基于中国知网文献的计算思维教育研究现状分析
薛 涛
（南京邮电大学，江苏 南京 210023）
摘 要： 文章以“计算思维教育”为关键词，对知网5年内（2014—2018年）的相关文献共154篇，运用内容分析法进行分类和统计。依照年份分布的文章数量、不同主题文章数量以及不同主题的内容分析，展示我国计算思维教育的研究现状，并为以后的教学实践提供一些参考。
关键词： 计算思维；信息技术；内容分析法
计算思维最早由Seymour Papert教授在1996年提出，后在周以真教授的重新解释、补充后，才真正进入大众的视野之中。计算思维是运用计算机科学的基础概念对问题进行求解、系统的设计，人类行为的理解涵盖了计算科学广度的一切思维[1]。计算机思维是：概念化的、是人的而非计算机的、是思想而非人造的[2]。
计算思维不只是应用于计算机技术中的思维模式，还可以运用到任何学科、领域。计算机的发展极大地促进了这种思维的研究和应用，并且在计算机科学和工程研究中获得广泛认可，因此习惯性称之为计算思维[3]。
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近年来，我国的基础教育以及高等教育都在深入推进计算思维能力培养的课题。2012年教育部高教司以计算思维作为关键点的“大学计算机课程改革项目”开始实施，一部分大学率先开展计算思维教育的试验课程改革。2017年，国家新课程标准中将计算思维列为信息技术课程的核心素养之一。
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1 研究过程
本文采用内容分析的研究方法。因此笔者借助国内最大的资源平台—中国知网，作为数据调研的信息来源。检索时间为2014年1月—2019年1月，将关键词设为“计算思维教育”后检索到的154篇文献，作为本文的研究样本。
从图2可以得知，有关计算思维教育实践改革探索的文章占总文章数的17%，计算思维能力培养的方法和策略的文章占总文章数的25%，信息技术课程中的计算思维教育研究的文章占总文章数的51%，其他研究的文章数占总文章的7%。其中信息技术课程中的计算思维教育研究占比最大，为51%，说明当前国内计算思维教育的主要应用场景时在信息技术课程中；其次是计算思维能力培养的方法和策略，占比为25%。
结合图1的历年发文数可以看出，计算思维教育相关研究文章从2014年开始，总体一直呈现上升的趋势，说明国内教育对计算思维教育方面的关注度也在逐年上升。其中，2014—2015年的增长幅度较小，2016—2018年的文章增长幅度则较大。
选取表1中主题总计一栏的数据，对4类主题的文章总数量与全文章的总数量进行对比，绘制得到的4个主题文章的百分占比饼状图，如图2所示。
2 研究内容
2.1 数据整理统计
文章根据主题分类和发表年份两个维度，对154篇文章来进行数据整理、统计，得到关于不同主题文章在不同年份发表数量的统计表格，如表1所示，其中，横向表示年份，竖向表示分类，横行表示同一主题下不同年份的发表文章数量。
文章数量增长幅度的差异是取决于外部和内部两方面的因素的。从外部来看，2014年6月学校计算机工作组（Computing at School Working Group，CAS）深入分析计算思维的定义、核心概念、评估框架等，研制出计算思维培养框架，为中小学的计算思维教育开展提供指导[5]。受到其影响，也开始对计算思维教育的进一步教学探索。从内因来看，2014年12月，教育部全面启动对2004年开始实施的《普通高中课程标准（实验）》修订工作，为计算思维研究提供了新的依据和指导[6]。在2015—2016年的修订中，计算思维被确定为信息技术学科的核心素养之一。这个政策的施行无疑使得众多的专家和学者投身计算思维以及相关主题的研究之中。依据图1中的折线图也可以一看端倪，2016—2017年的计算思维教育的文章数量增幅变大，计算思维的研究热度持续升温。
表1 不同年份不同主题文章数量统计 单位：篇
2.2 数据分析
2.2.1 按不同年份分布的文章总数量分析
根据表1的数据，选择最后一行的年份汇总的数据，分别选择2014—2018年收录文章的总数，绘制文章总数的年份分布折线图，如图1所示。横轴表示年份，纵轴表示文章数量。
图1 文章总数量年度分布
自2006年，周以真教授对计算思维的定义重新解释和定义之后，计算思维才真正在国内外引起诸多学者的关注。计算思维已成为当今时代每个人必备的基本素质和能力，尤其在中小学，信息技术课程是培养计算思维的主要阵地[4]，并且，计算思维教育的发展往往与中小学信息技术课程教学改革结合。
从表1中的数据来看，2014年1月—2019年1月5年，计算思维教育实践改革探索主题文章每年发表数量为5，8，5，15和6篇，总计为39篇；计算思维能力培养的方法和策略主题每年发表数量为9，1，8，10和4篇，总计为32篇；信息技术课程中的计算思维教育研究每年发表数量为4，14，19，13和33篇，总计83篇。
2.2.2 按不同主题分布的文章总数量分析
通过对样文章的阅读，将研究内容进行归类，大致分为以下几类：一是对计算思维教育面临的问题与改革实践的探讨，主要针对在国内的信息技术课程的改革。二是计算思维能力的培养，依据实际教学经验，探索计算思维能力培养的教学方法和策略。三是基于信息技术及计算机课程基础教育中的计算思维教育的应用，主要是在中小学和大学基础计算机课程中，找到适合的教学模式。
图2 各主题文章总数占百分比
除了放任等主观恶意外，这种过失行为大部分在主观上并非严重的行为，之所以对这种行为进行否定评价不纳入容错纠错范畴，主要是考量该种行为造成的恶劣社会后果，在一定程度上从后果往前证明和推断行为人主观上恶劣的社会危害性。
2.2.3 同一主题在不同年度的数量
本次实验选用石墨为细鳞状石墨，有国内专业石墨制品厂家生产，其含碳量在90%-99%之间，能够满足实验需求。实验所用试剂方面选用浓硫酸、高锰酸钾、过氧化氢、浓氯化氢溶液，其具体纯度以图表的形式进行展示，详情见图表1。
选择的数据中剔除掉其他研究的文章，用剩余的3个主题的文章与2014—2018年的数量进行比较，绘制一个折线图，如图3所示。
图3 同一主题不同年度的数量分布
依据图3可以得知，计算思维教育实践改革探索相关文章历年来的波动幅度不大，在2017年迎来了一个高峰。计算思维能力培养的方法和策略相关文章，始终处在稳定的状态，但总体来说该类型和计算思维教育时间改革探索的文章都表现出一定的颓势。信息技术课程中的计算思维教育研究相关文章数量则是在2017—2018年迎来了大幅增长，说明这个主题的研究已成为热点，计算思维教育已从理论和概念理解的研究迈向了进一步的教学实践中。
随着我国城市化发展步伐的逐步加快，人们开始源源不断地涌入城市，使得出行成为了一大难题，一系列交通运输问题随之而来。而城市地铁具有运输量大、速度快、节能、准时等诸多特点，所以近几年来已经成为了城市生活的一种主要出行工具，随着城市地铁线路的设计范围逐渐扩大，同时也拓宽了城市地铁网络系统的搭建范围，因此使得地铁换乘站的建筑设计也成为了当前地铁运输的重点内容，并且实际建筑效果也会对地铁服务质量产生重要影响，因此要致力于研究城市地铁换乘站的建筑设计。为此，本文主要对当前城市地铁换乘存在的问题进行了分析，并对城市地铁换乘站的建筑设计进行了初步探究。
2.3 相关主题文章内容分析
2.3.1 计算思维教育实践改革探索
该主题的文章多是从国际视野出发，通过对国外计算思维的研究会议和教学策略进行解析，并结合国内现状和作者自身的教学经验来探讨我国的计算思维教育该往何处发展，推进实施计算思维教育要理清计算思维本身及其教育的本质内涵。陈鹏等在《如何培养计算思维—基于2006—2016年研究文献及最新国际会议论文》中提到计算思维的培养不等同于程序设计和编程教学，并且现阶段的计算思维教育评测是研究的薄弱环节、是未来研究的重点，我国计算思维的发展还需要国家和相关研究机构给予更多的重视和支持[7]。
靠运动减肥的人，也需要加强力量训练，因为它能增加肌肉质量，而肌肉比脂肪燃烧能消耗更多的热量。切记，减肥者需要防止运动过度，因为身体也是需要休息的，长时间处在重压之下，是不利于减肥和身体健康的。
2.3.2 计算思维能力培养的方法和策略
计算思维能力在当代应该是每个网络时代的人都应当具备的，该主题的相关研究文章从各个年龄层次学生的计算思维能力培养着手，学前儿童到大学生均有涉及。计算思维不仅限于信息技术学科，诸多研究者都希望通过计算机知识的教学来引导学生培养其计算思维的能力。从学习计算机基础知识、程序设计和“互联网+知识”3方面来进行策略的改革[8]，并且该能力的考核要侧重于学生的思考和解决问题的能力，强调过程控制。
2.3.3 “信息技术”课程中的计算思维教育研究
这类文章的研究重点集中在中小学和大学的计算机课程中，利用Scratch，App Inventor等程序语言学习，利用可视化的编程软件，旨在培养学生计算思维的能力，而非单一的编程教学。当前的信息技术课程中计算思维教育还存在一定的问题，如教师专业化水平不足、课堂教学方法陈旧、教学评价体系缺乏和教学经验交流反思缺乏[9]。因此在设计相关课程实验时，需要基于真实情境的问题出发，让学生从基于自然语言的问题情境抽象出计算机能够解决的问题模型，并将问题转化。在测评时，要设计多元的评测系统，不能只注重结果，要注重每个环节中学生的思考，强调过程的控制。
3 结语
计算思维是塑造人和信息技术新关系的基础，计算思维教育则是要让学生获得适应未来社会发展和终身发展能力的关键所在。从2014—2018年的5年文章研究来看，计算思维教育的研究热度在逐年增长，其中以2016年为节点，增长幅度有所上升。各类研究主题中，信息技术课程中的计算思维教育研究是最大的关注点，本文中分类出的另外3个主题研究最终的教学实施都要落实到信息技术课程当中。国内的计算思维教育仍在探索和实验阶段，尚未形成一套效果显著的培养系统，当前计算思维教育的培养要以新修订的课程标准为依据，进行相应教学策略、教学方法的研究。
[参考文献 ]
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[4]张加莎，刘菁.中小学信息技术课程中计算思维研究现状分析[J].中国信息技术教育，2017（12）：43-46.
[5]任友群，隋丰蔚，李锋.数字土著何以可能?—也谈计算思维进入中小学信息技术教育的必要性和可能性[J].中国电化教育，2016（1）：2-8.
[6]杨健.我国中小学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分析[J].中国教育信息化，2017（23）：85-88.
[7]陈鹏，黄荣怀，梁跃，等.如何培养计算思维—基于2006—2016年研究文献及最新国际会议论文[J].现代远程教育研究，2018（1）：98-112.
[8]叶双，叶剑虹，蒋文贤.以培养计算思维为核心的计算机通识教育改革探索[J].佳木斯职业学院学报，2018（7）：414-415.
[9]聂赵育.中小学信息技术课中计算思维的培养策略分析[J].中小学电教，2018（6）：16-19.
Analysis on the present situation of computational thinking education based on Chinese knowledge network literature
Xue Tao
（Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China）
Abstract： Based on the key words of “Computational thinking Education”, this paper classifies and counts a total of 154 articles in the past 5 years (2014-2018) by content analysis. According to the number of articles distributed in the year, the number of articles with different topics and the content analysis of different topics, this paper shows the research status of computational thinking education in China, and provides some references for the teaching practice in the future.
Key words： computational thinking; information technology; content analysis
作者简介： 薛涛（1997— ），男，江苏南通人，硕士研究生；研究方向：计算机教学。