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国内外研究现状
国外研究综述
2006年，周以真教授提出“计算思维”概念，她认为: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的思维活动。此后，“计算思维”受到越来越多研究者的关注和研究，但思维是一个抽象的范畴，很难对其进行理解，至此2011年，ISTE 和CSTA等国际组织给出其“操作性定义”，归纳出计算思维包含的九个核心部分，这有助于国内外学者和学科一线教师对计算思维的理解。之后，在美国的K-12教育实践中，计算思维被定义为解决问题的过程，主要包括数据整理、数据分析、问题分解，程序化思维、算法思维、问题解决、社会领域的问题解决这七大特色，但不限于这七大内容。除此之外，很多学者从不同的角度探讨计算思维的概念，比如，计算思维原理维度、计算思维思想维度、计算思维要素维度、计算思维特质维度等等，通过多方面的角度深化对计算思维的理解，虽对计算思维的概念众说纷纭，但统一都认为计算思维是一个问题解决的过程，并且是借助计算机科学的相关方法和概念来求解问题的过程，它会逐渐成为当今时代人们所必备的基本技能之一。
国内研究综述
周以真教授提出计算思维的概念后，我国很多学者对其进行了进一步的研究，陈国良院士、李国杰院士，董荣胜、王飞跃、谢忠新、曹杨璐、任友群等教授、专家和学者都对计算思维做了一些有益的探索，陈国良院、李廉教授等人认为计算思维是除理论思维和实验思维之外的第三大思维。李国杰院士在第26届全国青少年信息学奥林匹克竞赛时指出:“计算思维是选择合适的方式去陈述一个问题,然后对该问题进行建模，最后用计算机科学的基础概念或最有效的方法实现问题求解”。 唐培和等人认为计算思维有狭义和广义之分，狭义计算思维是指利用计算科学的内容解决问题，这里面涉及具体的方法和理论等，而广义计算思维侧重于计算学科的基础上一般性和普适性的特点。结合国内学者的观点，尽管都对计算思维的概念有不同的见解，但基本都是基于周以真教授对计算思维概念的理解，简单来说，计算思维是利用计算机的相关技术选择最有效的方法解决问题的活动过程，是人类不可或缺的思维方式之一。
研究主要成果
计算思维的本质是抽象和自动化。抽象的概念较难定义，国内外针对计算思维的培养方法也不尽相同,因而在计算思维培养的教学实践中需要结合实际情况而定本节内容是参考不同学者对计算思维不同维度的分析，再结合研究中涉及的实际教学内容，最终确定本文所选择的计算思维相关特征点。本文将涉及的计算思维相关特征点归结为:问题分析、抽象、算法与程序、自动化、应用到更广泛问题五个方面，这将是作为本研究教学设计思路和学生计算思维评价的依据，具体如表2.3所示。
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计算思维特征点 |
概念 |
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问题分析 |
把复杂的问题分解为一个个可操作的问题 |
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抽象 |
将复杂的问题简单化，找到解决问题的关键 |
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算法与程序 |
用流程图的形式制定一系列有序的步骤 |
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自动化 |
利用计算机调试和运行代码 |
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应用到更广泛问题 |
将该问题的解决过程迁移到更广泛的问题中 |
发展趋势
自计算思维的概念提出来之后，各国逐渐掀起计算思维的热潮，首先是在大学开展一些与计算思维相关的课程，随后中小学也参入集中，开发与研究适合中小学计算思维培养的相关课程，如计算机课程、科学课程等，进而培养学生的计算思维能力。至今为止，国外的计算思维相关研究已处于成熟的早期阶段，很多地方值得借鉴。
帕克特首先在学校推广计算思维，并指出学生通过程序编程发展程序思维。周以真教授在2006年提出计算思维的概念之后，并在2008年提出计算思维能力是所有学生在所有学科领域学习的根本。随着抽象、分解、算法设计、泛化和评估以及解决问题技能的重要性不断提高,计算思维的培养在学校和其他场合都占据着重要地位，因而这再次激发了人们对计算思维的兴趣，并逐渐将计算思维与教学相联系。同时英国非常重视中小学计算思维培养，英国中小学生的必修课程就包含信息技术课程，通过信息技术课程培养学生的思维能力。有学者进一步研究，制定了课堂中计算思维培养的基本框架，主要包括这三个步骤（为什么、如何做、做了什么），并依据学生提交的作品对课堂中计算思维的培养进行评价，有效指导计算思维的培养和计算思维的评价。 因而，计算思维对英国及一些欧洲国家都产生很大的影响。
在亚洲地区，韩国不仅重视课堂中计算思维的培养，还对入职培训前的小学教师进行计算思维能力的培养。新加坡学者赖思谊在解决如何有效培养学生计算思维的问题中，提出将程序设计课程与计算思维教学相结合，并通过27个案例的实践研究，明确了计算思维在程序设计课程中培养的两个有效途径:一是基于建构主义理论，创造问题解决的学习环境，二是为学生提供支架和反馈等活动。这为其他国家的计算思维能力在教学中的培养提供了借鉴意义。
从以上研究可以发现，国外非常重视中小学阶段学生计算思维的培养，针对计算思维的培养，各个领域的专家学者探讨很多相关的问题，制定一系列有关计算机课程的计划和具体标准并付诸实践。但针对评价方面，各国大都是基于学生的成绩或作品进行评价，目前还处于探索的阶段，尚未有权威的量表可供参考。
C9计算机课程研讨会(九大联盟)于2010年在西安交通大学成功举办，并发表联合声明:培养学生的计算思维能力是计算机基础教学的核心任务。 至此国内关于计算思维教学的研究日益增加。但我国计算思维的教学探索中大都在大学或者高中阶段进行，在中小学阶段甚少。本文在“中国知网”中以“计算思维教学”为关键词进行文献检索，重点统计2008年——2020年的文献资料，并得出相应的文献数量的变化趋势以及计算思维培养的学科分布，具体如图2.1、2.2所示:
如图2.1 可看到，计算思维教学的相关文献大体呈增长的趋势，特别是在2012年政策的引导下，国家每年召开关于计算思维的研讨会,探讨如何在大学课程中落实计算思维的教学，因此在2012 年之后，关于计算思维教学的文献开始出现持续大幅度增长。
如图2.2可看到，关于计算思维教学的相关研究多分布在高等教育、计算机硬件技术和计算机应用等方面，而在初等教育、中等教育涉及的相对较少。总而言之，国内将计算思维进行教学的课程越来越多，并且大多数用在高等教育的程序设计课程教学中，而在中小学中计算思维教学运用较少，近几年来，由于国家的重视，计算思维教学逐渐在高中的程序教学中普及，并慢慢拓展到中小学教学以及其他学科教学中。
存在的问题
在现有研究基础上，主要存在的不足有以下几点，一是由于思维属于一个抽象的领域，国内外没有权威的量表测量学生的计算思维能力，所以本研究是将关注点聚焦于计算思维的相关特征点中,而计算思维的评分表也是根据文章中渗透的计算思维相关特征点来制定的，因而在评价方面缺乏权威性的支撑。二是python教学未根据学生的创新思维不足而采取有效的措施，忽略了学生创新思维的培养。
查阅中外文献资料目录
- Wing J M. Computational thinking [0. Communications of the ACM, 2006, 49(3): 33-35. .
- 基于计算思维的案例教学法在VB中的应用研究李桂芝;刘亚辉;-《电脑知识与技术》-2013-12 -25
- 中华人民共和国教育部制定.《普通高中信息技术课程标准(2017 版)》[M].北京:人民教育出版社, 2018.
- 黄崇福.信息扩散原理与计算思维及其在地震工程中的应用[D]. 北京:北京师范大学博士学位论文，1992.
- 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任友群;隋丰蔚;李锋;-《中国电化教育》-2016 01-05
- 陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学, 2011(1): 7-11, 32.
- 李廉.计算思维一一 概念与挑战[J].中国大学教学, 2012 (1): 7-12.
- 李国杰信息科学技术的长期发展趋势和我国的战略取向[J].中国科学:信息科学，2010, 40(1): 128-138.
- 唐培巧，徐奕奕等.关于计算思维教学改革面临的思考[ J ]. 工业和信息化.教育.2013(6)
- 何钦铭,陆汉权,冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养
- Stephenson C, Cooper S, Owens B B, et al. The new CSTA K-12 computer science standards[C]/ Acm Conference on Innovation amp; Technology in Computer Science Education. 2012.
- 基于ISTE的计算思维测量域分析蔡荣华;高薇;-《教育信息技术》-2018-11-20.
- 谢琪，吴建锋。如何通过教学设计在课堂中落实信息技术学科核心素养，中国信息技术教育，2019(18):5-7
- Abou-Rjeili A, Karypis G. Multilevel algorithms for partitioning power-law graphs[C]/International Conference on Parallel amp; Distributed Processing. 2006.
- Gonzalez J E, Low Y, Gu H, et al. Powergraph: Distributed graph-parallel computation on natural graphs[C]/Presented as part of the 10th {USENIX} Symposium on Operating Systems Design and Implementation ({OSD} 12). 2012: 17-30.
- Rao B, Mishra S. A New Approach to Community Graph Partition Using Graph Mining Techniques[J]. International Journal of Rough Sets and Data Analysis (IJRSDA), 2017, 4(1): 75-94.
- Ugander J, Backstrom L. Balanced label propagation for partitioning massive graphs[C]/Proceedings of the sixth ACM international conference on Web search and data mining. ACM, 2013: 507-516. .
资料编号：[269960]
国内外研究现状
国外研究综述
2006年，周以真教授提出“计算思维”概念，她认为: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的思维活动。此后，“计算思维”受到越来越多研究者的关注和研究，但思维是一个抽象的范畴，很难对其进行理解，至此2011年，ISTE 和CSTA等国际组织给出其“操作性定义”，归纳出计算思维包含的九个核心部分，这有助于国内外学者和学科一线教师对计算思维的理解。之后，在美国的K-12教育实践中，计算思维被定义为解决问题的过程，主要包括数据整理、数据分析、问题分解，程序化思维、算法思维、问题解决、社会领域的问题解决这七大特色，但不限于这七大内容。除此之外，很多学者从不同的角度探讨计算思维的概念，比如，计算思维原理维度、计算思维思想维度、计算思维要素维度、计算思维特质维度等等，通过多方面的角度深化对计算思维的理解，虽对计算思维的概念众说纷纭，但统一都认为计算思维是一个问题解决的过程，并且是借助计算机科学的相关方法和概念来求解问题的过程，它会逐渐成为当今时代人们所必备的基本技能之一。
国内研究综述
周以真教授提出计算思维的概念后，我国很多学者对其进行了进一步的研究，陈国良院士、李国杰院士，董荣胜、王飞跃、谢忠新、曹杨璐、任友群等教授、专家和学者都对计算思维做了一些有益的探索，陈国良院、李廉教授等人认为计算思维是除理论思维和实验思维之外的第三大思维。李国杰院士在第26届全国青少年信息学奥林匹克竞赛时指出:“计算思维是选择合适的方式去陈述一个问题,然后对该问题进行建模，最后用计算机科学的基础概念或最有效的方法实现问题求解”。 唐培和等人认为计算思维有狭义和广义之分，狭义计算思维是指利用计算科学的内容解决问题，这里面涉及具体的方法和理论等，而广义计算思维侧重于计算学科的基础上一般性和普适性的特点。结合国内学者的观点，尽管都对计算思维的概念有不同的见解，但基本都是基于周以真教授对计算思维概念的理解，简单来说，计算思维是利用计算机的相关技术选择最有效的方法解决问题的活动过程，是人类不可或缺的思维方式之一。
研究主要成果
计算思维的本质是抽象和自动化。抽象的概念较难定义，国内外针对计算思维的培养方法也不尽相同,因而在计算思维培养的教学实践中需要结合实际情况而定本节内容是参考不同学者对计算思维不同维度的分析，再结合研究中涉及的实际教学内容，最终确定本文所选择的计算思维相关特征点。本文将涉及的计算思维相关特征点归结为:问题分析、抽象、算法与程序、自动化、应用到更广泛问题五个方面，这将是作为本研究教学设计思路和学生计算思维评价的依据，具体如表2.3所示。
