强有关计算思维的实证研究

目前，绝大多数的研究站在宏观的角度来分析计算思维，有理论深度和广度，但缺乏具体的实操，这就使得一线教师有理论知识，但实际操作缺乏指导，不能很好地在教学课堂中培养学生的计算思维，因此应该加强有关计算思维的实证研究，有调查，有数据，更具有说服力，也能更好地为一线教师服务。

5.2 关注面向计算思维培养的教师胜任力研究

在培养学生的计算思维的过程中，教师有很重要的地位。首先教师要能够很透彻地理解“什么是计算思维，如何在教学中培养学生的计算思维，如何评价学生的计算思维水平”等内容，这些将直接影响计算思维在课堂的实施效果，在后续研究时，我们应该关注面向计算思维培养的高中教师胜任力研究，提高教师的胜任力，保证计算思维能够有效地在课堂中落实。

5.3 整合多学科、多方位培养学生计算思维的研究

自2017 年高中新课标颁布，提出信息技术学科四大核心素养，其中，计算思维被确定为信息技术课程的学科核心素养，引发了有关计算思维研究的热潮，但这些研究仅局限在信息技术课堂中，导致只有信息技术课才能培养学生计算思维的误区形成。应该多角度、全方位地培养学生计算思维，拓宽培养计算思维的途径，多科教师参与其中，在全校形成一个良好的培养计算思维的氛围。

5.4 加强研究制定有关计算思维评价指标和评价标准体系

目前，国内多位学者都在研究制定计算思维评价指标和评价标准，但目前还没有颁布统一的标准，这是由于各地域经济发展不均衡，学生的信息技术素养起点参差不齐，很难使用统一的标准来衡量。在今后的研究中，应该因地制宜，研究制定符合本地域学生的评价指标和评价标准，这样才能更好地诊断学生计算思维培养过程是否有效，是否高效，这对于培养学生计算思维来说至关重要。

5.5 研究制定本土化计算思维结构框架内容

计算思维（Computational Thinking）一词是2006 年3 月由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威期刊CommunicationsoftheACM杂志上提出的。目前，国外有关计算思维研究的发展较为成熟，发布了相应的框架内容，但照搬直接应用到国内的教学中显然是不可取的。可以借鉴国外的计算思维框架内容，结合我国国情以及高中学段学生认知水平，研究制定本土化的计算思维框架内容，给予一线教师实操指导，保障计算思维在教学中落地，而不是停留在表面。

因此，在今后计算思维研究的过程中，应该加强本土化计算思维结构框架内容的研究，充实和丰富计算思维的框架内容，不要让培养学生计算思维仅停留在理论层面。