基于游戏化教学的计算思维培养的实践研究

刘静　吕婷　宋家嘉

摘要：计算思维是当前国际计算机领域广为关注的重要概念，也是信息技术教育中的研究热点。计算思维已成为信息时代每个人的必备素养。中小学生作为21世纪的数字土著居民，更需要拥有计算思维，应对未来信息技术迅速变革带来的挑战。计算思维能力的提高也将会促进学生的逻辑创新能力的提高。国内对于研究计算思维滞后于国外，对于计算思维评价的实验研究还不成熟，因此结合2017年，我国教育部颁布的《普通高中信息技术课程标准》，以小学信息技术课为基础进行计算思维对照班的实践研究，测评并分析，得出结论提高学生的计算思维。

关键词：计算思维，游戏化教学，信息技术

引言：

祝智庭认为，关注并投入娱教技术研究与应用实践，是为教育技术开辟了一个新领地，对于促进教育技术学科发展具有重大意义。对于计算思维的抽象等特点，通过游戏化教学的方式来培养学习者的计算思维能力能够轻松愉快地进行学习，事半功倍。信息技术学科核心素养是学生发展核心素养在信息技术学科具体化与操作化的表述，是学生发展核心素养培养的基础之一。足见计算思维在基础教育阶段学生核心素养发展中的重要作用，需要首先明晰什么是计算思维。

正文

1.计算思维的核心

计算思维指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动 。发展学生计算思维，提高学生利用信息技术解决实际问题的能力，已成为学校信息技术课程的重要内在价值之一 。当今教育信息化时代，信息技术学科的培养目标不再停留于教会学生使用技术和工具，而是培养学生利用信息技术解决实际问题的能力。

2.国外研究现状

自从周以真教授阐释计算思维的定义后，国际计算机科学领域和教育技术领域学者围绕“计算思维”进行了深入和广泛的研究。国外关于计算思维培养的研究与实践不仅涉及大学还包括中小学阶段，其中美国、英国、韩国等国家，把计算思维培养的内容加入计算机课程改革计划中，一些国外学者对中小学学生计算思维的培养进行了深入研究。

美国计算机学科教师协会（CSTA）在 2011 年推出了新版本《计算机课程标准》中，将计算思维作为计算机科学标准的基本主线之一，并给出了分阶段设计了计算思维的教学实施方案。

英国非常重视中小学计算思维培养，自 1988 年以来，信息技术课程就一直作为英国中小学生的必修课程，并先后经历了从信息技术（IT）到信息通信技术（ICT），再到计算（Computing）的变革。

2014 年 9 月，英国教育部引入新的计算机教学大纲。

针对小学生的计算思维教育模型，韩国学者苏金甲将其分为信息收集阶段、执行计算阶段、决策形成阶段三个阶段。韩国学者崔现宗通过分析相关国家文献以及专业的问卷调查，探究计算思维的定义、学习情境、学习步骤，概括出计算思维培养的13 种学习场景以及三个步骤。

新加坡学者赖思谊在计算思维三维空间理论的基础上，针对运用程序设计如何有效培养学生计算思维的问题，研究了 27 个案例，并提出有利于培养学生计算思维（计算实践和计算观念两个视角）的途径。

3.国内研究现状

国内研究计算思维的有李国杰教授（中国科学院），王亚东教授（哈尔滨工业大学）和何明昕教授（暨南大学）等其它国内大学的教授。他们在探索和研究计算思维方面研究颇深。 作为教育科研重要场所，大学在对计算思维的研究中一直处于前沿。2008 年 10 月，高等教育计算机协会在桂林举办了关于计算思维和计算机教育研讨。出席这次研讨会议主要来自全国各地许多所高校的计算机教育专家们，在会议上，探讨计算思维在科技创新与教育教学中的重要作用及其学科思维方法。同年 12 月初，何教授发表题为《学习与计算思维》的讲座，阐述了学习与计算思维的关系。 2009 年 7 月，李国杰教授在展望信息技术发展前景时指出：21 世纪将会是兴起一场以计算思维（以高性能计算和仿真技术）为特征的信息科学，而信息化科学的突破进展必将会引起一场新的信息技术革命。  王亚东教授于 2009 年 12 月 27 日在哈尔滨做了《计算与计算思维》的报告。王亚东教授认为可以将计算思维融入到计算机相关专业的课程中，鼓励大家汇总和研究都有哪些种类的计算思维以及它们的结构特点，这些思维和各门学科课程以及日常生活存在怎样的关系。

2010 年 3 月，孙凝晖在春季战略规划研讨会上做了“十二五”规划报告。他指出，信息社会已经从模拟时代过渡到数字时代，即将进入泛在时代。泛在社会信息无处不在。因此，计算机行业应该抓住机遇，在良好的基础上做好工作，做好迎接各种挑战的准备。其次，确定紧急的历史任务，在新的计算思维的概念下找到正确的方向，以确保计算机处于中国创新体系的领先地位。同年 7 月，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会在西安的会议上发布了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，大家必须高度重视计算机基础课程在教学中的重要性，在进行计算机基础课程的教学中要把学习者的计算思维技能当作教学活动中的核心培养目标，为以后建设更为完整的信息化课程体系做好准备工作。

4.结论

通过读硕士论文和期刊，了解了计算思维的发展，以及国内外现状。作者将在学者的理论基础上进行实践研究和评价分析。

1）在游戏化教学中培养计算思维

游戏化教学不仅可以提高学生的学习兴趣，而且在玩中学能够事半功倍。游戏化教学中可以利用人工智能手段，人工智能不能促进教学变革，但其是一种增能、使能和赋能的技术，可以将其转变为媒体或工具，在教育教学中发挥功效。

2）计算思维试题的选择

在教学实践中，使用的计算思维测试题，尽量对于计算思维的评判设有一个固定的标准，进行相关思维能力的评判，经过严格的分析并进行验证进行深入研究。

3）设计好实践方案

对于传统教学班和对照实验班一定分配好各自的任务，通过对比研究，得出结论。

参考文献

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