張文蘭 閆怡 劉盼盼

【摘要】? 在信息時(shí)代，計(jì)算思維已經(jīng)成為學(xué)習(xí)者必備的一項(xiàng)基本素養(yǎng)。國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ISTE）于2018年發(fā)布了面向教育者的計(jì)算思維標(biāo)準(zhǔn)，旨在幫助教育者認(rèn)識到計(jì)算思維的重要性，更好地開展計(jì)算思維教育實(shí)踐。ISTE教育者計(jì)算思維標(biāo)準(zhǔn)包含五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)習(xí)者、領(lǐng)導(dǎo)者、協(xié)作者、設(shè)計(jì)者和推動(dòng)者，每一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都從計(jì)算思維的角度對教育者角色進(jìn)行定位。每項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)又包含若干指標(biāo)，每一個(gè)指標(biāo)都圍繞教育者利用技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的發(fā)展加以詳細(xì)闡述。本文對標(biāo)準(zhǔn)中的5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)21個(gè)指標(biāo)進(jìn)行深入解讀，在此基礎(chǔ)上結(jié)合我國實(shí)際情況提出以下建議：開展培訓(xùn)，全面提升在職教師計(jì)算思維教學(xué)能力;融入計(jì)算思維，重新設(shè)計(jì)職前教師相關(guān)課程;開發(fā)支架，助力教師開展計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐;反思教學(xué)，探索培養(yǎng)計(jì)算思維的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】? 計(jì)算思維;ISTE;教育者;教學(xué)能力;K-12;計(jì)算思維核心知識;公平領(lǐng)導(dǎo);協(xié)作學(xué)習(xí);活動(dòng)設(shè)計(jì);計(jì)算思維評價(jià)

【中圖分類號】? G420? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2020）7-0060-09

一、引言

計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)踐的核心。美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真（Jeannette M. Wing）教授在2006年3月發(fā)表的《計(jì)算思維》一文中首次提出計(jì)算思維是所有學(xué)生需具備的一項(xiàng)基本技能，同時(shí)還指出計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及理解人類行為的過程（Wing， 2006）。這種解決問題的系統(tǒng)方法不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，也是許多其他學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)。2011年，國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（International Society for Technology in Education， ISTE）和美國計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（Computer Science Teachers Association， CSTA）與來自高等教育領(lǐng)域、工業(yè)界和K-12教育領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者合作確定了計(jì)算思維的操作性定義，將計(jì)算思維界定為解決問題的過程，認(rèn)為計(jì)算思維包含六大特征（形成問題、組織和分析數(shù)據(jù)、表征數(shù)據(jù)、自動(dòng)化解決方案、分析和實(shí)施解決方案、遷移）和九大核心概念（數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表征、問題分解、抽象、算法和程序、自動(dòng)化、模擬和并行化）（ISTE & CSTA， 2011）。該操作性定義的提出為后續(xù)計(jì)算思維的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。2018年，ISTE頒布了《教育者標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算思維能力》（ISTE Standards for Educators：Computational Thinking Competencies，以下簡稱“《計(jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》”）（ISTE， 2018）。該標(biāo)準(zhǔn)的適用對象以教師為主體，也包括教育管理者和教輔人員等。從2017版《教育者標(biāo)準(zhǔn)》（ISTE Standards for Educators）開始，標(biāo)準(zhǔn)名稱中的關(guān)鍵詞從教師（teachers）變成了教育者（educators），體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)適用對象范圍的擴(kuò)大?！队?jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》繼續(xù)沿用了這個(gè)變化，旨在幫助教育者認(rèn)識到計(jì)算思維的重要性，更好地開展計(jì)算思維教育實(shí)踐，使所有學(xué)習(xí)者成為計(jì)算思考者，具備運(yùn)用計(jì)算思維解決問題的能力。

計(jì)算思維是當(dāng)代學(xué)習(xí)者應(yīng)掌握的一項(xiàng)分析和解決問題的能力。當(dāng)前，國際計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都對計(jì)算思維教育廣為關(guān)注。但我們發(fā)現(xiàn)，已有的研究主要關(guān)注學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，對教育者自身計(jì)算思維能力的發(fā)展關(guān)注得比較少。教育者要提升學(xué)生計(jì)算思維能力教學(xué)的效果，自身應(yīng)該掌握哪些知識？具備哪些技能？如何能夠有效地提升自己的相關(guān)知識和技能呢？如果廣大教育者特別是中小學(xué)教師缺乏開展計(jì)算思維教學(xué)的專業(yè)能力，不清楚在計(jì)算思維教學(xué)中自身應(yīng)具備哪些教學(xué)技能和能力，不能在教學(xué)實(shí)踐中有意識、有計(jì)劃地完善自己的知識結(jié)構(gòu)、提升自己的專業(yè)技能，將直接影響到學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)的效果?！队?jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》的推出為我們明確了教育者在計(jì)算思維教學(xué)中應(yīng)掌握的知識和應(yīng)具備的能力，為我們發(fā)展教育者的計(jì)算思維教學(xué)能力提供了參考與依據(jù)，這對于我國計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐研究以及計(jì)算思維教育發(fā)展具有重要的借鑒意義。

二、《計(jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布背景

ISTE旨在激發(fā)所有教育者利用技術(shù)加速教學(xué)和學(xué)習(xí)的創(chuàng)新，以激勵(lì)學(xué)習(xí)者發(fā)揮最大潛力，并因其通過整合技術(shù)和課程使得學(xué)習(xí)和教學(xué)效果得到改善而受到廣泛認(rèn)可。ISTE致力于教育變革，發(fā)布的面向?qū)W習(xí)者、教育者、領(lǐng)導(dǎo)者、技術(shù)人員和計(jì)算機(jī)科學(xué)教育者的五套標(biāo)準(zhǔn)就是最好的體現(xiàn)，為數(shù)字時(shí)代的學(xué)習(xí)、教學(xué)和領(lǐng)導(dǎo)提供了明確的指導(dǎo)框架。計(jì)算的觀念已滲入數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)乃至社會(huì)科學(xué)等諸多領(lǐng)域，計(jì)算能力影響著我們未來生活的方方面面。據(jù)美國勞工統(tǒng)計(jì)局預(yù)計(jì)，到2024年計(jì)算機(jī)行業(yè)將為美國帶來近50萬個(gè)新就業(yè)崗位。與美國勞工統(tǒng)計(jì)局的預(yù)測相一致，《世界經(jīng)濟(jì)論壇》報(bào)道顯示，現(xiàn)今全球超過65%的學(xué)生未來將從事當(dāng)今還不存在的高新技術(shù)工作（Council， 2010）。為了適應(yīng)技術(shù)快速發(fā)展帶來的革命性變化，世界各地的教育者都有責(zé)任讓所有學(xué)生為未來的職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備，確保每個(gè)學(xué)生都能理解并能運(yùn)用計(jì)算能力應(yīng)對未來社會(huì)的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)，ISTE于2018年制定了針對教育者的計(jì)算思維標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)充和完善了《學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)》（ISTE Standards for Students）和《教育者標(biāo)準(zhǔn)》（ISTE Standards for Educators）中有關(guān)計(jì)算思維能力的部分。

三、核心內(nèi)容解讀

從1998版《學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)》中的“技術(shù)作為解決問題與決策工具”到2007版中的“批判性思維、問題解決與決策”，再到最新發(fā)布的2016版《學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生成為“計(jì)算思維的思考者”，可以看出ISTE一直積極倡導(dǎo)將計(jì)算思維整合到K-12教育中。最新發(fā)布的面向教育者的《計(jì)算思維標(biāo)準(zhǔn)》包括5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)21個(gè)指標(biāo)。每一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都從計(jì)算思維的角度對教育者角色進(jìn)行定位。每一個(gè)指標(biāo)都圍繞教育者利用技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的發(fā)展加以詳細(xì)闡述。具體內(nèi)容如下：

（一）標(biāo)準(zhǔn)1：計(jì)算思維（學(xué)習(xí)者）

教育者需深入理解計(jì)算思維的概念，完善計(jì)算思維核心知識（如問題分解、收集和分析數(shù)據(jù)、抽象、算法設(shè)計(jì)以及計(jì)算如何影響人類社會(huì)生活），并將計(jì)算思維整合到其他學(xué)科中，不斷探索計(jì)算思維實(shí)踐，在此過程中提升自我、改進(jìn)教學(xué)。該標(biāo)準(zhǔn)包含的具體指標(biāo)如下：

A：設(shè)定專業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，探索和應(yīng)用教學(xué)策略，將計(jì)算思維實(shí)踐整合到學(xué)習(xí)活動(dòng)中以增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)科和計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的學(xué)習(xí)。

B：判斷在何處以及如何將計(jì)算用于豐富的數(shù)據(jù)或內(nèi)容之中以解決特定的學(xué)科問題，并將其與計(jì)算思維實(shí)踐和計(jì)算機(jī)科學(xué)概念聯(lián)系起來。

C：利用計(jì)算思維專家、資源和專業(yè)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)不斷改進(jìn)跨學(xué)科整合的計(jì)算思維實(shí)踐。

D：在進(jìn)行計(jì)算思維實(shí)踐和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)時(shí)，培養(yǎng)韌性和毅力，通過開放型問題樹立自信心，并將失敗視為學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

E：認(rèn)識到可以利用計(jì)算和社會(huì)的相互作用為個(gè)人和組織創(chuàng)造機(jī)會(huì)抑或不公平，責(zé)任抑或威脅。

標(biāo)準(zhǔn)1強(qiáng)調(diào)了教育者自身學(xué)習(xí)的重要性。在一個(gè)廣泛連接的數(shù)字化世界中，教育者作為人才培養(yǎng)的踐行者需樹立終身學(xué)習(xí)理念，認(rèn)識到自身的優(yōu)勢和不足，不斷提升自身的專業(yè)素養(yǎng)。指標(biāo)A指出，教育者首先要設(shè)立專業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，探索多樣化的教學(xué)策略，以適應(yīng)學(xué)生的個(gè)性化需求。教育者可以將計(jì)算思維實(shí)踐整合到其他學(xué)科內(nèi)容中以引入計(jì)算思想。例如：讓科學(xué)課上的學(xué)生通過模擬生活中物體圍繞空間中一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的重力彎曲路徑來理解太陽系的運(yùn)動(dòng)，或要求歷史課上的學(xué)生通過識別勞動(dòng)力市場數(shù)據(jù)的變化趨勢來確定表征經(jīng)濟(jì)蕭條的現(xiàn)象。指標(biāo)B指出，教育者要意識到計(jì)算思維的教育價(jià)值。教育者需應(yīng)用計(jì)算思維解決跨學(xué)科、綜合性的復(fù)雜問題，在解決問題的過程中建立計(jì)算思維實(shí)踐和計(jì)算機(jī)科學(xué)概念之間的聯(lián)系。指標(biāo)C強(qiáng)調(diào)運(yùn)用專業(yè)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的重要性。教育者可以充分利用網(wǎng)絡(luò)與世界各地的計(jì)算科學(xué)專家建立聯(lián)系，形成虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)，拓寬專業(yè)學(xué)習(xí)途徑。ISTE提供了20多個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)（PLN），這些網(wǎng)絡(luò)將來自世界各地的教育工作者聚集起來，共同分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。指標(biāo)D指出，教育者需通過了解計(jì)算思維運(yùn)作的屬性與規(guī)律建立計(jì)算思維的概念結(jié)構(gòu)，將計(jì)算思維應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，以加深學(xué)生對這些概念的理解。在學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)正確看待失敗，學(xué)會(huì)處理消極情緒，以積極的心態(tài)和包容與堅(jiān)持不懈的態(tài)度應(yīng)對不確定性因素，解決開放型問題。指標(biāo)E指出教育者需認(rèn)識到計(jì)算和社會(huì)是相互作用的，一方面?zhèn)€人和組織可以利用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)來解決社會(huì)問題，包括言論自由、知識產(chǎn)權(quán)、就業(yè)問題、財(cái)富分配等，但同時(shí)也需規(guī)避其帶來的威脅和挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)安全、隱私以及與道德和法律相關(guān)的問題。

（二）標(biāo)準(zhǔn)2：公平領(lǐng)導(dǎo)（領(lǐng)導(dǎo)者）

教育者致力于展現(xiàn)卓越的領(lǐng)導(dǎo)才能，使自身和所有學(xué)生都有機(jī)會(huì)和能力成為計(jì)算思考者和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)習(xí)者。教育者應(yīng)善于激發(fā)學(xué)生在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的潛能;培養(yǎng)包容和多樣化的課堂文化;滿足不同的學(xué)習(xí)需求，建立學(xué)習(xí)者的自我效能和信心;解決交互、設(shè)計(jì)和開發(fā)方法中的偏見。該標(biāo)準(zhǔn)包含的具體指標(biāo)如下：

A：培養(yǎng)每位學(xué)習(xí)者的自信心、可勝任感和積極的計(jì)算認(rèn)同感。

B：創(chuàng)建和實(shí)施與先前的知識和文化經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)從不同的倫理、社會(huì)和文化視角探討計(jì)算知識，介紹不同團(tuán)隊(duì)所取得的計(jì)算成就。

C：選擇有助于培養(yǎng)包容的計(jì)算文化，避免刻板印象的威脅，并且可以讓所有學(xué)生公平參與其中的教學(xué)方法。

D：評估和管理課堂文化，對排他性問題保持關(guān)注，反對隱性偏見，以推動(dòng)學(xué)生公平參與。

E：與學(xué)生、家長和領(lǐng)導(dǎo)者溝通，了解計(jì)算對整個(gè)世界、不同人群和職業(yè)生涯產(chǎn)生的影響，并且認(rèn)識到這些技能對所有學(xué)生而言都是必不可少的。

標(biāo)準(zhǔn)2強(qiáng)調(diào)教育者要具有敢為人先的領(lǐng)導(dǎo)意識，積極主動(dòng)地尋求機(jī)遇并成為公平的領(lǐng)導(dǎo)者。善于營造公平的課堂文化氛圍，在提升自身知識和能力的同時(shí)為學(xué)習(xí)者賦能并為學(xué)業(yè)成功提供支持。指標(biāo)A指出，教育者要注重建立每位學(xué)習(xí)者對于發(fā)展計(jì)算思維和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)知識的自信，使學(xué)習(xí)者相信自己有能力學(xué)習(xí)相關(guān)知識并完成計(jì)算任務(wù)，激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的積極性、能動(dòng)性和創(chuàng)造性。指標(biāo)B指出，教育者要以學(xué)習(xí)者已具備的知識技能和文化經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建學(xué)習(xí)活動(dòng)，支持多文化背景的學(xué)習(xí)者之間進(jìn)行恰當(dāng)和有效的互動(dòng)交流，以便借鑒和學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗(yàn)。指標(biāo)C強(qiáng)調(diào)教學(xué)方法的重要性。教育者可以采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、探究性教學(xué)等多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者探索問題的多個(gè)解決方案，讓學(xué)生學(xué)習(xí)并運(yùn)用計(jì)算思維和多樣化的計(jì)算機(jī)科學(xué)模型，并通過與同伴互動(dòng)來建構(gòu)自身的知識結(jié)構(gòu)。同伴互動(dòng)的作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面通過吸收來自不同性別、種族和能力水平的學(xué)習(xí)者的觀點(diǎn)，結(jié)合個(gè)人所處的倫理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化環(huán)境培養(yǎng)一種包容的計(jì)算文化;另一方面可避免刻板印象的威脅，營造一個(gè)支持所有學(xué)習(xí)者公平參與的學(xué)習(xí)環(huán)境。指標(biāo)D指出，教育者需倡導(dǎo)公平獲取技術(shù)工具、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，滿足學(xué)習(xí)者的多樣化需求。同時(shí)要注重評估和管理課堂文化，確保學(xué)習(xí)者和教育者之間進(jìn)行積極的互動(dòng)，解決社會(huì)規(guī)范、偏見或刻板印象帶來的不公平或排他性問題，避免這些問題以無意識的方式影響我們的見解、行為和決策。指標(biāo)E指出，教育者需主動(dòng)與學(xué)生、家長和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行溝通，搭建起學(xué)校和家庭之間的橋梁，讓他們意識到計(jì)算理念正在深刻影響著當(dāng)今世界以及學(xué)習(xí)者未來的職業(yè)發(fā)展，從而產(chǎn)生對計(jì)算理念的認(rèn)同感，認(rèn)識到培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的重要性。

（三）標(biāo)準(zhǔn)3：圍繞計(jì)算協(xié)作（協(xié)作者）

圍繞計(jì)算的有效協(xié)作要求教育者在創(chuàng)造學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)時(shí)，結(jié)合不同的觀點(diǎn)和技能，并認(rèn)識到教授學(xué)習(xí)者協(xié)作技能的重要性，以便獲得比單獨(dú)工作更好的效果。教育者共同選擇工具、設(shè)計(jì)活動(dòng)和環(huán)境，以促進(jìn)協(xié)作和學(xué)習(xí)成果的產(chǎn)出。該標(biāo)準(zhǔn)包含的具體指標(biāo)如下：

A：與學(xué)習(xí)者共同建模和制定針對問題的計(jì)算解決方案，以及給予和接收可操作的反饋。

B：采用有效的教學(xué)策略支持學(xué)習(xí)者在計(jì)算方面的協(xié)作，包括結(jié)對編程、在團(tuán)隊(duì)工作中扮演不同的角色、公平的工作量分配和項(xiàng)目管理。

C：與其他教育者協(xié)同規(guī)劃跨學(xué)科的學(xué)習(xí)活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)者對計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的理解，并將知識遷移到新的情境中。

標(biāo)準(zhǔn)3指出教育者應(yīng)與學(xué)習(xí)者、同事協(xié)作并致力于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的協(xié)作能力，優(yōu)化學(xué)習(xí)者的協(xié)作體驗(yàn)。互聯(lián)網(wǎng)的普及極大地促進(jìn)了協(xié)作方式的變革，實(shí)時(shí)的信息共享也極大地提升了協(xié)作效率。教育者應(yīng)抓住這種契機(jī)與同行積極開展協(xié)作，共同選擇教學(xué)工具、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)和空間，以改善教學(xué)實(shí)踐。同時(shí)，還要注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的協(xié)作能力，以便取得更好的學(xué)習(xí)成果。指標(biāo)A指出，教育者需與學(xué)習(xí)者一起制定計(jì)算解決方案，如首先定義一個(gè)問題，將其分解成幾個(gè)部分，然后對每個(gè)部分進(jìn)行評估，以確定制定的解決方案是否恰當(dāng)，并將解決方案以計(jì)算機(jī)和人類都能理解的形式進(jìn)行表征。此外，教育者應(yīng)向?qū)W習(xí)者提出問題并分享想法，給學(xué)習(xí)者提供建設(shè)性的反饋，使學(xué)習(xí)者能夠?qū)⑺说南敕ê陀^點(diǎn)融入學(xué)習(xí)中。指標(biāo)B指出，教育者可以采用協(xié)作結(jié)對編程培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維。協(xié)作結(jié)對編程的方式采用“計(jì)算支架”（學(xué)習(xí)同伴）的策略，使得學(xué)生的計(jì)算概念更加鞏固，同時(shí)計(jì)算方面的協(xié)作能力也得到了提升（蔡榮華， 等， 2018）。還可以運(yùn)用項(xiàng)目管理方法有效解決協(xié)作學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題，如團(tuán)隊(duì)職責(zé)分配不明確、工作量分配不均、進(jìn)度安排不合理等。指標(biāo)C指出，教育者需通過與同事協(xié)作來提高實(shí)踐水平、發(fā)現(xiàn)并分享資源和想法以及為學(xué)生創(chuàng)建系統(tǒng)的計(jì)算思維學(xué)習(xí)體驗(yàn)。教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)設(shè)多樣化的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者思考和聯(lián)想計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)科學(xué)概念，幫助他們在跨學(xué)科的計(jì)算思維元素之間建立聯(lián)系，并將相關(guān)概念成功遷移到新的情境中。

（四）標(biāo)準(zhǔn)4：創(chuàng)意與設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)者）

計(jì)算思維技能可以賦權(quán)學(xué)生創(chuàng)造出個(gè)性化的計(jì)算構(gòu)件。教育者應(yīng)認(rèn)識到設(shè)計(jì)和創(chuàng)意可以促進(jìn)成長型思維的發(fā)展。創(chuàng)造有意義的計(jì)算機(jī)科學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣并喚起先前經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)與計(jì)算相關(guān)的技能和信心。該標(biāo)準(zhǔn)包含的具體指標(biāo)如下：

A：設(shè)計(jì)能夠獲取、分析和表征數(shù)據(jù)的計(jì)算思維活動(dòng)，為學(xué)習(xí)和解決其他學(xué)科的問題提供支持。

B：設(shè)計(jì)真實(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，要求學(xué)習(xí)者運(yùn)用設(shè)計(jì)過程解決問題并堅(jiān)持他們的設(shè)計(jì)選擇。此外，在解決問題的過程中需意識到技術(shù)和人為因素的約束。

C：指導(dǎo)學(xué)習(xí)者在開發(fā)具有廣泛的可訪問性和可用性的計(jì)算產(chǎn)品時(shí)需從“以人為本”和不同的設(shè)計(jì)角度出發(fā)。

D：營造計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算思維的學(xué)習(xí)環(huán)境，重視和鼓勵(lì)不同的觀點(diǎn)、學(xué)生代理、創(chuàng)造力、參與度和樂趣。

標(biāo)準(zhǔn)4指出，教育者要針對學(xué)習(xí)者的差異，致力于創(chuàng)造靈活和真實(shí)的教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)環(huán)境，為學(xué)習(xí)者提供參與最佳實(shí)踐和教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的成長型思維。成長型思維是卡羅爾·徳韋克（Carol Dweck）團(tuán)隊(duì)（2008）根據(jù)對人的智力和能力發(fā)展的不同認(rèn)知提出的相對于固定型思維而言的一種心智模式。擁有成長型思維的學(xué)習(xí)者樂于嘗試新事物、接受挑戰(zhàn)，能從過程中享受樂趣，把挫折看作自我提升的契機(jī)，在學(xué)業(yè)方面的抗挫性和堅(jiān)持性較高。指標(biāo)A指出，教育者可探尋收集、使用和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，包括自動(dòng)化收集和簡化數(shù)據(jù)，加深學(xué)習(xí)者對計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)過程的理解。指標(biāo)B指出，教育者應(yīng)設(shè)計(jì)超越課堂的、有價(jià)值的、易于讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生共鳴的、真實(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，利用以人為本的設(shè)計(jì)過程、工程設(shè)計(jì)過程、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)等方法解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，需考慮目標(biāo)用戶的需求和偏好，如易用性、特殊群體的無障礙服務(wù)、費(fèi)用、用戶體驗(yàn)、材料、語言、環(huán)境因素和文化障礙等。指標(biāo)C強(qiáng)調(diào)，在制定問題解決方案的過程中要將人的需求作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最終訴求，將“以人為本”的理念滲透到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方方面面。指標(biāo)D指出教育者應(yīng)營造培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的學(xué)習(xí)環(huán)境。合適的學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)環(huán)境是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的前提和載體（胡藝齡， 等， 2018）。教育者通過合理選擇工具和創(chuàng)設(shè)環(huán)境能更好地支撐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)計(jì)算思維的目標(biāo)。例如：利用3D打印技術(shù)、圖形化/模塊化編程工具、游戲化編程環(huán)境以及開源電子原型平臺(tái)，以寓教于樂的方式充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性和參與性。

（五）標(biāo)準(zhǔn)5：整合計(jì)算思維（推動(dòng)者）

教育者通過將計(jì)算思維實(shí)踐融入課堂來促進(jìn)學(xué)習(xí)。計(jì)算思維作為一項(xiàng)基本技能，教育者需要做到：

A：在評估和使用計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算思維的課程、資源和工具時(shí)，需要考慮到學(xué)習(xí)者的多樣性以滿足所有學(xué)習(xí)者的需求。

B：賦權(quán)學(xué)習(xí)者選擇對個(gè)人有意義的計(jì)算項(xiàng)目。

C：運(yùn)用多種教學(xué)方法來幫助學(xué)習(xí)者使用計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的計(jì)算步驟或算法來解決問題。

D：建立計(jì)算思維實(shí)踐和內(nèi)容學(xué)習(xí)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使用形成性評價(jià)和替代性評價(jià)等多種評價(jià)方式，使學(xué)習(xí)者能夠展示他們對適齡計(jì)算思維和計(jì)算科學(xué)的詞匯、實(shí)踐和概念的理解。

標(biāo)準(zhǔn)5指出，計(jì)算思維教育不是簡單的知識傳授，而是發(fā)展思維方式和內(nèi)化問題解決方法的過程（陳鵬， 等， 2018）。培養(yǎng)計(jì)算思維要以課堂為載體，在此過程中教育者應(yīng)從學(xué)習(xí)者的需求出發(fā)選擇資源和工具，給予學(xué)習(xí)者較大的自主選擇權(quán)，使用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，將計(jì)算思維的思想和方法潛移默化地滲透到具體的教學(xué)過程中，同時(shí)還要建立完善的計(jì)算思維評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，考量學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的培養(yǎng)效果。指標(biāo)A指出，教育者要為學(xué)習(xí)者提供豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng)、材料和工具，考慮學(xué)習(xí)者的優(yōu)勢和多樣化需求，讓所有學(xué)習(xí)者都有機(jī)會(huì)探索和應(yīng)用計(jì)算思維和計(jì)算科學(xué)的原理。指標(biāo)B指出，要向?qū)W習(xí)者賦權(quán)，學(xué)習(xí)者要成為擁有權(quán)力的人，可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和興趣主動(dòng)選擇有意義的計(jì)算項(xiàng)目，并積極地利用技術(shù)促進(jìn)項(xiàng)目達(dá)成。指標(biāo)C強(qiáng)調(diào)教育者應(yīng)運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法（探究法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)等）幫助學(xué)習(xí)者形成問題解決方案。計(jì)算思維主要包括算法、評估、分解、抽象和概括等要素（Selby & Woollard， 2013）。具體來說就是幫助學(xué)習(xí)者首先確定一個(gè)計(jì)算機(jī)可解決的問題，然后采集、組織和分析數(shù)據(jù)，再使用模型和仿真對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象表示，之后通過算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化解決方案，最后進(jìn)行評估改進(jìn)（Weintrop， 2015）。指標(biāo)D指出，教育者需要建立計(jì)算思維的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使用計(jì)算思維評價(jià)方法和工具對外顯行為表現(xiàn)加以測量和分析，評估學(xué)習(xí)者是否理解和掌握所學(xué)的計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和算法思維，有效地衡量學(xué)習(xí)者思維方式的變化。

四、反思與啟示

《計(jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》對開展計(jì)算思維教育實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。通過深入解讀該標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為我國在促進(jìn)計(jì)算思維教育發(fā)展以及提升教師①計(jì)算思維教學(xué)能力方面應(yīng)重視以下工作的開展：

（一）立足我國國情，完善計(jì)算思維的培養(yǎng)體系

1. 統(tǒng)籌規(guī)劃K-12計(jì)算思維教育，制定各學(xué)段相對應(yīng)的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)

計(jì)算思維教育受到世界各國的廣泛關(guān)注，美國、英國、新西蘭、澳大利亞等國都將計(jì)算思維納入基礎(chǔ)教育國家課程標(biāo)準(zhǔn)中，并頒布了一系列政策，投入了大量資金，以推動(dòng)計(jì)算思維教育（陳鵬， 等， 2018）。其中，美國的推動(dòng)力度最大，2016年頒布的《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》（K-12 Computer Science Framework）圍繞計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心概念，針對K-12提出了一個(gè)完整、連貫、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)進(jìn)程體系，把計(jì)算思維作為核心觀念融入實(shí)踐進(jìn)程中，為課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施在各年級之間的順利過渡和銜接提供了良好的參照。為幫助教育者將計(jì)算思維整合到其他學(xué)科中，使學(xué)習(xí)者能夠在不同的環(huán)境中學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)概念和應(yīng)用計(jì)算思維實(shí)踐，ISTE制定了面向教育者的《計(jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》?！队?jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》是對《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》的補(bǔ)充和完善，且將適用對象從計(jì)算機(jī)科學(xué)教育者擴(kuò)大到全體教育者。我國在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中也明確將計(jì)算思維作為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。但與美國相比，我國高中信息技術(shù)課程中的計(jì)算思維教育尚未形成系統(tǒng)、科學(xué)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（邱美玲， 等， 2018），小學(xué)和初中階段信息技術(shù)課程中的計(jì)算思維培養(yǎng)還沒有引起足夠的重視。就整個(gè)K-12階段的信息技術(shù)教育來說，尚未形成系統(tǒng)、完整的計(jì)算思維培養(yǎng)體系。況且計(jì)算思維作為一種思維方式滲透在各個(gè)學(xué)科中，不能僅依靠信息技術(shù)課程來培養(yǎng)，還應(yīng)與其他學(xué)科進(jìn)行融合，跨學(xué)科培養(yǎng)。

鑒于此，我國應(yīng)在具體國情的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌規(guī)劃學(xué)前、小學(xué)和中學(xué)各個(gè)學(xué)段的計(jì)算思維教育。教育主管部門應(yīng)協(xié)同高校專家和中小學(xué)教師共同制定各學(xué)段計(jì)算思維培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包括學(xué)生在各學(xué)段需要掌握的計(jì)算思維核心概念和具體的實(shí)踐活動(dòng)。需要依據(jù)各學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，從易到難、從初級到高級循序漸進(jìn)，層層引入計(jì)算思維核心概念。研究發(fā)現(xiàn)，4歲左右的兒童已經(jīng)具備理解基本的計(jì)算機(jī)編程概念的認(rèn)知水平（Bers， 2002）。可視化編程游戲符合兒童的認(rèn)知水平，是培養(yǎng)兒童計(jì)算思維的重要教輔材料。因此，針對學(xué)前兒童開展計(jì)算思維實(shí)踐活動(dòng)可以采用游戲和實(shí)體編程等形式。圖形化編程工具能夠降低學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，有助于提升學(xué)生的計(jì)算思維能力（傅騫， 等， 2019）。小學(xué)階段可以引入可視化編程。中學(xué)階段應(yīng)逐漸由可視化編程向代碼編程轉(zhuǎn)化，著重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決生活中實(shí)際問題的能力。

2. 開展培訓(xùn)，提升在職教師計(jì)算思維教學(xué)能力

在數(shù)字時(shí)代，計(jì)算思維對于學(xué)生和教師來說都是一項(xiàng)必不可少的技能。為了確保學(xué)生在K-12階段具備這項(xiàng)技能，教師的計(jì)算思維水平和教學(xué)能力至關(guān)重要。ISTE在谷歌的支持下開發(fā)了“為每個(gè)教師介紹計(jì)算思維”（An Introduction to Computational Thinking for Every Educator）培訓(xùn)課程，為教師闡釋計(jì)算思維的內(nèi)涵、核心概念，為參與者提供了將計(jì)算思維融合到特定學(xué)科的豐富案例。該課程不僅能夠加深教師對計(jì)算思維的認(rèn)識，而且為教師將計(jì)算思維融合到所教授的課程提供支持。借鑒美國的經(jīng)驗(yàn)，我國也應(yīng)該加強(qiáng)在職教師計(jì)算思維培訓(xùn)：①拓展參加培訓(xùn)的教師范圍。目前我國主要依托信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，但是計(jì)算思維作為一種問題解決方式滲透于各個(gè)學(xué)科中，因此參加計(jì)算思維培訓(xùn)的不應(yīng)只有信息技術(shù)教師，應(yīng)將范圍擴(kuò)大到各學(xué)科教師，以此將計(jì)算思維融入各學(xué)科的教學(xué)中。②創(chuàng)新培訓(xùn)方式和內(nèi)容。相關(guān)實(shí)證研究顯示，通過計(jì)算思維工作坊為教師提供針對性的培訓(xùn)，可以在較短時(shí)間內(nèi)提升教師對計(jì)算思維的理解和教學(xué)能力（Bower， et al.， 2017）。將計(jì)算思維整合到在職教師的繼續(xù)教育培訓(xùn)課程中，不僅要注重學(xué)科內(nèi)容知識方面的培訓(xùn)，而且應(yīng)該加強(qiáng)教學(xué)法知識和教學(xué)實(shí)踐的培訓(xùn)。對于新手教師可采用在線培訓(xùn)課程、專家講座和工作坊等方式，幫助他們建構(gòu)計(jì)算思維概念和實(shí)踐邏輯，探尋計(jì)算思維的知識技能與他們先前認(rèn)知相結(jié)合的方法;對于專家型教師，應(yīng)該發(fā)揮其在學(xué)科知識與教學(xué)法方面的優(yōu)勢，開展案例與教學(xué)設(shè)計(jì)分享會(huì)和現(xiàn)場課觀摩等活動(dòng)，通過設(shè)計(jì)—反思—再設(shè)計(jì)不斷迭代的過程擴(kuò)充已有的認(rèn)知圖式，嘗試將計(jì)算思維融入教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)活動(dòng)中。搭建教學(xué)資源交流與分享平臺(tái)，為新手教師和專家型教師之間的交流協(xié)作提供支持，形成教師發(fā)展共同體，協(xié)同規(guī)劃跨學(xué)科的計(jì)算思維教育活動(dòng)。③建立培訓(xùn)保障機(jī)制。在職教師計(jì)算思維教學(xué)能力的發(fā)展需要學(xué)校政策和鼓勵(lì)措施作為保障，因此各級教育管理者應(yīng)充分認(rèn)識到計(jì)算思維的重要性，整合校內(nèi)外優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)設(shè)有利于教師計(jì)算思維教學(xué)能力持續(xù)發(fā)展的共同體環(huán)境。

3. 融入計(jì)算思維，重新設(shè)計(jì)職前教師的相關(guān)課程

有關(guān)計(jì)算思維教學(xué)能力的在職教師培訓(xùn)只是暫時(shí)的解決方案，從長遠(yuǎn)來看應(yīng)該從職前教師培養(yǎng)入手。Yadav等（Yadav， et al.， 2017）研究發(fā)現(xiàn)職前教師在自身學(xué)科背景下對計(jì)算思維的理解過于簡單和片面，重新設(shè)計(jì)職前教師培養(yǎng)課程對培養(yǎng)其計(jì)算思維教學(xué)能力至關(guān)重要。目前我國主要依托信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，中小學(xué)信息技術(shù)教師的主力軍來源于計(jì)算機(jī)和教育技術(shù)專業(yè)的師范生。結(jié)合當(dāng)前的教育實(shí)踐，計(jì)算思維仍然不能作為一門學(xué)科獨(dú)立存在，只能作為信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的（朱珂， 等， 2019）?；诖耍梢詮囊韵峦緩较到y(tǒng)地培養(yǎng)職前教師的計(jì)算思維教學(xué)能力，為其勝任計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐提供有效支持：①針對計(jì)算機(jī)和教育技術(shù)專業(yè)的職前教師而言，其專業(yè)課程中“數(shù)據(jù)庫”“程序設(shè)計(jì)”“算法”“網(wǎng)站開發(fā)”等課程都蘊(yùn)含著計(jì)算思維，他們?nèi)狈Φ氖窃O(shè)計(jì)和開展計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的能力。有研究表明，教育實(shí)踐類課程對職前教師從教準(zhǔn)備度的貢獻(xiàn)度較大（吳宗勁， 等， 2018），可以通過教學(xué)設(shè)計(jì)、案例分析、合作探究、實(shí)踐調(diào)研等活動(dòng)，穿插安排理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐體驗(yàn)，讓職前教師在體驗(yàn)中學(xué)，從做中學(xué)，從課程學(xué)習(xí)到實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，全面提升領(lǐng)導(dǎo)、設(shè)計(jì)、協(xié)作和推動(dòng)能力。②針對其他專業(yè)的職前教師，有研究者（Yadav， et al.， 2017）指出，以TPACK發(fā)展為導(dǎo)向的職前教師教育技術(shù)課程是整合計(jì)算思維的有效途徑。一些高師院校都會(huì)開設(shè)“現(xiàn)代教育技術(shù)”公共課程，但課程內(nèi)容知識陳舊，且教學(xué)法、教育技術(shù)以及學(xué)科專業(yè)課程依舊是彼此分散和孤立的。因此，計(jì)算機(jī)科學(xué)教育者、教師教育者應(yīng)該通力合作，組成職前教師教育者共同體，將計(jì)算機(jī)科學(xué)和教師專業(yè)發(fā)展方面的綜合知識結(jié)合起來，共同設(shè)計(jì)“現(xiàn)代教育技術(shù)”公共課程。職前教師通過該公共課程掌握計(jì)算思維的核心概念，并在他們所學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)方法課程中提升將計(jì)算思維融入特定學(xué)科的能力。此外，還可以在選修課如“STEM”“創(chuàng)客”“人工智能”等課程中加入符合計(jì)算思維課程標(biāo)準(zhǔn)的新單元，以不同的教學(xué)方式開展計(jì)算思維實(shí)踐，供其他專業(yè)的職前教師研修。

在整個(gè)教學(xué)實(shí)踐中教師應(yīng)積極地與同事合作，共同設(shè)計(jì)計(jì)算思維教學(xué)活動(dòng)，依據(jù)學(xué)習(xí)者、領(lǐng)導(dǎo)者、設(shè)計(jì)者、協(xié)作者和促進(jìn)者五大能力維度反思教學(xué)，找出自身知識與技能的薄弱之處，及時(shí)查漏補(bǔ)缺、更新教學(xué)。通過不斷迭代計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證教學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)和創(chuàng)新教學(xué)模式，形成設(shè)計(jì)-反思-再設(shè)計(jì)循環(huán)往復(fù)的探索過程。通過將計(jì)算思維融入課堂，深刻認(rèn)識計(jì)算思維的本質(zhì)，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中不斷更新自身知識庫，促進(jìn)自身計(jì)算思維教學(xué)能力發(fā)展。

五、結(jié)語

“無所不在的計(jì)算是昨天的夢想，如今成為現(xiàn)實(shí)，計(jì)算思維就是明天的現(xiàn)實(shí)”，周以真在《計(jì)算思維》一文中寫道（Wing， 2006）。計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步為我們解決問題帶來了新思路，使我們的創(chuàng)新能力和想象力實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍。使用計(jì)算機(jī)解決復(fù)雜問題的計(jì)算思維將是學(xué)習(xí)者適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的一種重要思維能力，而教育者是否具備良好的計(jì)算思維教學(xué)與實(shí)踐能力直接影響著學(xué)習(xí)者計(jì)算思維培養(yǎng)的效果。只有掌握計(jì)算思維，才能更好地應(yīng)對這些革命性變化。目前，我國信息技術(shù)教學(xué)普遍停留在技術(shù)與工具層面的培養(yǎng)，然而各種軟件工具更新迅速，如果我們的教學(xué)僅停留在對簡單工具技能的講授，若干年后我們教給學(xué)生的很多東西將會(huì)過時(shí)。處于信息時(shí)代的我們，不管技術(shù)工具如何更新?lián)Q代，思維過程仍然是相互關(guān)聯(lián)的，引導(dǎo)學(xué)生掌握技術(shù)表象背后相對一致的算法原理和思維過程才是更好的途徑。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，特別是計(jì)算思維能力，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，將更有助于學(xué)生適應(yīng)未來瞬息萬變的社會(huì)，符合社會(huì)對人才的要求。

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收稿日期：2019-12-18

定稿日期：2020-04-28

作者簡介：張文蘭，博士，教授，博士生導(dǎo)師;閆怡，碩士研究生;劉盼盼，碩士研究生。陜西師范大學(xué)教育學(xué)院（710062）。

責(zé)任編輯 單 玲