摘 要：本文通过查找核心期刊资料、统计对比分析等研究方法，以当前小学程序设计教学中存在的问题为出发点，以课堂教学为落脚点，对Scratch程序设计教学的核心文献进行了细致的研究，分析了国内学校开展Scratch教学的理论、策略、模式，针对广州地区小学的实际情况提出开展Scratch程序教学进行计算思维培养的建议，并为进一步探索利用Scratch程序设计教学策略培养计算思维提供意见和参考。
关键词：计算思维 计算思维培养 Scratch编程教学文献研究
一、国内近年计算思维研究的现状
自2006年美国卡内基·梅隆大学的周以真教授系统地提出了计算思维概念以来，计算思维成为近年来特别受关注的话题。随着国内外组织和学者对计算思维的概念不断进行界定，计算思维越来越受到教育者的关注，越来越多的学者呼吁将计算思维作为21世纪学生像读和写一样应具备的关键普适性能力，计算思维的重要性不言而喻。
在CNKI的期刊库中，以“篇名”范围，以“计算思维”为关键字，自2014年至2018年7月，可查到共75篇核心期刊论文，按文献内容分类，既有理论研究，又有应用研究，它们的分布如表1；按文献年段分类，有高校、职教、中小学等，它们的分布如表2。
表1 文献内容分类（单位：篇）
纵观上述文献，经过这段期间研究积累，研究主题从文献内容分析（表1）可以看出，文献的研究内容以应用研究为主，占比81.13%，应用研究中又以策略和方法研究居多。从文献年段分析（表2）可以看出，以高校教学为研究对象的文献占总比的59.1%，以小学教学为研究对象的文献占比仅为12.9%，具体如图1和图2。
二、国内对计算思维理论的研究和启示
短短几年间，计算思维的研究和推广在我国取得了很多成果。进一步查阅上述的核心文献，可知我国在计算思维的研究上具有以下体现：
1.概念不断完善。美国卡内基·梅隆大学的周以真教授在2006年系统地提出了计算思维的概念：计算思维指的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一系列思维活动。2010年，周以真教授又指出计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的思维过程，其解决问题的表示形式应该能有效地被信息处理代理执行。
《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》提出“计算思维的内涵是在信息活动中，能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案，总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。”
任友群教授这样理解：计算思维是一种独特的解决问题的过程，反映出计算机科学的基本思想方法。通过计算思维人们可以更好地理解和分析复杂问题，形成具有形式化、模块化、自动化、系统化等计算特征的问题解决方案。
2.特点非常鲜明。
（1）任友群教授这样概括计算思维的特征。①采用抽象和分解的方法形式化复杂问题，建立结构模型，形成更加高效、可执行的解决方案；②运用计算机学科基本概念与工具方法判断、分析、综合各种信息资源，强调个体与信息系统的交互思考过程；③是一种独特的问题解决能力组合，融合设计、算法、批判、分析等多种思维工具，综合运用可以形成系统化的问题解决方案。
（2）还有学者这样认为计算思维两个特质，即可解释证明和关联世界。这两个特质是计算思维区别于实证思维和逻辑思维的界石。计算思维最本质的特点是抽象和自动化，它的表现形式具有有限性、程序性、机械性、可行性这样一些特点。
3.作用非常明显。
（1）计算思维既是信息技术学科核心素养的根基，也是联结基础操作与行为思想的核心要素，更是信息技术核心素养培养的着力点。
（2）计算思维不仅有重要的内在价值，也有非常重要的外在价值。计算思维提升信息技术课程的“基础性”。
（3）在创新方面计算思维对我们所关注的所有领域，都具有很好的促进作用。
4.理论研究对小学计算思维培养的启示。计算思维是信息技术学科的四大核心素养之一，其重要性不言而喻，培养计算思维已经成为整个基础教育的重要任务。任友群教授对计算思维的定义突出其问题解决的特性，强调运用计算机科学的基本思想方法分解复杂问题，通过多种问题解决能力组合，形成系统化的问题解决方案，这比较符合Scratch编程与教学的特点。
针对小学Scratch编程的特点和国家全面深化课程改革的要求，计算思维教育作为小学信息技术培养核心素养的载体，应该着重从分解、抽象、转化和建模四方面培养学生能力。因此，信息技术教学不仅要注重传授信息技术基础知识、技术知识、动手操作知识以及实际应用能力，增强学生尝试运用计算思维解决实际问题的意识，从原理理解到实践，在整个小学信息技术课程中突出计算思维，使其整体素质和综合能力得到全面进步与发展。
三、国内对计算思维研究的应用研究和启示
1.教学模式多样化。近几年有关计算思维培养的教学模式不断涌现，对本研究有较大参考作用的教学模式有以下两种：
（1）基于计算思维能力培养的“轻游戏”教学模式
图3 基于游戏化教学的课堂教学模型图
（2）基于计算思维的问题导学教学模式。
图4 基于计算思维的问题导学教学模式
2.教学策略与实际相结合。
（1）基于计算思维的问题探究式教学策略。问题探究式教学主要是师生围绕科学性的问题，学生通过个人、小组、集体等活动充分讨论、探究问题，寻求解决方法，最终获得知识，提升解决问题的能力的教学。问题探究式教学策略主要包括：“提出问题启发思考”“独立自主探究”“小组合作探究”“总结提升”四个部分。
（2）基于游戏化理念的教学策略。利用游戏化教学策略培养学生计算思维的方式有两种形式：
第一种是将计算思维的内容理念等融入游戏中，在学生的游戏过程中进行计算思维的培养。
第二种，通过教会学生游戏设计或编写指令的方式，让学生自己在游戏设计过程中提升计算思维。
（3）基于问题解决理念的教学策略。基于问题解决的教学策略是指以解决现实问题作为教学活动开展的主线，通过设置系统、复杂的现实问题情境，让学习者在复杂的问题解决过程中进行知识、技能习得，在此基础上实现学生高阶思维能力的培养。
（4）基于可视化理念的教学策略。可视化技术对计算思维培养方式基本遵循了“隐性思维显性化——显性思维工具化——高效思维自动化”的规律，集中表现为“概念表征图示”“问题解决流程图”“逻辑图示”等。
3.形成实用的教学评价。
（1）计算思维评价方法优缺点分析。
表3 三种计算思维评价方法的优缺点及其评价侧重点
由于计算思维是学生在不同情境下、借助不同的支持、带着不同的学习动机、经过不同的时间跨度而发展起来的，因此对学生计算思维的评价应该综合使用多种方法，通过支持后续学习、结合编程制品、阐明实践过程、设置多个检查路径点、探究知识的不同方式、包容不同评价参与者（自身、同伴、家长、教师）的观点，才能有效地评价学生计算思维的学习结果。
（2）计算思维能力评价体系设计。
表4 计算思维能力评价指标
（3）使用网络平台，优化过程性评价。注重过程性学习评价，学生的平时表现可通过网络平台中用户星级显现，用户星级在教学过程中的动态变化，能激励学生沉浸到网络平台的学习环境中，可有效提高教学效果，培养学生的计算思维能力的多样性与灵活性，使学生分析解决问题的能力大大增强。
4.应用研究对小学计算思维培养的启示。综上所述，广大先行研究者通过持续探索，在有关计算思维教学模式、策略和评价方法等方面研究出了众多成果，它们特点鲜明、可操作性强。
在教学模式方面，“轻游戏”教学模式寓教于乐能使学生轻松掌握分析问题、算法设计及代码实现的思路及方法，培养学生掌握利用计算机语言解决实际问题的方法和思路，实现发展学生的计算思维能力。在教学策略方面，可视化理念的教学策略充分发挥了可视化技术在人高阶思维培养过程中的作用，利用个体主动地建构知识，构造自身的知识网络，促进个体思维能力的发展。在教学评价方面，计算思维能力评价体系较好地涵盖和整合了学生日常生活和学习所需要具备的计算思维能力，为计算思维能力标准的建立提供了参考。它们都非常有利于激发学生的学习兴趣，培养学生独立学习和创新的能力，提高技能应用、问题思考和问题解决能力，养成良好的信息意识，进一步形成计算思维。但是上述成果所总结的模式、策略和评价方法，他们的研究对象主要是大、中学生，他们的学习特点与学习内容等，都与小学生差异巨大。
四、研究结论
上述核心文献研究中，成果非常丰富，可借鉴的经验很多，但直接研究小学计算思维培养研究的成果不多，立足于Scratch教学培养计算思维的案例也不是很多。现行小学信息技术教材使用Scratch作为编程工具，客观上有利于计算思维的培养，但整套教材主要以学习Scratch各个模块的功能来培养学生会编程的能力，内容组织上并没有着力从培养学生计算思维的角度进行设计。同时课堂上教师也是让学生以“模仿编程”为主，而不是从培养计算思维的角度来组织编程教学。所以，首先要立足Scratch编程对小学生计算思维能力体系进行剖析，进一步理清组成内容的内在联系。在此基础上，从培养小学生计算思维的视角优化教学案例，设计项目式学习活动，完善培养小学计算思维能力的教学模式，针对Scratch编程的关键教学环节总结培养计算思维的有效策略，并对培养效果进行评价。
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本文为《基于计算思维培养的小学scratch编程教学策略研究》课题成果。
论文作者:黄伟斌
论文发表刊物:《中小学教育》2020年第388期
论文发表时间:2019/11/21
标签：思维论文; 信息技术论文; 思维能力论文; 文献论文; 方法论文; 学生论文; 教学模式论文; 《中小学教育》2020年第388期论文;