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计算思维走向2.0|基于课程标准的初中生计算思维现状研究

当数据变得越来越重要，AI已经成为一个新的计算思维教育起点。在此关键节点上，《中国信息技术教育》杂志特设专刊，呈现了第八届APSEC计算思维与STEM教育国际会议（CTE-STEM2024）的优异成果，旨在全面展现各学段的教师对计算思维的理解、研究和做法，并让读者真正可借鉴、可操作。

随着《义务教育信息科技课程标准（2024年版）》的颁布与教学实践的推进，中小学生的计算思维的发展越来越受重视。本研究团队基于信息科技课程标准开发了初中生计算思维评价工具，并选取部分地区的初中生进行计算思维发展现状调查，结果表明，不同年级的学生的计算思维水平存在显著差异，且计算思维“模型化”水平发展较高、自动化和系统化水平偏低。因而说明，目前中小学的信息科技课程对计算思维发展具有正向作用，但是不同模块的教学存在偏差，需要调整。

●引言

西蒙·派珀特教授（SeymourPapert）于1996年首次提出计算思维概念，但被广泛接受的是周以真教授（JeannetteM.Wing）2006年在CommunicationsoftheACM杂志上对计算思维（ComputationalThinking）的界定：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。

在我国，随着基础教育改革和教育数字化转型的推进，计算思维发展已经成为中小学教育的重要内容，成为个体在复杂的技术文化中获得成功应具备的基本技能。在《义务教育信息科技课程标准（2024年版）》（以下简称“新课标”）中，信息科技课程的四大核心素养被明确界定为信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任。

特别值得一提的是，新课标将计算思维这一关键能力从高中阶段下放至中小学阶段，此举旨在为学生打下坚实的计算思维基础。同时，新课标也清晰地界定了高中与义务教育学段在计算思维发展上的不同要求，确保教育内容的连贯性和针对性。

初中阶段对计算思维的着力培养是学生计算思维水平发展的必要积累，旨在为学生后续进入高中阶段深入学习程序设计和算法打下坚实的基础。及时了解初中生计算思维发展现状，发现存在的问题，可以针对性地解决教学实践中的问题，促进学生计算思维发展，同时有利于信息科技课程教学改革发展与教育数字化转型。

因此，本研究在团队合作的基础上展开了针对部分地区的初中生计算思维发展现状调查，并通过数据分析发现问题，给出了信息科技课程教学改革建议。

●研究方法和工具

01

要素界定

计算思维属于思维范畴，其抽象性使得其定义并不具备直接的操作性。不论是其最初的概念，还是周以真提出的定义，都未能提供教学中可直接运用的具体指导。然而，在计算思维的构成上，学者们提出了诸多见解。任友群教授指出，计算思维是一种独特的解题思路，有助于深入剖析复杂问题，进而构建出具有形式化、模块化、自动化和系统化特征的解决方案。

在《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中，同样看到了计算思维在问题解决中表现为形式化、模型化、自动化和系统化。而新课标则进一步细化了这一过程，强调了在问题解决中的抽象、分解、建模和算法设计等思维活动。陈兴冶的学习设计模型提供了一个更为具体的框架，将问题解决过程划分为模块化、形式化、模型化、自动化和系统化等阶段……这些观点和课程标准在很大程度上是重合一致的。

由于初中阶段在计算思维培养中起着桥梁作用，需要注重与高中课程标准的对接，因此，为了确保信息科技课程与信息技术课程在计算思维培养上的连贯性和系统性，笔者采用了陈兴冶对计算思维过程的分析，将计算思维的要素分解为模块化、形式化、模型化、自动化和系统化。

02

研究方法

本研究采用问卷调查作为主要的研究方法。问卷调查法，又称问卷法，是一种系统性的调查手段，它主要是通过研究者精心设计的问卷，向特定的调查对象收集信息或征询意见。此方法的核心在于以书面的形式提出问题，从而有效地收集和分析所需的研究资料。

03

研究工具

本研究采用了研究团队所开发的基于课程标准的初中生计算思维测评工具。该测评工具依据课程标准及本研究对计算思维要素的划分，确定了模块化、形式化、模型化、自动化和系统化5个一级指标，然后依据课程标准对计算思维的学业质量描述，进一步分析提炼出11个二级指标，并在此基础上，依据课程标准的内容描述以及初中生自身的认知水平与解决问题能力，对每个二级指标的内容进行说明，进一步确定了22个测评标准，最终经专家审议形成完善的计算思维测评指标体系，具备一定的可测性和科学性。

测评工具以测评指标为依据，以初中生的相关学科经验、课程经验和问题解决能力经验为支撑，设计了面向七、八年级的两套测试，每套测试题有15道题目，对应的每个一级指标下各有3道题目，其中题