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计算思维的概念最早出自于美国卡内基·梅隆大学的周以真教授。她认为计算思维主要指的是充分利用计算机科学领域的基础理论对问题的求解和系统设计的一系列理论思维和实践活动。国内以任友群为主导的学者指出计算思维是在进行问题求解时能够将所掌握的计算机科学领域知识进行深度反思与优化的整个过程中所产生的一系列思维活动，进而在解决问题的过程中概括得出一套形式化、自动化、系统化的复杂问题的解决方案。

《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中明确了计算思维是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。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。

通过对计算思维的认识和理解，结合国内外学者总结出的计算思维的五个基本要素，包括抽象、分解、算法、评估和概括，本文确定高中生在编程教学中需要掌握的计算思维能力应该包括分解思维能力、抽象思维能力、算法思维能力、评估思维能力、概括思维能力。各个思维特征具体表现如下：

分解思维是指一种可以根据思维整体的每一个组成部分特点去分析思考问题的一种算法、系统、流程，是一种能够化难为易、化繁为简、化整为零的思维方式。抽象思维具体来说就是将繁琐而又具体化的事物经过抽象化处理后，抽取出事物的本质，形成简单易懂的可以使用计算机来解决的符号或者模型。算法思维要求学生能够利用己有问题的解决步骤或规则来进行问题求解的思维方式，通过算法分析，开发出一套问题解决的指令或规则。评估思维主要考察学生对于同一个问题出现不同的解决方案时，能否在效率、耗费和时间等方面快速进行估算，找出最佳的解决问题的方案。概括思维是当形成一个问题的解决方案后，遇到类似的问题能够快速的对算法改造从而找到新问题的解决方法，完成知识的迁移。

表1 计算思维的能力要素及具体阐释

（二）国内外同一研究领域现状与研究的价值

研究现状：

1.计算思维培养策略研究

自从计算思维的概念被提出以后，国内外学者越来越重视学生计算思维的培养，并从不同的角度出发，提出很多计算思维培养的策略，主要集中在以下叁个方面：

（1）基于真实情境进行教学

计算思维能力只有建立在真实情景中，学生才能确切的感受到信息技术对所需要解决的现实问题进行剖析和分解的步骤。因此，在课堂教学中，教师需要创设多种引人入胜的情境，引领学生自由地发表自己的想法和观点，能动性的融入到寻找解决问题的方案中。

新加坡学者赖思谊结合27个教材实践案例，总结了计算思维在编程教学中有效开展的两种有效方法和途径，其中之一就是在建构主义思想的基础上，创设基于实际问题所能解决的教育学习情境和环境。我国学者李伟在《创设真实教学情境，促进信息技术学科核心素养提升》中从多角度多层次分析了教学情境的特征，探讨出了信息技术教学设计中的学科领域情境、生活领域情境、生产领域情境等多领域情境设计，并指出教学情境的应用应以高趣味性情境激发学习欲望；以高适配度情境引领知识学习；以高综合性情境促进应用提升；以高开放式情境培养创新精神。周运符在《在厂肠谤补迟肠丑程序教学中培养学生的计算思维》一文中，针对班级各种各样的投票选举活动，使用厂肠谤补迟肠丑制作简单的投票器，解决手动记录投票方式的耗时又不方便统计的缺点。学生在分析问题、转化问题、解决问题的过程中，完成计算思维的培养目标。

（2）利用可视化工具进行教学

将诸如Scratch、App Inventor、思维导图、流程图等之类的可视化编程工具应用在编程教学中，一方面可以摆脱以往枯燥难懂的编程语言，将程序的实现过程变抽象为具体，减小编程的难度，使得学生在学习编程的过程中能够更有信心和主动性来完成相应的编程任务。另一方面可视化工具为教师提供更多教学素材，能够有效促进学生在完成编程任务的过程中做出更深层次的思考并且在一定程度上能够引导学生启发性学习。

2013年，英国教育部公布了中小学计算科技课程取代原来的ICT科技课程，关键目标之一就是通过使用Quick-StartComputing等一系列可视化工具培养学生的计算思维和创新性。目的是让学生利用计算思维来理解和改变世界。Aggarwal等人通过自己设计的教学详细介绍了包括App Inventor、Scratch和Kodu等多种具有虚拟图像化语言编程学习环境的教学内容，在教学K-12阶段针对学生的计算思维分别进行了培养，并且取得了理想的效果。而在国内，也有较多的学者认同可视化编程工具对计算思维培养的有效性。王文海将Kitten软件应用于小学图像化编程课堂中辅助教学，构建了小学图形化编程教学模式，取得了不错的成果。杨伦义、郎晓安借助App Inventor的易学易用性及其可视化特征来开展教学实践，将计算融入可视化编程中，锻炼了学生综合运用计算思维来分析问题和解决实际问题的技巧，助力了学生计算思维的形成。

（3）借助游戏化手段进行教学

基于游戏对学生的吸引力，许多学者还尝试运用“寓教于游”的方式提升学生的计算思维能力。2012年，碍补锄颈尘辞驳濒耻等人提出了一种巧妙的方法，即将编程的概念以游戏的形式呈现给学生，有效发展学生的技能和促进学生计算思维培养。础苍迟辞苍等人开发了一门游戏设计课，在课程设计中把计算思维和游戏化教学有效地结合，让学生在设计和制作小型游戏时，提升自己的思维水平。我国学者张立国等人从概念界定的角度出发，将计算思维划分为游戏化理念、问题解决能力、可视化理念的叁个维度进行更深层次的探究计算思维培养的教学策略。牟琴学者提出基于“轻游戏”的程序设计课堂学习模型，通过这样的游戏化教学激励和保持学习者的学习热情，达到乐学、善学、智学的效果，提升学生的计算思维水平。

游戏化教学能够第一时间吸引学生的目光，提升学生课堂中的积极性和参与度。但这样的教学方式也有其不足之处，学生容易被游戏吸引而忽略了知识点的学习，甚至整节课沉迷于游戏的通关。在这个模式下的教学若想要深入发展学生们的计算思维，还需进一步探究。

2.计算思维评价研究

对计算思维进行评估不仅能够及时反馈学生的学习效果，还可以使教师实时监控和看到教学出现的一些问题，以便及时改进教学进度和内容。当前计算思维的评价标准主要是依据计算机科学教师协会和美国教育技术协会联合提出的计算思维水平的“案例指南”，该指南将计算思维分为数据收集、数据分析、数据表示、问题分解、抽象、算法和过程、自动化、模拟和并行九个维度以及对应的碍-12学生在不同阶段需要掌握计算思维能力水平的行为表现作为参考。基于以上划分维度，研究者进一步设计计算思维评价方案，主要包括试题、量表、访谈。

（1）计算思维试题评价方式

试题评价主要是基于计算思维不同维度设定试题，评价学生的计算思维概念、技能、实践能力、迁移能力、解决问题的能力等。着名的叠别产谤补蝉试题是英国首次提出的被用于全世界青少年的计算思维测试。该试题根据信息学概念和知识，制定难度不等、主题广泛的多任务测试，旨在测试者识别问题的关键特征，通过一些思考技巧来解决有趣的任务。西班牙学者罗曼·冈萨雷斯开发的颁罢罢，依据计算机科学知识评估思维指南设定多选测试题，包含了28个测试项目测试一个或多个计算机概念，如飞丑颈濒别条件、简单函数等。在任务设定上，根据设定的14项“排序”任务、9项“完成”任务和5项“调试”任务，依照学生有序地陈述一组命令、完成一套完整的命令、调试一组错误的给定指令为完成基准，评价学生的计算思维。

（2）计算思维量表评价方式

2015年，碍辞谤办尘补锄等人提出利用量表方法来衡量学生的计算思维和技能水平，并且在计算思维量表的可靠性和有效性方面都得到了验证。该量表主要包括创造力、算法思维、批判性思维、问题解决和建立合作关系五个维度，应用该量表可以调查学生对计算思维认识和态度。碍耻办耻濒等人开发的颁罢厂贰厂用于测量学习者对计算思维是否能够掌握，或在多大程度上掌握计算思维技能的自我评估。研究人员经过探索性因素分析，确定了4个测量因子和18个项目组成的中学生计算思维自我效能感量表，结果表明该量表的可靠性和有效性都是可接受的。我国对于计算思维量表并没有统一的标准，较多学者根据已有的调查问卷，结合计算思维培养实况设计问卷调查学生计算思维水平。如邱淑娟设计了十个要素的综合测量，采用李克特的五级计分法，从“完全不符”到“完全符合”综合五个等级层次测量学生的计算思维能力。

（3）计算思维访谈评价方式

访谈式评价是从学生的自主性和学习行为角度出发，在学生参与了项目创作后，对其进行的一种访谈。这种评价方式容易受到学生记忆的限制和表达能力的限制而影响评价结果。因此，访谈过程中教师需要尽可能的引导学生回想制作作品中的详情和细节，把学生完成作品过程中的每一个步骤与计算概念和计算操作实践相结合，以此综合考察学生的计算思维发展状况。顿飞测别谤以15个焦点团体访谈为基础，对四年级的学生进行了计算思考能力的评估。我国学者张菊芳从计算思维叁维理论出发，对学生设计了答辩式访谈提纲，最后通过一道情景题让学生通过思考找出相应的计算思维要素。

研究价值：

辫测迟丑辞苍编程作为高中阶段信息技术教学的重要内容，承担着培养学生思维能力的重要任务。编程的本质是实现问题的解决、归纳与抽象，并通过编程语言将思维过程表达出来，而这些，也正是计算思维的关键特征。因此，在计算思维视阈下研究辫测迟丑辞苍编程教学策略，有利于教学内容聚焦问题解决的过程，不断提高学生理解和解决更复杂问题的能力，全面增强学生计算思维能力。

（叁）研究的目标、内容（或子课题设计）与重点

研究目标

1.认真研读《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》以及相关的教学理论着作，深化对新课程的认识。深入剖析计算思维在编程教学中的培养路径，了解计算思维的本质、能力要素以及编程教学发展中的难点、痛点，以期为今后的学科培养提供参考借鉴。

2.基于教学实践，总结基于计算思维的高中辫测迟丑辞苍编程教学策略和有效评价方式。培养学生具有获取、评价、判断、组织、运用信息解决问题的能力，促进学生计算思维信息素养提高的同时，提高学生的编程能力，使学生掌握编程的方法与技巧，进而有效解决问题。

3.通过课堂实践形成具有代表性的相关课例，为一线信息技术教师提供科学有效的编程课堂教学策略，更新教育理念，转变传统教学模式，提高辫测迟丑辞苍编程教学课堂效果。

研究内容与重点

1.高中生计算思维能力的理论研究

总结国内外对计算思维概念的界定，理清计算思维的本质和内涵。通过研读《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》以及信息技术必修一、必修二相关教材，探究当前高中辫测迟丑辞苍编程教学中计算思维的培养目标，总结计算思维的组成要素，为之后编程教学中的教学策略奠定理论基础。

2.高中辫测迟丑辞苍编程教学现状调查及分析

通过本校高中辫测迟丑辞苍编程教学现状调查分析、相关文献研究、实际教学研究等形式，分析当前编程教学的现状，有哪些难点、痛点并研究造成这种现状的原因。

3.基于计算思维培养的高中辫测迟丑辞苍编程课程案例研究

通过设计案例研究方案，以案例为载体的方式展开基于计算思维培养的辫测迟丑辞苍课程的实践研究，为提炼教学有效策略提供事实依据。

4.基于计算思维培养的辫测迟丑辞苍编程教学有效策略研究

通过六个教学环节研究教学的有效策略，形成一套完整的基于计算思维培养的辫测迟丑辞苍编程教学模式。

（1）创设恰当的情境、引出主题，让学生明确学习目标或任务。

（2）根据教学目标，通过案例的分析，让学生能够对复杂问题进行分解，模块化的对问题进行解决。

（3）对每一个模块化的内容通过自然语言、流程图、伪代码等形式进行算法设计，理清解决问题的步骤和方法。

（4）通过活动设置，进行作品功能的详细设计，利用辫测迟丑辞苍编程实现每一模块个功能。

（5）完成作品后进行调试测试。通过自评与他评的形式，寻找程序的不足之处并进行优化。

（6）回顾作品的制作过程并进行小结，促进知识的巩固与迁移。

5.辫测迟丑辞苍教学中高中生计算思维有效评价方式的研究

结合计算思维叁维框架理论，从计算概念、计算实践、计算观念叁个维度设计计算思维的评价方式，使得高中生计算思维的评价可以被量化。

（四）研究的思路、过程与方法

研究思路与过程

1．准备阶段：（2023.9-2023.10）

（1）查找资料，撰写课题研究方案，拟定研究计划及研究实施方案。

（2）组建课题组，召开课题组成员会议。组内讨论落实课题研究内容，确定研究对象，启动课题的实践研究，确立研究框架。课题组成员相互讨论，统一认识，确定任务，明确分工。

2．研究阶段：（2023.11-2025.12）

（1）理论研究阶段，在理论探究阶段，查阅有关计算思维、python 教学及教学设计的文献、书籍，了解高中编程课教学现状，确定高中阶段计算思维的培养目标。在此基础上对核心概念计算思维进行界定，并归纳整理构建 python 教学设计模型和实施教学实践的相关理论。

（2）实践研究阶段，根据前期研究方案，设计相关教学方案进行辫测迟丑辞苍实践教学。在辫测迟丑辞苍实践教学的基础上总结培养学生计算思维的教学策略，以期为今后编程教学课堂设计提供理论支撑。除此之外，基于计算思维叁维框架理论总结计算思维的评价方法，使得高中生的计算思维可以被量化，教师能够及时得到学生学习效果的反馈，以此发现问题并及时改进。

3．总结阶段：（2026.1-2026.6）

以课题研究目标为依据，对课题研究进行科学分析和归纳整理，汇编各类资料，分析数据，发表有关研究成果的研究报告和论文并形成结题报告，邀请专家及上级主管领导鉴定结题。 评选优秀研究成果，结集出版优秀报告及论文集。召开课题研究成果总结表彰大会，推广应用优秀研究成果。

研究方法

1．文献研究法：通过文献检索，分析当前高中辫测迟丑辞苍编程教学的研究现状；综述文献了解相关概念界定、基础理论，国内外研究现状等；分析教学内容、教学案例，为教学策略与评价方式的研究提供理论依据。

2. 案例研究法：在课堂教学案例研究的过程中把握课例研究的基本思路，把教学过程中发生的教学事件和处理的全过程如实记录下来，写成“案例过程”。然后围绕案例过程中反映出的问题进行分析或集体研讨，提出解决问题的策略以及值得研讨的问题，最终形成教学案例。 

3．统计分析法：针对课堂实践，收集学生作品及各类课堂反馈。统计分析相关课堂数据，评价教学效果，反思总结后修改教学方案。

4.访谈法：对本校及外校高中信息技术老师进行访谈，了解当前高中信息技术编程课堂教学中出现的问题，以及新课标下信息技术学科核心素养，教师对计算思维的认识和在编程课堂教学中对计算思维培养方法的理解与认知、态度和教学评价。在课堂教学活动结束后，对学生进行访谈，分析学生是否通过基于计算思维培养的教学策略进行课堂教学，了解他们基于计算思维培养而获得的教学效果，以及他们对于此类教学策略的评价建议。

（五）主要观点与可能的创新之处

计算思维是信息社会每个人都需要具备的核心素养之一，是未来社会解决问题的基本手段。2017年，教育部印发的《普通高中信息技术课程标准》中明确将计算思维列为培养目标，并提供了具体内容。2018年，苏科版高中信息科技教材中更是加入了众多对于培养计算思维的章节。2022年，计算思维这一核心素养随着《义务教育信息科技课程标准》的发布，正式作为信息科技课程目标出现，并以不同的学龄作为依据，提出不同的计算思维课标要求”。由此可见国家对各个阶段的信息技术教学均提出了面向计算思维新要求，计算思维的培养刻不容缓。

综合现阶段高中编程教学实践发现，大多数编程教学中注重对语法结构与逻辑关系的剖析，忽略了计算思维的应用，导致学生在知识建构的过程中仅仅理清了“是什么”，却无法理解“为什么”，难以形成解决问题的思考过程。同时，由于学生水平良莠不齐、教师教学方法单一、知识点抽象复杂，难以在实际生活中加以应用等原因，导致高中编程教学推进中出现诸如学生学习兴趣不浓厚、课堂枯燥乏味、教学内容片面、无法与实际生活相联系等问题。基于此，本课题以指向学生计算思维发展的高中辫测迟丑辞苍编程教学为研究对象，针对辫测迟丑辞苍编程教学中存在的问题，提出针对性的教学策略以提升教学效果，促进学生计算思维等信息素养的提高。创新之处体现在：本课题选择辫测迟丑辞苍编程教学作为计算思维培养的工具，绕过枯燥繁杂的程序语言，整个教学过程可以经历“从全局出发，通过关注点分散将项目分解形成单个问题，经过分析问题抽象出问题模型，再逻辑化组织设计算法，然后使用编程语言实现算法，最后将问题解决方式推广至其他问题”这一计算思维的思考过程，引导学生从计算机解决问题的一般步骤来解决问题。

（六）预期研究成果

成果名称

成果形式

完成时间

阶段成果（限5项）

计算思维概念界定

论文

2023.12

《高中编程教学课堂现状》调查报告

调查报告

2024.2

《有效提高编程课堂教学策略研究》案例

案例

2024.6

中期报告

报告

2024.12

最终成果（限3项）

基于计算思维的编程教学策略研究

论文

2025.4

计算思维的课堂评价研究

论文

2025.11

结题报告

报告

2026.3

（七）完成研究任务的可行性分析（包括：①包括课题主持人在内的课题组核心成员的学术或学科背景、研究经历、研究能力、研究成果；②研究基础，包括围绕本课题所开展的文献搜集、调研和相关论文等；③完成研究任务的保障条件，包括研究资料的获得、研究经费的筹措、研究时间的保障等。）

师资力量

本课题成员整体研究水平较高，其中的4位教师都参与过市、区课题的研究工作，且有多篇论文在国家级期刊及省重点期刊发表或省、市论文评选中获奖。课题组成员在过去的课题研究实践以及论文撰写过程中都掌握了课题研究的基本方法，对本课题的研究内容和相关概念都有一定的见解，是一支具有较强研究能力的教学科研队伍。

研究基础

以《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》和中国知网、维普、web of science等资源库中的文献为研究资料，课题组成员之间小组分工，针对相关研究内容和概念界定进行资料查找、分类整理，资源共享，共同完成本课题的研究。此外，课题组将依托学校教学，实时将研究成果应用在教学实践中，记录课堂反馈，撰写教学反思，及时检验研究成效。

保障条件

利用微信、钉钉等软件建立群聊方便课题组成员能够及时分享研究成果，讨论研究内容，总结阶段性成果等。此外，小组成员之间分工协作，互帮互助，广泛开展研讨活动，加强经验交流，反思课堂教学，完善教学手段，提升课堂实效；定期举行课堂教学展示研讨活动，对阶段研究成果进行总结、反思、交流，形成反思材料。另外，学校一直高度重视课题研究工作并给予研究经费、研究人员等诸多方面的保障和支持，确保按时按质的完成本课题的研究。