摘"要：使用高中生計算思維評價量表了解常熟市三所農村高中學生計算思維能力總體情況，進一步深化對計算思維的認知與理解，系統(tǒng)把握計算思維中的各種因素，明確高中編程教育對培養(yǎng)學生計算思維的重要性和可實施性。積極探索基于計算思維培養(yǎng)的教學實施策略，形成高中段編程教育中基于問題解決的計算思維培養(yǎng)模式，真正促進學生計算思維的提升。關鍵詞：計算思維；編程教育；信息技術學科0"引言近年來，大數據、云計算、移動通信技術的廣泛應用和人工智能技術的快速發(fā)展催生了生活于數字化世界中的人們認知和解釋世界的新思維——計算思維。《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》將計算思維定義為“個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動”[1]。計算思維現已逐步發(fā)展成為人們在學科學習過程中培養(yǎng)出來的一種關鍵思維能力，這種能力使個體能夠有效利用計算機科學領域的思想、方法和技術解決現實中的問題，成為在現代社會中生存和發(fā)展必備的重要思維品質。在信息時代，計算思維作為一種廣泛適用且不可或缺的思維方式，其培養(yǎng)顯得尤為重要，已成為學校教育中的關鍵環(huán)節(jié)。對學生而言，計算思維的培養(yǎng)是一個持續(xù)的、逐步發(fā)展的過程。小學和初中階段可以視為計算思維的引入和成長階段，而對高中生來說，進一步提升和強化計算思維能力已經成為一項基本的教學要求。編程是一種可以提升計算思維能力的高效訓練方式，對計算思維的培養(yǎng)起著支撐作用。但編程教育尚未得到充分重視，部分人將其視為素質教育的一個輔助性課程，未能充分認識編程教育在培養(yǎng)學生思維方式和問題解決能力方面的關鍵作用。特別是，編程課程在農村高中開設的時間短、課時少。目前，在學校內部推進編程教育仍處于初步探索階段，且受限于緊張的教學日程和有限的課時，教師在實施教學策略時面臨諸多挑戰(zhàn)。同時，教師在編程教育領域本身也是探索者，需要進一步提升自身的專業(yè)知識。1"數據來源1.1"調查對象與內容本次調查對象為江蘇省蘇州市常熟市農村區(qū)域的三所高中（常熟市滸浦高級中學、常熟市梅李高級中學、常熟市海虞高級中學）。為了解三所學校學生計算思維的整體情況，并以此作為開展教學項目的切入點和開展課堂教學的依據，推動、推廣編程教育，筆者針對高一學生開展了在編程教育中培養(yǎng)學生計算思維可實施性的問卷調查。本次調查是非強制性的，參與的學生有1466人，其中男生占51.57%，女生占48.43%，這與三所學校的男女生比例相符，因此統(tǒng)計數據具有一定的參考價值。參與調查學生分布如表1所示。1.2"調查問卷說明在基于量表的評價方式中，土耳其學者柯爾克瑪茲（Korkmaz）及其團隊開發(fā)的針對學生計算思維能力的評估量表在學術界得到廣泛的認可和應用。在對該量表進行設計和開發(fā)之前，柯爾克瑪茲等研究人員對國際教育技術協會提出的計算思維理論框架進行了深入分析，并據此提出評估量表包含的五個維度：問題解決能力、合作技能、批判性思維、創(chuàng)造力因素和算法思維。國內學者對該量表進行了本土化，中文版的計算思維量表用于測量我國學生的計算思維能力。本次調查問卷借鑒中小學計算思維評價量表（CTS-K12），結合學生實際情況和信息技術學科特點對其進行調整。對三所學校高一學生計算思維能力的問卷調查分為兩部分，第一部分為個人情況，第二部分包括問題解決能力、合作技能、批判性思維、創(chuàng)造力因素和算法思維五個模塊，其中算法思維模塊又由“計算概念”“計算實踐”“計算觀念”三個層次構成。本次問卷調查第一部分個人情況包含4個不計分題項。第二部分五個模塊共44個題項，問題解決能力包含5個題項，合作技能包含5個題項，批判性思維包含5個題項，創(chuàng)造力因素包含5個題項。算法思維中的“計算概念”包含8個題項，“計算實踐”包含10個題項，“計算觀念”包含6個題項。量表采用李克特五點計分法進行測量，分別為非常同意、同意、不確定、不同意、非常不同意，分別記為5、4、3、2、1分。本次調查運用WPS表格軟件進行數據處理。2"調查結果與分析2.1"計算思維總體情況本次調查對參與學生計算思維評價量表五個維度上的得分均值、標準差、最大值、最小值等進行了分析。參與調查學生計算思維能力總體情況如表2所示。分析結果顯示，參與調查學生計算思維能力最低分為1.16，最高分為4.96，均分為3.48。可見，參與調查學生所展現的計算思維能力普遍位于中上水平區(qū)間。按照計算思維評價量表五個維度，學生的得分均值從高到低分別為合作技能、創(chuàng)造力因素、問題解決能力、批判性思維、算法思維。各個維度的標準差顯示，在算法思維這個維度，學生個體間的差異最大。2.2"是否參加過編程和相關社團學生間計算思維能力對比此項數據來源于調查問卷第一部分個人情況。從校內外教育經歷橫向比較中發(fā)現，相較于市區(qū)高中學生，農村高中學生對編程技術、青少年人工智能（機器人）等知識的學習較少，參加過編程和相關社團的人數遠遠小于未參加過的人數（表3）。調查中發(fā)現，參加過編程和相關社團的學生計算思維能力高于未參加過的學生，且參加過編程和相關社團的學生在算法思維這一維度上個體間差距最大（表4）。2.3"學生對計算思維的認可度此項數據來源于調查問卷第一部分個人情況。參與調查學生認可計算思維的重要性，但對計算思維的認識往往停留在表面，缺乏對其深層含義和應用領域的全面理解。超過90%的學生渴望獲得提升計算思維能力的機會（表5），超過70%的學生渴望通過編程學習提升自己的計算思維（表6）。2.4"調查結果分析參與調查學生的計算思維能力整體處于中等偏上水平。在計算思維評價量表五個維度上，算法思維得分最低，且在算法思維維度上學生間的個體差異最大。參加過編程和相關社團的學生計算思維能力高于未參加過的學生。技術的發(fā)展、社會的演變促使學生開始認知、解釋和重視計算思維。隨著Python語言被納入高中信息技術教材，學生開始逐步意識到編程教育的重要性，渴望通過編程學習提升自己的計算思維。編程教育受到了學生的歡迎。編程教育的目標不僅是提升計算思維，更側重于促進學生認知模式的成長。通過實踐可知，編程教育著重增強了學生解決各種問題的能力。同時，計算思維的培養(yǎng)賦予了編程教育更為深遠的目標和意義。3"基于計算思維培養(yǎng)的教學實施策略本次調查不僅了解了農村區(qū)域三所學校高一學生計算思維能力的總體情況，證實了在編程教育中培養(yǎng)學生計算思維的重要性和可實施性，還關注了教師在編程教學中對學生計算思維的培養(yǎng)模式。筆者嘗試利用各種教學策略、教學工具等構建有效的計算思維學習環(huán)境，力求系統(tǒng)把握學生計算思維的各種影響因素，積極探索基于計算思維培養(yǎng)的教學實施策略，形成高中段編程教育中基于問題解決的計算思維培養(yǎng)模式。具體圍繞以下三個方面展開研究。3.1"匯總新課標下高中段教材中涉及編程教學的模塊，在教學實踐中形成適合高中學生計算思維培養(yǎng)的教學模式有效的課堂教學模式是影響課程實施質量和學生計算思維能力形成、信息素養(yǎng)提升的關鍵要素。高中學生對能立即看到效果、在生活學習中立刻用得上、比較前沿的知識更感興趣，如人工智能與信息系統(tǒng)的安全等模塊。而對理論性強、抽象的知識板塊，如編程計算、計算與問題解決，學生的興趣度偏低，但這兩章恰恰是編程教學的重點。學生更喜歡直觀的、實際的、能看到效果的知識，但是計算思維是抽象的。因此，如何將其在課堂教學中具象化，是教師需要努力的地方。轉變教學方式，嘗試探索大單元教學，幫助學生從宏觀上把握知識體系，理解不同知識點之間的聯系。開展項目式、跨學科等綜合性教學活動，在解決實際問題的過程中，運用多學科知識，培養(yǎng)跨學科思維，促進學生融會貫通，加強知識內在聯系，促進知識結構化，切實提高學生的問題解決能力，確保課堂教學有意義、有效率、有生成性。3.2"通過開展社團活動、校本課程和競賽活動，激發(fā)學生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)其計算思維能力除了以信息技術學科課堂教學作為培養(yǎng)主線外，還要以創(chuàng)意編程、人工智能等社團活動和校本課程作為必要補充。在社團活動和校本課程中嘗試進階式培養(yǎng)學生的計算思維能力，在已有“Python高級程序設計語言編程”課程的基礎上，添加了涵蓋C++、機器人編程、物聯網技術等方面的進階內容。通過社團活動和校本課程的日常開展，鼓勵學生積極參與信息素養(yǎng)、領航杯、省科模等競賽，讓學生在競爭中學習，在學習中競爭。這不僅可以提升學生的專業(yè)技能，還可以讓其學會如何在團隊中協作，如何在面對挑戰(zhàn)時保持創(chuàng)新和解決問題的能力。這些經驗對學生的全面發(fā)展具有重要意義，有助于他們在未來的學習和工作中更好地適應社會需求，成為具備較高信息素養(yǎng)的人才。3.3"根據高中學生個體差異，教師進行面向計算思維能力提升的個性化學習內容設計和實施借助學習平臺，促進師生互動。教師借助學習平臺完成課程構建，定制有助于提升計算思維的個性化學習內容。學生在平臺上進行課前預習、課堂搶答、考試評價等。平臺在師生互動環(huán)節(jié)能體現出更好的應用效果，實現了“零距離”教學，同時幫助教師更深入地了解每一位學生的學習情況。做好跟蹤調查，關注學生日后發(fā)展情況。在學生結束高中段的學習生活后，通過多種渠道繼續(xù)跟蹤參加過編程和相關社團的學生情況，了解他們在大學中的表現，以及他們在此后不同階段的變化和成長，以更好地評估教育效果和教學質量，為未來的編程