精品伊人久久大香线蕉,开心久久婷婷综合中文字幕,杏田冲梨,人妻无码aⅴ不卡中文字幕

一、引言

在計算的重要性和強度與日俱增的信息時代，人類正經歷著第三次認知革命，即IT革命。計算思維（Computational Thinking）對于當前K-12階段的孩子而言，是一種觀察和理解周邊世界的全新視角，是一種利用計算的過程和方法來理解和解決問題的全新能力，也是他們應對未來競爭與挑戰的必備技能。

近年來，隨著云計算、物聯網、大數據挖掘、人工智能等技術在眾多行業中展現出的計算優勢和變革力量，關于計算思維培養的研究與實踐在世界各地持續升溫，且落腳點由早期的高等教育領域開始向K-12階段轉移。越來越多的國家已經進入或正在實施將計算思維納入學校課程體系的進程中。

Henderson等認為，計算思維作為現代科學、技術、工程和數學（即STEM）學科的核心，在K-12中開展計算思維培養的時代已然到來了。但如何開展，基于對計算思維不同的概念理解，不同的國家、組織和研究人員在實踐中提出了多樣化的計算思維培養途徑和評價方法。在此，我們嘗試對這些實踐和研究加以梳理，以理清對于計算思維概念的實踐認知，通過總結目前國內外K-12階段開展計算思維實踐與評估的發展概況，以期為我國K-12階段計算思維培養的實施提供一些有益參考。

二、K-12實踐中對計算思維的認知與理解

（一）對計算思維的認知與理解

作為科學思維譜系中的三大思維模式之一（其他兩個為實證思維和邏輯思維），計算思維的本質是解決問題的思維與能力。雖然計算思維在教學實踐中常常與計算科學領域緊密相連，但它并不是一個伴隨計算機的出現而出現的概念，當我們在處理諸如問題求解、系統設計等方面的問題并描述與規劃時，都會看到計算思維的影子，即使定義并不是很清晰。不過，正是由于計算機的出現，計算思維的研究和發展才起了根本性的轉變。隨著社會生產與生活中計算程度的日漸加劇，人們開始關注如何將計算機這種自動處理信息的能力應用到更為廣泛的領域。一些計算科學領域的科學家，在設計、測試和使用計算模型來進行研究的過程中，開始使用起“計算思維”這個術語。但在最初階段，對于非計算科學領域的人員還比較難以理解和應用。而現在被普遍認可的計算思維概念是由周以真（Jeannette M. Wing）于2006年所提出，其正式提出的同時，也將計算思維的培養與實踐引入了K-12階段。

近年來，圍繞“如何識別計算思維”、“怎樣才能最好地培養孩子的計算思維”、“計算思維培養與編程、計算機如何分離”等實踐問題，研究者們從不同視角對計算思維的定義進行了不同描述和理解。對這些解釋和認知，我們從偏向抽象概念還是偏向實踐操作，以及側重計算科學知識學習還是側重思維能力培養兩個維度，加以歸納整理，得到表1。其中，偏抽象概念的理解傾向于定義計算思維的普遍特征，而偏實踐操作的理解傾向于闡述計算思維培養過程的操作性定義；知識學習的角度側重于培養基于計算科學基礎的教與學開展，如算法、糾錯等，而思維培養的角度側重于聚焦解決問題的思維構建，如抽象、表達等。

從表1中，我們不難發現從知識學習的角度進行的實踐操作性定義最多，這一認知將計算科學知識的學習作為思維發展的載體，有利于指導計算思維培養實踐與操作，結合現有的計算科學知識體系也更容易對實踐結果展開評價。但也不難看出，計算思維培養最核心的工作其實是思維能力的建立和養成，這已成為一個不爭的實踐共識。如何有效發展計算思維能力，并對計算思維能力的發展結果進行觀察和量化評價，則是今后教育開展的實踐難題。

在我們看來，計算思維的培養試圖將計算機科學的問題解決方式和過程延伸到其他所有的學科領域，通過抽象化、模型化等方法分析問題，然后形成可以計算化、自動化的解決方案；其核心事務就是培養學生如何建構目標的問題域，分解任務邏輯，并抽象成系統方法并用計算機加以實現。但不管如何理解，周以真對計算思維特征的描述給了我們在實踐開展方面最基本的指導原則：（1）培養不是簡單的程序化，不僅僅只是計算機編程；（2）培養不是刻板技能的機械重復；（3）培養不是要人像計算機那樣思考，需要發揮人的創造力和想象力；（4）培養應關注思維發展過程而非最后的計算結果或制品；（5）培養的是一種所有人都必須具備的基本能力。

（二）與計算思維培養相關的概念

計算思維描述了我們思考如何利用計算機來解決問題時所采用的過程和方法。通過對計算思維多個概念的解讀，綜合來看，計算思維就是在計算機科學的基礎上定義、理解和解決問題。在實踐層面上，表現為具體的問題解決過程中的形式化、模型化、系統化、自動化；在理論層面上，包含算法、邏輯、糾錯和抽象等組成元素。計算思維的內涵和構成，都體現了它不是一個獨立存在的概念。因此，它在實踐中常常與算法思維（Algorithmic Thinking）、編程思維（Programming/Coding Thinking）、數學思維（Mathematical Thinking）和工程思維（Engineering Thinking）等概念交叉在一起，相互串聯。計算思維與上述思維之間的關系，如圖1所示。

算法思維是理解計算機科學的關鍵，與構建和理解算法的指令有關，包括功能分解，重復（迭代和/或遞歸），基本數據組織（記錄、數組、列表）、泛化和參數化，算法和程序，自頂向下的設計和細化。算法思維是一種關于方法細節導向的思維方式，具有很強的創造性，要求能夠構建解決給定問題的新算法。根據周以真教授對計算思維的定義可知，算法思維是計算思維的核心概念之一，培養學生的算法思維可有效促進其計算思維的發展。

編程思維是以程序的方式來思考并通過分析概念的本質和屬性來解決問題。編程思維要求學習者理解編程語言也是一種語言，了解計算機的代碼如何解釋，認識一些基本的邏輯結構；明白達到目標可進行不同選擇，方式并不單一。編程思維包括框架思維、拆解思維、函數思維等。而編寫程序是當前培養計算思維最主要的手段。編程思維能夠有效幫助學習者了解編程語言并設計程序的邏輯結構，進行程序開發，從而發展學生的計算思維。

數學思維是一種看待事物的方式，即把事物分解成數字、結構或邏輯的本質，并分析其潛在的模式。它最大的認識特征是概念化、抽象化、模式化。數學思維與公式操作、表現現實事物、函數值性狀、化為簡單的問題、討論無窮的問題、推廣、抽象推理、信息構造和算法這九個范疇密切相關。計算思維吸收了數學思維的部分理論和方法用以解決問題，例如，抽象化和模式化等，兩者的發展具有很大的正相關性。

工程思維是在工程的設計和研究中形成的思維，是運用各種知識解決工程實踐問題的核心。作為一種籌劃型的思維方式，工程思維要求邏輯地發現主客體的屬性，將主客體之間的各種價值聯系非邏輯地復合在一起，并識別和評價出最佳的解決方案。按常規定義，工程思維可分為邏輯思維、形象思維和頓悟思維。從解決問題的視角，計算思維可以說是工程思維的一個組成部分，但計算思維強調的是在計算機科學基礎上的問題解決，在實踐中繼承了工程思維的統籌特性。

理清這些思維之間的關聯作用，將有利于我們在實踐開展中有意識地彼此配合并加以有效利用，實現共同良性發展。

三、計算思維培養實踐在K-12中的開展現狀

（一）各國計算思維培養實踐一覽

2017年《地平線報告（基礎教育版）》指出，培養中小學生的計算思維是21世紀一個重要的課題，計算思維應該是閱讀、寫作、計算之外的另外一項必須熟練掌握的基本技能。自周以真將計算思維的概念引入K-12后，如何在K-12階段培養學生的計算思維，引起了各國教育相關部門的高度重視。越來越多的國家或國際組織開始在中小學教育的目標任務中明確納入計算思維培養的內容，并積極展開各種實踐探索。將計算思維引入K-12階段，是一個復雜的過程，不僅需要課程體系的系統改變和教師意識轉變與精力的投入，還需要大量相關性的資源和服務的支持。表2從實踐的課程/項目、培養標準、研究機構、實施工具和師資培訓等多個維度，對當前各國的實踐現狀進行了梳理。

雖然，在實踐中，有些國家對于計算思維培養的表述和需求還不十分明朗和直接，但培養的意圖和轉變已越來越清晰，主要體現在以下幾個方面：

1.在課程設置方面

當新的內容需要引入時，亟需解決的一個核心問題就是在什么地方添加、該如何添加。不同國家和地區采取了不同的方式，有的替代已有的課程（如，英國），有的開設全新的課程（如，澳大利亞、香港地區），而大部分是做為選修內容添加，或與其他課程（尤其是STEM方面的課程）進行整合，貫穿在主題教學活動中。由于計算思維與計算科學或信息技術等課程密切相關，這些課程的原有基礎對計算思維的培養起著重要的作用。因此，實踐在聚焦計算思維的問題解決能力，將其作為一種基礎能力進行培養外，還繼承了以往包含信息素養、編程能力、數字競爭力在內的培養任務。

但計算思維的跨學科發展卻又需要“從計算科學中分離出來”，從認知和教學法上探索新的發展。因此，部分國家和地區還建立了教師培訓與資源共享的支持體系，以滿足實踐的新需求，而這也是各國或地區在后續發展中將共同面臨的一大挑戰。

2.在課程目標方面

大多數國家或地區都為K-12不同年齡階段學生的計算思維培養，建立了不同的目標體系，如，澳大利亞、英國、美國等，這使得實踐活動的開展有明確的參考標準。在培養活動中，編程都被作為計算思維發展的重要載體，充當思維表現的工具和評判的依據。在K-12的初級階段，培養目標是通過編程形式引入計算思維的概念，關注于信息素養和數字競爭力方面；而到了較高階段后，則關注于計算思維在更多學科中的融合，強調解決問題能力以及計算思維的社會影響價值。

3.在課程工具方面

在K-12階段，有效培養計算思維的工具，必須具備低門檻和高上限兩個特征，即，一方面易于初學者入門，另一方面，良好的拓展性又能很好地支持高階能力發展?？梢暬幊蹋ū热纾琒cratch、Alice和Kodu）、基于Web的仿真創作工具（比如，Agentsheets和Agentcubes）以及用于教育機器人、科學實驗的低成本開放源碼硬件設備（比如，Arduino）這三類，在近年來的實踐中常被作為計算思維培養的課程工具。它們滿足“低地板、高天花板”的原則，能很好地突破傳統計算思維培養的技術瓶頸，將計算思維培養模式貫徹落實。在這三者中，圖形化的編程環境毫無疑問更適合初學者，使他們能繞過代碼語法的門檻，而更關注于設計和創造。

在這些實踐中，美國計算機科學教師協會（CSTA）和國際教育技術協會（ISTE）兩大組織，由于他們特定的使命和權威，在落實K-12計算思維的培養實踐中發揮著尤為重要的作用。他們從領導力建設、培養標準、課程資源和教師發展上，給出了較為系統和詳實的實踐指南。以他們所提出的“計算思維學習經驗案例”（CTLEs）為例（如表3所示），其目標是為了指導K-12階段的教師們有效將計算思維的培養與學科學習活動結合起來。因此，每個具體學習活動的教案旁邊，都附有計算思維培養的操作指南。指南體現為：概括了學習活動中蘊含的計算思維技能，以及要求達到的計算思維態度；分析了活動各個階段細節中強調的計算思維詞匯和要培養的計算思維態度。

（二）計算思維的跨學科實踐與應用

計算技術在各領域的滲透，促使研究者們以一種計算的視角看待問題并探索問題的解決策略。而作為一種問題解決的方式，計算思維本身最大的優勢在于它作用的范圍非常廣泛，能夠自動轉移和應用于各個學科，協助完成很多事情，如，量子物理、高級生物學、人機系統、開發有用的計算工具等。學生通過接觸計算機科學的方法和技術，發現周邊問題與計算的聯系，并用計算方法開展個性化設計、反思與協作，其在提升自身解決問題能力的同時，也發展了其他學科的能力。因此，從某種程度上講，計算思維是將計算機教育的成果無限放大的催化劑。計算思維培養在K-12階段得到廣泛重視的同時，其在跨學科中的實踐與應用也得到了較好的關注與發展。

美國西北大學研究人員將計算思維引入高中數學和科學課堂，對整個課程學習產生了積極影響。課程開發工作由研究人員和在職的數學科學教師共同完成。在整個課程學習過程中，教師把學科內容和計算思維以算法的形式和數據的形式結合起來，讓學生使用現代的計算工具解決問題，把真實性帶到活動中。芝加哥大學研究人員在其附屬中學的高中美術課上增加了計算思維的活動，要求學生在課堂上設計作品原型并用3D打印機打印。課程活動中體現的計算思維焦點主要是抽象和溝通，即培養學生準確地指定信息以避免歧義的能力。

美國3rd Lab的CHEM+C項目在多個科目中開展了計算思維的跨學科應用，旨在學科學習中發展與學習者計算思維相關的能力。其課程活動的設計由本科生、研究生以及K-12階段的教師共同參與完成。典型案例有：在八年級語言藝術學科中，重視培養學生對信息系統化處理、調試和錯誤檢測的能力；在七年級社會學科中，培養學生對信息的系統化處理能力；在八年級地球科學課程中，課程活動設計蘊含計算思維中的抽象和模式概括，以及迭代、遞歸和并行的思維過程。

Google計算思維探索團體在面向11-18歲學習者的語言和歷史學科中，選擇使用電子表格函數來評估語言中常見的使用情況。學習者在課程學習過程中，將分析大量數據里的拼寫錯誤，找出模式，發展抽象能力并明白大量數據可以呈現很多關于社會的信息。Desmos是（一款數學學習圖形計算器軟件）設計使用線性模型來預測智能手機需要多長時間才能完全充電的數學活動，在這個過程中，學習者需要收集和分析數據，體現了計算思維的融入。Wolfram Alpha（新一代的搜索引擎，能根據問題直接給出答案）在地理學科里加入了計算思維，在課程活動中，學習者對數據的分析體現了濃厚的計算思維色彩。

美國Code.org組織與獲獎項目GUTS（Growing Up Thinking Scientifically）合作，將計算機科學概念引入科學課堂。學習者在學習過程中， 使用MIT提供的Starlogo Nova工具建立計算模型進行實驗，建模和模擬的活動中包含計算思維。美國奇幻工房（Wonder Workshop）參考2016年CSTA 標準，針對K-8孩子開發了旨在將編程與其他學科進行整合的課程體系：Code to Learn。在該課程體系下，課程由各個學科的教育專家結合學科特點開發完成。課程將通過機器人幫助學習者學習數學、科學、語言、社會學和美術等學科的知識點。

通過對以上案例的分析，我們不難發現，計算思維的跨學科實踐存在以下共性：（1）課程設計一般由研究計算思維的專業人士與K-12階段教師共同完成，這既保證了計算思維的貫徹落實，又確保了學科教學的合理性和科學性；（2）課程設計將教學過程中的問題與計算思維的優勢進行有效關聯，既可解決教學問題，又提供了一種學生在學習中思考和解決問題的新方法；（3）計算思維在跨學科的融合過程中，針對不同學科的不同問題情境，運用到的計算思維的側重點會有所不同，在于實現與其他學科的最佳融合?？傊嬎闼季S的跨學科實踐最核心的價值在于：通過運用計算化的思維方式審視學科問題，建立關聯以尋找更優或全新的解決方案。

四、計算思維在K-12培養實踐中的評價

計算思維的評價在K-12培養實踐中占據著重要位置，是開展培養活動的依據，也是評判培養成效的證據。作為一種獨特的能力組合，計算思維是將計算機科學中的問題解決方法在所有學科領域里延伸和拓展，其培養不同于計算機使用技巧的操練，也不同于計算機理論的學習，無法完全沿用以往的評價標準和手段。計算思維的評價需要有效表征，評價學生在計算活動中的行為過程、能力表現與學習結果，關鍵是確定學生在不同維度上的表現性指標（知識、技能或態度），并建立對應具有可操作性的等級體系標準；同時，個體在計算思維的發展上，由于自身認知基礎、能力偏向、興趣動機的差異，再加上過程中對不同情境、不同支持的反應，其最終的評價應該綜合使用多種方法和手段，以盡可能全面地納入學生在不同維度上的發展信息與細節，從而真實地反映他們的計算思維發展水平。

由于早期關于計算思維的討論主要是在高等教育的水平層次上，而如何落腳到K-12階段，目前尚沒有一個能被廣泛接受的標準。但在K-12階段計算思維的評價標準上，現有研究基本都采用了多維度、分層次設置的方法，結合計算機學科、問題解決過程的一些內容要素，并以年級作為劃分參考。

其中，最具權威性的文本是計算機科學教師協會（CSTA）與美國教育技術協會（ISTE）聯合給出的針對不同學齡段學生應達到的計算思維水平的“案例指南”。該文本將計算思維分為九個維度，分別是數據收集、數據分析、數據表示、問題分解、抽象、算法和過程、自動化、模擬和并行，并用案例描述了K-12學生在不同階段需要掌握計算思維能力水平的行為參考表現。而臺灣師范大學在CSTA和ISTE的基礎上，征詢了13個計算科研人員、計算科學教育家、K-12計算科學老師以及行業專家后，經過三輪問詢，將計算思維實踐的能力表現分為九個方面，分別為解決問題、問題分解、算法、數據表示、數據分析、建模與仿真、抽象、自動化和拓展；同時，對K-12不同階段的學生必須或需要掌握的能力類型進行了劃分。我國的《高中信息技術課程標準》則是將計算思維劃分為四個等級（預備級、水平1、水平2、水平3），并對每一個水平下需要達到的計算思維素養提出了具體的要求。

計算思維培養的核心內容，其實就是方法的訓練習得和思維的遷移養成，針對這一轉變，大多數研究和實踐都采用基于情境、基于實證、基于數據的評價方法來加以考察和測量。由于計算思維是對問題求解的思維過程，而問題是在情境中產生的，所以大多數評價方式都是在一定情境設定下開展的。表4對當前常用的評價方式進行了總結和梳理，主要包括文本話語分析、題目測試、作品分析、圖示分析和行為分析等實證方法類型。表格中的計算思維關注點采用了Brennan和 Resnick關于計算思維的三維框架操作性定義，該定義實踐操作性強而且在教學中被廣泛應用。在評價方式中，文本話語分析、題目測試能全面評價學生在計算概念、計算實踐和計算觀念上的表現，評價相對較容易開展。

文本話語分析是指從學生的語言和文字描述中發現學生的思維變化，主要通過訪談或有聲思維的形式開展。該分析方法主要關注學生在計算概念和計算實踐兩個維度的變化，同時，在一定程度也能檢測學生計算觀念的變化。例如：Brennan和Resnick的研究，在基于項目的訪談中，訪問者詢問學生完成作品的過程信息（包括如何開始，如何演進，哪一步特別重要，遇到什么問題，以及如何解決等）；在這一訪談過程中，訪問者記錄學生闡述的各種關于作品的細節信息，包括計算概念（循環、并行、條件等）、計算實踐（實驗、糾錯、迭代等）和計算觀念（表達、提問）等；然后，通過分析文本話語中的關鍵詞和細節就能發現學生在三個維度的變化。但這個訪談較為耗時，而且要求學生對于作品的完成過程有清晰的記憶；這對于低年級的學生會存在表達不清晰、答非所問的情況，所以，在K-12階段使用訪談等文本話語分析，有一定的難度和一定的年級限制。

題目測試指采用選擇題和問答題的方式，在課程教學的某個階段對學生進行測試，分析結果能及時地反饋給教師和學生。目前，這種分析方式的使用頻率最高，操作便利，一定程度上可以兼顧學生學習的過程信息，但測試題目的設計非常關鍵，需要根據一定的理論或評價標準加以擬定。

Román-González等人所提出的計算思維測試題（Computational Thinking tests， CTt）從基礎心理能力（Primary Mental Abilities （PMA） Battery）和問題解決能力（RP30 Problem-solving Test）兩方面，分析了CTt與計算思維的相關性，驗證了CTt在評價計算思維上的有效性。CTt適用于12到14歲左右的學生，所有題目均采用選擇題的形式，題目設置采用可視化方式，在一定情境下檢測學生在計算概念和計算實踐上的變化情況。Aggarwal 等人基于布魯姆分類理論，提出了基于Kodu課程（Kodu Game Lab是一個基于“When-Do”的3D游戲建模平臺，https：//www.kodugamelab.com/）的前后測測試題，在每一個項目前后對學生進行測試，分析學生在理解、識別、建構某種設計模式上的差異。Chen等人基于CSTA對計算思維的定義設計了計算思維前后測測試，主要測試學生在實際情境和機器人編程之間，以及文本編程和可視化編程之間的能力遷移。

題目測試是一種較容易操作的評價方式，但目前的測試題主要是圍繞計算概念和計算實踐的選擇題，對于計算觀念的測試還較少；同時，題目測試需要大量的數據對題目進行效度和信度的分析。

作品分析指從學生完成的作品中分析學生在各個模塊的表現情況，并以此為依據來診斷學生各方面能力的發展水平。該分析方法能反映學生在計算概念和計算實踐上的表現，但操作難度較大，除非有特定的分析工具支持。比如，Scrape（http：//happyanalyzing.com/），該分析工具可分析Scratch中代碼模塊（如，If....else代碼塊）的使用頻率。通過這種方式，就能清楚得知學生最常使用的代碼塊，由于每一個代碼塊都對應著一定的計算概念，從而分析出該階段或該項目中，學生應用了哪些計算概念。Brennan和Resnick利用Scrape分析了Scratch社區中作品（映射進階學習者）的代碼塊使用頻率和初學者作品中的代碼塊使用頻率，兩者對比能區分出初學者和進階學習者在計算概念上的不同。

美國科羅拉多大學的Koh等研究用計算思維模式（Computational Thinking Pattern，CTP）圖，來初步檢測計算思維能力的發展。CTP圖由九種計算思維模式按順時針排列組成，用以展示在給定游戲中應用到的計算思維模式的數量和類型。CTP圖中的九種計算思維模式是基于AgentSheets項目提出的。學生將設計的游戲項目提交給可擴展游戲設計廳（Scalable Game Design Arcade，SGDA）時會自動生成CTP圖，教師可以將學生各個階段作品的計算思維模式呈現在一張CTP圖上。這樣，就可以通過CTP圖比較知識的轉移，也能更清楚地了解學生如何將新知識轉移到新情境中。但這種分析方法忽視了很多過程性信息，也只能檢測學生在計算概念上的表現，更深層次的計算實踐和計算觀念卻很難檢測到；而且如果使用其他可視化編程工具（如，App Inventor等），就沒有分析工具，只能采用人工記錄的方式，非常耗時。

圖示分析和行為分析以計算實踐的評價為主，這兩種評價方式主要關注學生的思維過程和行為表現，分析難度最大。圖示分析主要采用流程圖或偽代碼的方式，反映學生解決問題的邏輯方案和思考路徑。比如，Chen等要求學生寫出或畫出關于機器人畫三角形的功能代碼序列（類似偽代碼），然后對學生形成的代碼進行分析，以發現學生教學前后在CSTA四個水平上的變化。雖然，流程圖或偽代碼以一種直觀的方式引導學生對其思維結果進行整理和關聯，可清晰地呈現出學生關于問題的解決思路，但同時也要求學生對偽代碼和流程圖有一定的認識基礎，了解每一種符號代表的含義，這對于低年級學生來說有一定難度。

行為分析是從學生的學習行為出發，分析學生在實踐過程中的問題解決以及糾錯、再利用過程，分析學生解決問題的路徑，觀察學生對各個模塊的應用，評估學生在計算概念和計算實踐上的表現。通過田野觀察的方式記錄學生的操作行為，需要在教學活動過程中額外引入觀察人員，而隨著技術的發展，對學生行為的記錄可以通過錄屏的方式實現。但這個方法要求盡可能多地記錄學生的行為細節，耗時且分析工作量比較大。Esteves等人采用人為觀察記錄的方式，記錄學生在虛擬環境中學習編程時與教師的互動以及學生行為等信息，并形成報告揭示學生在虛擬環境中學習編程的學習效果。

五、總結及對我國的啟示

計算思維的培養主要是對人的思維完整性和邏輯性進行訓練，在此過程中，可以建立一種看待和處理問題的新方式。隨著信息革命和智能化深入到每個領域，具備計算思維、利用計算的過程和方法來理解和解決專業領域的問題，已毫無疑問成為了現今社會人人必須具備的素養。計算思維的培養從K-12階段開始已然成為教育相關領域的共識，對其的關注與討論也日趨熱烈，但相關的實踐還處于起步階段。

計算思維是什么？如何對現有的課程活動加以修訂或拓展，以實現計算思維的培養？在課堂上計算思維看起來是怎樣的？學生的哪些行為和技能可展現他們所發展的計算思維，又如何展開評價？而教師若要開展計算思維培養的實踐，需要具備哪些知識和能力？等等，這些問題影響著計算思維培養在K-12階段的成功落地。Barr等認為，至少需要兩方面的努力：一是通過教育政策和認知的改變以克服課程架構方面的障礙，比如，計算思維培養的核心任務是什么、與已有計算科學或信息技術課程的關系等；二是教學的開展需要形成共同的認知和標準，且還要有大量的資源和方法支持，尤其是適當的相關案例和評價手段。

在我國，K-12階段以往單純由“信息素養”或“數字素養”觀念主導，以培養數字化工具應用能力為主的信息技術教育，已越來越不適應當前國際在科技創新和科技人才培養上的發展新形勢，計算思維培養的重要性逐漸在教育各階層形成高度共識，而探索性的教學實踐也開始不斷涌現（比如，郭守超等）。

2016年完成的《高中信息技術課程標準（修訂稿）》中明確指出，計算思維是學科的核心素養之一，并將計算思維納入培養計劃，這無疑標志著對計算思維培養的關注度進一步得到了提升。而在2017年國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》中，要求逐步在中小學階段推廣編程教育，更是為計算思維的培養營造了良好的發展大環境。雖然任友群等歸納總結出計算思維培養在中小學信息技術課程中落實的可行性路徑及與之一致的評估方法，謝忠新等、郁曉華等探討了在信息技術學科中培養學生計算思維的方法與策略，周明介紹了基于計算思維開發編程教育校本教材的一些原則，但這些研究真正要落實到具體的實踐層面，還存在著較大的差距。

第一，必須認識到計算思維培養最重要的目標，在于思維的遷移和跨學科的應用。鑒于我國計算思維的培養主要依賴于信息技術課程，很少關注跨學科的應用，但計算思維作為一項基礎能力，需要在各領域的應用中進行檢驗和強化。因此，應從實踐層面增強思維培養的環境，而當前的STEAM和創新教育就是一個很好的發展契機。

第二，必須認識到計算思維培養最核心的任務，在于編程思維和解決問題能力的訓練。鑒于我國在教學實踐中還普遍以工具應用的學習和操練為主，應在認知和方法層面都進行較大的調整和轉變。而在培養過程中，還要有意識地與數學思維、算法思維和工程思維等思維的發展相關聯，彼此促進以更好地增強計算思維的發展。針對此項新任務，師資的培訓和相關資源的提供必不可少。

第三，必須認識到計算思維培養最關鍵的工作，在于思維過程的呈現以及對其進行評估。鑒于以往我國相關的教學活動比較多采用結果性的評價，手段較為單一，應從課程工具和評價方法方面進行加強。要建立科學的標準體系，以體現各年級計算思維發展的特點與差異；同時，圍繞不同的發展目標，還需要指明適合的課程工具以及評價方法。

當然，要想實現計算思維培養在我國的普及，還存在諸多困難和挑戰。但不管怎樣，計算思維在K-12階段的落地已是全球化的必然發展趨勢，將深刻影響著一國未來的科技競爭力和創新力。