中小学生计算思维能力的培养策略
王 琦 管 秀 王文秋
（江南大学人文学院 江苏·无锡 214122）
摘 要 在21世纪，计算思维被列为人才培养重要部分，教师在其培养中占据重要地位。我国近年来才将计算思维纳入到中小学教育培养中，教师的能力难以满足计算思维培养的需求。通过阅读大量文献，发现在计算思维培养中教师的教学活动设计能力、评价设计能力与自身计算思维方面有所欠缺。针对以上问题，本文从教学实践的角度出发，归纳总结了具体有效的策略，例如，设置梯度编程任务，解构计算思维过程，以及完善教师培训制度等。
关键词 计算思维培养 中小学 教师能力
0 引言
2017年《地平线报告（基础教育版）》中提出培养中小学生的计算思维是21世纪的一个重要课题，教师作为计算思维培养中坚力量，应具备的能力是值得探究的。本文从目前计算思维在全球的发展现状及各种实践方面收集、筛选、整理文献，从中找到提升我国中小学教师培养学生计算思维能力的策略。
1998年8月28日，是恒生指数期货8月合约的结算日，国际炒家们手里有大批期货单子到期必须出手。若当天股市、汇市能稳定在高位或继续向上突破，炒家们将损失数亿甚至10多亿美元的血本，反之港府之前投入的数百亿港元就等于扔进了大海。上午10点交易开始后，成交额开始大幅上升，无论有多少抛售，香港政府都照单全收。随着下午4点整的钟声响起，显示屏上不断跳动的恒指、期指、成交金额最终分别锁定在7829点、7851点和790亿三个数字上，创下了香港市场单日最高交易纪录。曾荫权随即宣布：在打击国际炒家、保卫香港股市和港币的战斗中，香港政府已经获胜。
文献[7]分析了大佛寺煤矿热逆流换向反应器系统的运行特性，包括27 h的预热过程(将床层中心温度加热至1 000 ℃)及9 h的床层温度分布调整过程(调整床层温度至稳定运行态相似的分布规律)。该反应器系统在稳定态运行时可回收用于发电的热能占甲烷反应热比例为31.61%～46.82%，自维持平衡的最低甲烷体积分数低于0.25%，并推荐系统运行于1%的体积分数。
1 计算思维概述
计算思维最早由周以真教授2006年提出界定：“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”。我国学者在2017年高中信息技术课程标准中对其定义，强调计算思维的培养能达到思维能力的培养，从而将计算机学科的问题解决方式与过程提炼融合，帮助人们快速有效解决问题。
各国都对计算思维进行了研究。英国首先对计算思维进行研究，英国教育部规定自2014年秋起K-12学生按年级学习计算机科学，从抽象和编程维度进行对计算思维的培养。美国在2016年《CSTAK-12计算机科学临时标准》规定了一整套K-12计算即科学课程核心学习目标。
目前，教师在培养学生计算思维时将计算思维培养与编程教学混淆。周以真强调的计算思维特征之一是概念化并非程序化，计算思维关注于问题解决方案的形成。培养学生像计算机科学家那样去思考问题是计算思维培养的宗旨。教师应着重引导学生体验“程序驱动”的技术工具应用情境，感受计算方法，在程序设计过程中内化为普适性的思维方式。因此，教师应重视活动情境安排来锻炼学生思维方式。
教师应当端正计算思维评价的观念，评价应包括计算机知识及技能测试，学生在解决问题时展现出的计算思维。课程的评价维度应含创意构想、资源搜集、计算思维以及合作交流的能力等。计算思维应与更多学科融合能帮助学生更好地完成学习任务。教师在进行设计提升学生计算思维的课程时，应将计算思维作为课程目标之一，并进行交流分享活动或评价，这种及时性反馈利于学生提升计算思维。
2 在中国中小学教师培养学生计算思维中能力的欠缺
2.1 教师缺乏融合计算思维的教学活动设计能力
中小学教师自身缺乏计算思维能力导致计算思维的培养效果欠佳。Yadav等人指出很多信息技术教师虽修读过计算机课程，但对编程环境不熟悉，欠缺专业素养（Yadavetal.，2014）。基于编程的计算思维培养模式是主要教学方式之一，教师要教会学生编写程序、评价优化程序并利用程序来解决问题。Saeli等人提出，对教师计算思维的评价包括对编程内容的理解、如何把内容传递给学生、促进学生理解和应用。中国中小学教师显然未达到该要求。
宋代是一个士大夫文化非常发达的时代，古琴作为士大夫阶层的重要乐器在这一时期获得了普遍的流行，他们诗中也经常出现“琴”。目前，虽然学界对宋代古琴文化与文人、文学之间的关系进行的研究已经比较多，但陆游作为宋诗中出现“琴”字样最多的诗人，其诗中大量的“古琴”书写并未得到研究者的重视。因此，本文以陆游诗中的“古琴”书写作为研究对象，探究陆游对古琴及古琴文化的认识。
2.2 教师缺乏设计能促进计算思维提升的评价活动的能力
教学活动的设计直接影响教学效果，教师可抛锚式引导学生在情境中提出观点和解决方案，在“老问题”、“新方法”中递归引导学生运用计算思维创新性解决问题。此外也可通过问题驱动、项目式学习、创新性问题引导学生主动地解决问题，培养意识、方法和能力。教师也可设置梯度编程任务，实现编程与计算思维的双重培养。教师可采用注点分离（SOC）方法把庞大复杂的问题转化为小问题。给学生可“跳一跳”就能完成的小问题，逐步引导解决大问题。
2.3 教师计算思维能力短缺
教师缺乏计算思维培养的创新教学模式和课堂活动，不懂如何针对任务设计使学生死牢和学习、何种方法能引导学生在教师的帮助下找到解决问题的入口及有用的信息。
同时，教师应意识到教学活动是师生共同的研究活动。教师授课模拟“精化后”的、更理性的知识发现过程，而非将知识的结果直接呈现，学生要了解背后的道理。通过再现“知识的发现过程中大师的创新思维”来启发学生，学习思想、方法，最终实现计算思维的培养提升。
3 提升中小学教师培养学生计算思维能力的策略
3.1 提升教师改善融合计算思维的教学活动设计的能力
中小学的教师从意识层面到实践层面均缺乏计算思维评价的设计能力。教师普遍认为计算思维的培养与本学科间没有相关性，缺乏计算思维评价能力。目前，在中小学教师对学生计算思维的培养过程中，教师对计算思维的评价意识方面存在不足，常认为计算思维的评价基于计算机相关知识和编程能力，缺乏有效的评价方式。而且现有的计算思维的评价案例较少，教师难以获取经验。其评价形式较为单一，难以对学生在学习过程中计算思维的发展进行评价。
教师对计算思维的理解不够且由于传统的思维惯性，教师在教学过程中重点仍是知识点的传授，而非思维方式的培养。此外，国内计算思维教育与研究人才欠缺，教师跨学科教育能力薄弱，[13]教学实践缺乏理论性与对应性。中小学教师多是单一学科背景缺乏跨学科的知识储备与思维能力。
2.广西与东盟国家贸易方式分析。广西与东盟国家跨境贸易总体平稳增长，贸易方式也呈现多样化，目前广西与东盟国家主要贸易有一般贸易、进料加工贸易、边境贸易、其他贸易等。从图2看，2012～2015年广西与东盟国家边境贸易总量持续增长，最大规模达170亿美元，占广西与东盟国家进出口贸易额比率连续保持在70%以上，2016年略有下降，占比67.87%。占比上看，广西与东盟国家贸易方式极不均衡，出现“一枝独秀”情况，一般贸易、进料加工贸易、其他贸易合计占比仅有30%左右。这种贸易方式，不利于广西与非边境东盟国家跨境贸易的优化与深化。
3.2 应提升教师设计对学生计算思维评价活动的能力
亚洲中韩国是发展早且研究多的国家，2012年的小学教师职前培训中增加了计算思维的内容。在我国的香港和台湾，计算思维的培养与发展较为前沿，对课程设置等方面的研究。国内的计算思维的研究集中于理论和大学教学，对中小学教师在计算思维培养方面研究欠缺。
在设计评价活动的过程中教师应通过班级分享、项目竞赛等引导学生解构计算思维的形成。通过竞争性活动调动学生积极性，更为深入地了解同伴在面临相似问题时的策略，以促进交流，教师也能给予更多的引导。教师在进行学习成果的评价时还要有过程性评价并提供及时性反馈。评价时要注意梳理相关学习方法，如思维可视化的方法，便于学生直观地感受计算思维。
3.3 培养教师自身计算思维与专业素养
完善教师培训制度，开发线上下融合的计算思维培训课程。根据不同地区差异，开发符合计算思维教育课程目标与评价指南的教学单元，扩大教师培训的范围，增加培训灵活性与可行性。通过线下面授来进行深度教学与个性化指导，帮助教师更好的掌握如何开展计算思维培养的教学实践。采用系统化培训，有目的地对教师的计算思维、编程能力进行培养。
系统机械结构包含塞规专用夹具机构、塞规三自由度运动机构、激光扫描传感器高度调整机构3部分。其中直线位移结构，分别是塞规z方向升降台、扫描传感器升降台台和塞规x方向平移台。系统对定位精度要求不高，因此采用开环控制的模式。将欧姆龙限位开关安装在平移台适当位置，可以控制各方向的行程并确定零点的位置。
安排专家与一线教师进行一对一对话，以workshop的形式或课题为抓手，解决实践中的“真问题”。专家协助一线教师设计计算思维培养体系，达到双向促进。依靠区域教研员的力量组织相关教师展开关于高位的计算思维概念、中位的基于计算思维的课程框架，以及具体落地的教学实践的研讨。通过不同学科教师的探讨，培养教师跨学科能力、加深教师对计算思维的理解。在培养教师计算思维与专业素养方面，需要各个方面的配合与支持，政府需要完善教师培训制度，学校要与专家进行合作对接，同时教师要开展研讨，相互促进。
4 总结
综上所述，我国目前计算思维培养形式严峻，对于提升教师培养学生计算思维能力来说需要在教学活动、评价活动以及自身计算思维方面做出改进。为此，本文针对三个不同维度提出改进策略，希望对中小学教师提升培养学生计算思维能力有所帮助。
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On the Strategies of Developing Primary and Secondary School Students’Computational Thinking Ability
WANG Qi,GUAN Xiu,WANG Wenqiu
(School of Humanities,Jiangnan University,Wuxi,Jiangsu 214122)
Abstract In the 21st century,computational thinking is listed as an important part of personnel training,in which teachers play an important role.In recentyears,computational thinking has been brought into primary and secondary education in China.Teachers’ability cannot meet the needs of computational thinking training.Through reading a large number of documents,it is found that there are some deficiencies in teachers’ability of designing teaching activities,evaluating design and self-calculating thinking in the cultivation of computational thinking.In view of the above problems,from the perspective of teaching practice,this paper summarizes specific and effective strategies,such as setting gradient programming tasks,deconstructing computational thinking process,and improving teacher training system.
Keywords computational thinking training;primary and secondary school;teachers’ability
中图分类号 ：G451
文献标识码： A
doi： 10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.07.037
标签：计算思维培养论文; 中小学论文; 教师能力论文; 江南大学人文学院论文;