论文部分内容阅读
【摘 要】 随着《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的颁布，计算思维已成为信息学科四大核心素养之一。文章通过对计算思维概念的梳理再认识、多元化教育模式的实践探索，为计算思维教育推广之路明晰目标与方向，提供可行性方案，并以科学测评为手段“把脉”计算思维的实践成效，对计算思维教育的实践路径进行探讨，以逐步实现计算思维教育的区域推广。
【关键词】计算思维;科学测评;实践路径
【作者简介】范留平，一级教师，南通市骨干教師，如皋市教师发展中心信息技术教研员，主要研究方向为信息技术教学、数据分析。
周以真教授提出的计算思维概念，引起了国内外学者的高度关注。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》也将计算思维列为信息技术学科核心素养之一。在中小学开展计算思维教育，是目前学界的一个研究热点。如何切实开展计算思维教育？笔者自2017年起，在如皋市开展了一系列与培养计算思维相关的实践活动，以期将计算思维教育有效地进行区域推广，让计算思维真正走进教师和学生的视野，通过计算思维的培养，为学生开启解决问题的新路径。
一、厘清概念再出发
计算思维是人类科学思维的基本方式之一。当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应当掌握，处处都会被使用[1]。由此可见，计算思维的重要性可见一斑。但通过调查发现，部分一线教师盲目地将计算思维等同于计算机思维，偏离了计算思维的教学导向。计算思维到底是什么？它与计算机思维有什么联系与区别？唯有厘清计算思维的概念，才能明确计算思维教育推广之路的目标与方向。
周以真教授在《计算思维》一书中这样阐述，计算思维是人的、不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的思维方法，而不是要使人类像计算机那样思考。唐培和教授也在《论计算思维及其教育》一书中强调，计算思维是一个专有名词，应该把计算思维看成一种特定的以计算为基础的问题求解的方法论。
由此可见，计算思维是人的思维，以人为本;计算机思维是机械的思维，以计算机为本。若将两者混为一谈，计算思维教育将有悖初衷，偏离方向。文献的查阅、概念的明晰，为计算思维教育的区域推广提供了坚实的理论支撑与实践基础。
二、实践引领“智”建“模”
计算思维教育的载体是教学内容。由于教师对计算思维内涵的理解不同，对知识载体的选择也必定不同。在借鉴了国内外研究与实践成果的基础上，笔者所在地区主要采用以下教学模式，在中小学信息技术课程中渗透计算思维，推进计算思维教育的开展。
（一）基于机器人的计算思维教育模式
机器人教育包括机器人的设计、组装、编程、运行等教学内容。学生在设计、组装机器人的过程中，能体验到DIY的乐趣，不断激发学习兴趣，提高自身综合能力。学生根据机器人需要完成的任务，将大问题分解成若干个子问题，然后各个击破。对于每个子问题，先抽象后建模，先方法后步骤，最终用计算机语言表达，由计算机接收指令完成任务。笔者所在地区的学校都开设了相关社团，并在教学中常态化开展社团教育。本地区的机器人教育活动主要集中在小学阶段，机器人的编程主要基于Arduino平台，由于Arduino能通过传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境，而图形化编程界面又降低了学习编程的门槛，学生运行程序即可直接感受程序实现的功能。在机器人教学过程中，学生独创性地设计机器人，通过观察、比较、调试程序解决问题，从而在潜移默化中提升计算思维能力。
（二）基于信息技术课程的计算思维教育模式
虽然计算思维与计算机思维有着本质区别，但计算思维与计算机科学有着密切的联系，正如周以真教授所说的，计算思维就是像计算机科学家一样思考。像计算机科学家一样思考的前提是对计算机科学有充分的了解和认识，王荣良教授在《计算思维的学科观》中就提出，要以计算科学学科为起点，从学科的特征去考查计算思维。
基于以上理论，如皋市教师发展中心制订并发布了《如皋市信息技术学科教学规范》（以下简称《规范》）。《规范》从教师的教学设计、教学过程、教学评价、课后反思、课后辅导五个方面着手，对计算思维落实至各教学环节提出了具体要求。实践证明，定期开展“信息技术与计算思维”教学研讨活动，组织教师依据要求参加计算思维与信息技术融合的优课评比，鼓励教师积极参与计算思维科普校本课程的编写工作，效果显著。
（三）基于代码编程的计算思维教育模式
计算思维的本质是抽象和自动化。在编程中，学生需要对现实中的问题进行抽象，然后建立模型，选用合适的算法，并用计算机语言表达，最终使计算机根据指令完成特定的任务。编程解决问题的过程实质上蕴含了抽象与自动化的概念。编程作为计算思维的重要组成部分，可使计算思维的概念变得更具体、更清晰。基于此，如皋市教育局携手如皋市科技局，开展了编程公益教学活动，教学对象为小学高年级学生与初中生，教学编程语言选用C++。C++是C语言的继承，通过它的使用，既可实现“面向过程”的结构化编程，又可实现“面向对象”的编程。由此，学生从“面向过程”入门学习，进而向“面向对象”程序设计而努力，无须另学新的编程语言。在代码编程的学习中，学生可借助一些在线评测网站平台，从分析问题入手，思考解决问题的方法，明确解决问题的步骤，最终实现编程。代码编程的趣味性虽不及图形化编程，但表达抽象的思想更为自由：抽象建模、分解问题、提炼算法、调试纠错等。在每一个步骤里学生都是解决问题的主体，计算思维由此落地生根。
三、科学测评促提升
近年来，笔者将编程教育依托于学校社团建设并在全市进行推广。2016年与2017年分别组织了全市义务教育阶段编程教师培训活动以及全市范围内的学生比赛活动，旨在促进学校编程社团的开设。这一系列活动的开展，有力地推动了计算思维在学科教育中的渗透。越来越多的学生加入编程学习的队伍，这些学生中有许多来自四、五年级。在市一级的编程大赛中，也涌现出了一批优秀学生，且年龄愈发低龄化，他们不仅是编程高手，也是学科学习的佼佼者。此外，许多学生在信息学奥林匹克竞赛中取得佳绩，其中数十人获得信息学奥林匹克竞赛省一等奖。由此可见，计算思维区域推广取得了一定成效。那么，如何对这一成效进行客观地验证呢？ 在了解区域推广计算思维教学成果的深度与广度上，科学测评是其验证的重要依据。因为测评具有诊断性、针对性、客观性、严格性和发展性等特点。测评内容可以帮助教师准确掌握计算思维培养的内容，测评结果又可客观地反映培养实践的真实效果，指明可能的发展方向。笔者以本区域内信息技术教师及部分学生为样本，通过问卷法对计算思维区域推广效果进行了测评。
（一）教师层面
如皋市共有127名中小学信息技术教师，此次问卷调查选取91名参加，占比約7665。在问卷调查中，笔者发现，约有9121的教师已经认识到，日常生活中解决问题的能力与计算思维有着密切的关系;约3626的教师对计算思维的认识不够清晰;仅有约5934的教师了解计算思维的概念。可见，若想将计算思维教育在区域变得“枝繁叶茂”，教师培训需进一步向纵深推进。
（二）学生层面
2019年9月，笔者面向如皋市中小学生做了一项关于计算思维相关认知程度的调查。在1537份问卷中，约有8430的学生认为信息社会的成员需要具备“用计算机来解决生活中的问题”这一能力，仅有约5914的学生听说过计算思维。
由此可见，笔者与本地区的骨干教师为计算思维教育普及所做的努力，并没有达到理想的效果。计算思维不能仅停留在编程爱好者层面，而应成为人们的一种思维习惯，渗透于学生的日常生活与学习中，成为解决问题时下意识使用的思维方法。比如，在生活中排队打饭时，学生下意识计算怎样排队会更快;在指定时间之前到达指定地点时，计算最合理的奔跑路线等。
四、展望未来谋路径
基于上述诊断性分析，我们发现，计算思维教育的区域推广面临三大困难：一是当前对计算思维有深度认知的教师较少，且大部分集中在城区学校;二是未能形成高效的课堂教学模式;三是缺乏科学合理的考核机制。对此，笔者进行了以下思考。
（一）教师培训先行，培养专业化的教师队伍
在中小学开展计算思维教育，首先需要一支专业化的教师队伍，而教师队伍的专业化发展，则需要构建科学合理的培训模式，为教师提供必要的资源，搭建合理的“脚手架”，以支持教师落实计算思维教学。整个培训可以分为以下三个阶段。
1计算思维专题学习
在这一阶段，教师主要通过对相关理论进行系统而深入的学习，来进一步更新计算思维理念。教师可选择华东师范大学王荣良教授的《计算思维的学理解释》、南京师范大学钟柏昌教授的《计算思维：理解与实施》等讲座资源，借助MOOC网的课程资源平台，精读唐培和等教授的《论计算思维及其教育》，充分认识计算思维的作用以及开展计算思维教育的必要性。
2编程与算法专题学习
通过算法思想支持自动化的解决方案是运用计算思维解决问题的重要特点，而算法自动化的实现离不开计算机编程。中小学信息技术课程内容中都有程序的身影，小学阶段有Scratch，初中阶段有VB，高中阶段信息技术课程也即将引入Python。综合当前的实际，中小学信息技术编程能力与算法思维能力的提升是当前必须做实的一项工作。
这一阶段的专题学习，如皋市以有着丰富信息学奥林匹克竞赛指导经验的教师为主要成员组建教学团队，通过集中讲授与分层教学相结合的形式开展培训，将培训教师分成若干小组，合作学习，提高学习效率。教学计算机语言选用C++，第一期以“语言”为主，第二期以“算法”为主。
3计算思维专题教学设计
计算思维的教学设计资源较为匮乏，是当前计算思维教育推广亟须解决的问题。因此，市一级教研部门要为教师提供一些已有的计算思维教学设计，使之从模仿教学，再到改良教学，最终实现创新设计。前期培训结束后，鼓励参训的教师结合教材形成符合本地区教学实际的教学设计案例与相应资源，组织优秀教学设计以及优秀教学资源的评比活动，通过“以赛促练”的方式来强化教师的计算思维教学能力。
经过一系列培训，教师及时更新计算思维教育理念，提高了专业知识技能、教学设计水平以及教学实施能力，提升了计算思维素养，进而为计算思维教育的开展奠定坚实的基础。
（二）创新课堂模式，设计“二型”微课
对于高效课堂教学模式的思考，笔者认为，微课教学设计是一个较好的选择。微课以微视频为主要载体，呈现方式不受时空限制，并支持多种学习方式在线学习。它可以整合多种资源，紧扣课堂教学的重难点，对提高教师的教学效率有较好的促进作用。市一级教研部门可组织骨干教师统一制作微课，形成优质教育资源，以供教师共享使用。在此，可将微课设计分两条线两种类型推进。
第一条线是普适型微课，即计算思维跨学科融合教学。以学科教学为主，在学科教学中渗透计算思维，将教学目标进行分解，以流程图的形式向前推进，通过解决问题的方法选择及步骤制定将计算具体化。这类微课的制作可依托“一师一优课”“慧学南通”等网络平台，通过优选评比后以点带面，让计算思维领航计算机基础课程改革的新思路。
第二条线是定制型微课，即专门针对编程社团学生设置的系统课程。在独立运用计算机语言解决问题的过程中，编程社团的学生具有一定的算法思维，明白抽象与自动化两个核心概念可以更有效地提升计算思维能力。微课内容以抽象、模型、算法抽象、计算思维与自动化为主要研究方向，以具体实例为切入点，如交换墨水、求1+2+3+…+100、细胞分裂等，通过实例理解核心概念。
基于以上认识，笔者认为中小学计算思维教育微课制作可以围绕以下内容展开（见表1）。
数学建模的教学目标是培养一种将学到的数学知识还原到现实世界的能力。在这一模块的微课设计中，教师在梳理数学建模的概念与方法后，引导学生围绕“数学建模与生活”展开重点研究与探讨，具体可设置如下内容：“数排列组合——容易破解的密码”“概率论——你能中奖吗？”“归纳推理——足球比赛的得分”……数学建模从生活中来，而向自动化去，通过这一模块的系统学习，学生对计算思维的抽象与自动化两个核心概念更加清晰，数学知识还原至现实生活的能力得到进一步提高。 数据结构的核心内容是抽象数据类型与数据操作。计算思维概念中的自动化强调人和机器的协同性，即在问题求解过程中协调好哪些环节适合（必须）人处理、哪些环节适合机器自动处理的问题。只有对数据结构中的现实问题进行抽象后，其存储问题得到有效处理，进而得到合理的数据存储结构。如此，才能得到高效的算法，才能更充分地利用机器自动化解决问题。
数据结构的学习，关键在于准确理解不同数据结构之间的共性和联系，会正确操作基本的数据结构，能利用数据结构解决实际问题。数据结构的逻辑结构共有四种：集合、线性结构（数组、队列、堆栈）、树形结构、图形结构。在教学中，教师可以用图来表示相应的数据结构，辅以生活中常见的实例。例如集合的概念（如图1），可用操场排队来表示，相应的操作并集、交集、差集都可以通过动画来演示。再例如树形结构（如图2），这种结构可结合现实中族谱的“祖先节点”“父节点”“兄弟节点”“子节点”来对应理解。如此，学生对遍历这一重要操作的理解也就十分清晰了。
算法是解决问题的方法与步骤，能将算法思想应用到学习、生活中是计算思维教育初级阶段的教学目标。教师在引领学生突破数据结构后，对经典算法的进一步学习，则有利于拓宽解决问题的视野，提升自动化解决问题的层次性。算法模块的微课设计，可以趣味故事教学为主，比如“穷举——百钱百鸡”“分治——猜数游戏”“贪心算法——钱币找零”等。
中小学微课制作要注重趣味性，将科学专业的理论生活化，以达到科普的效果。微课制作团队应该由信息技術、数学、语文、科学艺术等多学科专家教师组成，从而实现多学科角度诠释计算思维。
（三）以赛促教，建立多元评价机制
为推动全市所有学校开展计算思维教育，可每年定期举办义务教育阶段程序设计大赛，根据学段划分成初中组和小学组。初中组的比赛内容大致为C++程序设计、物联创新等;小学组的比赛内容则可安排为Scratch程序设计、C++程序设计、物联创新等。
科学合理的考核机制有利于评价、监督和促进教师的教学工作，对工作的稳步开展有着显著的激励作用，促进教师的全面、专业化发展。市一级教育主管部门可以从学校、教师、学生三个层面，通过以奖促学建立多元评价、分类评比考核评价机制。学校层面，可针对积极开展计算思维教育的单位，设立“优秀组织”奖，并颁发“计算思维教育优秀单位”奖、“比赛团体”奖等，将每年师生所获奖项列入当年全市年度考核。教师层面，可对系列活动或比赛中表现突出、为推广计算思维教育做出卓越贡献的教师进行表彰，颁发“优秀指导教师”奖，并直接认定为“市优秀人才”，通过年度考核后可享受优秀人才津贴。学生层面，依据参赛中所获奖次，学生可对应获得该阶段质量监测免测资格，优秀选手可被推荐参加更高级别的比赛。
目前，计算思维教育在本地区的普及面还不够广，师生对计算思维的认知还不够深刻。但是，我们始终在探索与实践基于机器人课程、基于信息技术教学、基于编程教学这三条计算思维教育路径，并取得阶段性教育成果。相信，只要加大教师培训力度、拓宽科普教育广度，计算思维定将深入人心，进而不断提升学生的信息素养，提高学生的学习品质，增强学生的自信心。
参考文献：
[1]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：1-11，32.
（责任编辑：陆顺演 助理编辑：蒋素利）
【关键词】计算思维;科学测评;实践路径
【作者简介】范留平，一级教师，南通市骨干教師，如皋市教师发展中心信息技术教研员，主要研究方向为信息技术教学、数据分析。
周以真教授提出的计算思维概念，引起了国内外学者的高度关注。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》也将计算思维列为信息技术学科核心素养之一。在中小学开展计算思维教育，是目前学界的一个研究热点。如何切实开展计算思维教育？笔者自2017年起，在如皋市开展了一系列与培养计算思维相关的实践活动，以期将计算思维教育有效地进行区域推广，让计算思维真正走进教师和学生的视野，通过计算思维的培养，为学生开启解决问题的新路径。
一、厘清概念再出发
计算思维是人类科学思维的基本方式之一。当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应当掌握，处处都会被使用[1]。由此可见，计算思维的重要性可见一斑。但通过调查发现，部分一线教师盲目地将计算思维等同于计算机思维，偏离了计算思维的教学导向。计算思维到底是什么？它与计算机思维有什么联系与区别？唯有厘清计算思维的概念，才能明确计算思维教育推广之路的目标与方向。
周以真教授在《计算思维》一书中这样阐述，计算思维是人的、不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的思维方法，而不是要使人类像计算机那样思考。唐培和教授也在《论计算思维及其教育》一书中强调，计算思维是一个专有名词，应该把计算思维看成一种特定的以计算为基础的问题求解的方法论。
由此可见，计算思维是人的思维，以人为本;计算机思维是机械的思维，以计算机为本。若将两者混为一谈，计算思维教育将有悖初衷，偏离方向。文献的查阅、概念的明晰，为计算思维教育的区域推广提供了坚实的理论支撑与实践基础。
二、实践引领“智”建“模”
计算思维教育的载体是教学内容。由于教师对计算思维内涵的理解不同，对知识载体的选择也必定不同。在借鉴了国内外研究与实践成果的基础上，笔者所在地区主要采用以下教学模式，在中小学信息技术课程中渗透计算思维，推进计算思维教育的开展。
（一）基于机器人的计算思维教育模式
机器人教育包括机器人的设计、组装、编程、运行等教学内容。学生在设计、组装机器人的过程中，能体验到DIY的乐趣，不断激发学习兴趣，提高自身综合能力。学生根据机器人需要完成的任务，将大问题分解成若干个子问题，然后各个击破。对于每个子问题，先抽象后建模，先方法后步骤，最终用计算机语言表达，由计算机接收指令完成任务。笔者所在地区的学校都开设了相关社团，并在教学中常态化开展社团教育。本地区的机器人教育活动主要集中在小学阶段，机器人的编程主要基于Arduino平台，由于Arduino能通过传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境，而图形化编程界面又降低了学习编程的门槛，学生运行程序即可直接感受程序实现的功能。在机器人教学过程中，学生独创性地设计机器人，通过观察、比较、调试程序解决问题，从而在潜移默化中提升计算思维能力。
（二）基于信息技术课程的计算思维教育模式
虽然计算思维与计算机思维有着本质区别，但计算思维与计算机科学有着密切的联系，正如周以真教授所说的，计算思维就是像计算机科学家一样思考。像计算机科学家一样思考的前提是对计算机科学有充分的了解和认识，王荣良教授在《计算思维的学科观》中就提出，要以计算科学学科为起点，从学科的特征去考查计算思维。
基于以上理论，如皋市教师发展中心制订并发布了《如皋市信息技术学科教学规范》（以下简称《规范》）。《规范》从教师的教学设计、教学过程、教学评价、课后反思、课后辅导五个方面着手，对计算思维落实至各教学环节提出了具体要求。实践证明，定期开展“信息技术与计算思维”教学研讨活动，组织教师依据要求参加计算思维与信息技术融合的优课评比，鼓励教师积极参与计算思维科普校本课程的编写工作，效果显著。
（三）基于代码编程的计算思维教育模式
计算思维的本质是抽象和自动化。在编程中，学生需要对现实中的问题进行抽象，然后建立模型，选用合适的算法，并用计算机语言表达，最终使计算机根据指令完成特定的任务。编程解决问题的过程实质上蕴含了抽象与自动化的概念。编程作为计算思维的重要组成部分，可使计算思维的概念变得更具体、更清晰。基于此，如皋市教育局携手如皋市科技局，开展了编程公益教学活动，教学对象为小学高年级学生与初中生，教学编程语言选用C++。C++是C语言的继承，通过它的使用，既可实现“面向过程”的结构化编程，又可实现“面向对象”的编程。由此，学生从“面向过程”入门学习，进而向“面向对象”程序设计而努力，无须另学新的编程语言。在代码编程的学习中，学生可借助一些在线评测网站平台，从分析问题入手，思考解决问题的方法，明确解决问题的步骤，最终实现编程。代码编程的趣味性虽不及图形化编程，但表达抽象的思想更为自由：抽象建模、分解问题、提炼算法、调试纠错等。在每一个步骤里学生都是解决问题的主体，计算思维由此落地生根。
三、科学测评促提升
近年来，笔者将编程教育依托于学校社团建设并在全市进行推广。2016年与2017年分别组织了全市义务教育阶段编程教师培训活动以及全市范围内的学生比赛活动，旨在促进学校编程社团的开设。这一系列活动的开展，有力地推动了计算思维在学科教育中的渗透。越来越多的学生加入编程学习的队伍，这些学生中有许多来自四、五年级。在市一级的编程大赛中，也涌现出了一批优秀学生，且年龄愈发低龄化，他们不仅是编程高手，也是学科学习的佼佼者。此外，许多学生在信息学奥林匹克竞赛中取得佳绩，其中数十人获得信息学奥林匹克竞赛省一等奖。由此可见，计算思维区域推广取得了一定成效。那么，如何对这一成效进行客观地验证呢？ 在了解区域推广计算思维教学成果的深度与广度上，科学测评是其验证的重要依据。因为测评具有诊断性、针对性、客观性、严格性和发展性等特点。测评内容可以帮助教师准确掌握计算思维培养的内容，测评结果又可客观地反映培养实践的真实效果，指明可能的发展方向。笔者以本区域内信息技术教师及部分学生为样本，通过问卷法对计算思维区域推广效果进行了测评。
（一）教师层面
如皋市共有127名中小学信息技术教师，此次问卷调查选取91名参加，占比約7665。在问卷调查中，笔者发现，约有9121的教师已经认识到，日常生活中解决问题的能力与计算思维有着密切的关系;约3626的教师对计算思维的认识不够清晰;仅有约5934的教师了解计算思维的概念。可见，若想将计算思维教育在区域变得“枝繁叶茂”，教师培训需进一步向纵深推进。
（二）学生层面
2019年9月，笔者面向如皋市中小学生做了一项关于计算思维相关认知程度的调查。在1537份问卷中，约有8430的学生认为信息社会的成员需要具备“用计算机来解决生活中的问题”这一能力，仅有约5914的学生听说过计算思维。
由此可见，笔者与本地区的骨干教师为计算思维教育普及所做的努力，并没有达到理想的效果。计算思维不能仅停留在编程爱好者层面，而应成为人们的一种思维习惯，渗透于学生的日常生活与学习中，成为解决问题时下意识使用的思维方法。比如，在生活中排队打饭时，学生下意识计算怎样排队会更快;在指定时间之前到达指定地点时，计算最合理的奔跑路线等。
四、展望未来谋路径
基于上述诊断性分析，我们发现，计算思维教育的区域推广面临三大困难：一是当前对计算思维有深度认知的教师较少，且大部分集中在城区学校;二是未能形成高效的课堂教学模式;三是缺乏科学合理的考核机制。对此，笔者进行了以下思考。
（一）教师培训先行，培养专业化的教师队伍
在中小学开展计算思维教育，首先需要一支专业化的教师队伍，而教师队伍的专业化发展，则需要构建科学合理的培训模式，为教师提供必要的资源，搭建合理的“脚手架”，以支持教师落实计算思维教学。整个培训可以分为以下三个阶段。
1计算思维专题学习
在这一阶段，教师主要通过对相关理论进行系统而深入的学习，来进一步更新计算思维理念。教师可选择华东师范大学王荣良教授的《计算思维的学理解释》、南京师范大学钟柏昌教授的《计算思维：理解与实施》等讲座资源，借助MOOC网的课程资源平台，精读唐培和等教授的《论计算思维及其教育》，充分认识计算思维的作用以及开展计算思维教育的必要性。
2编程与算法专题学习
通过算法思想支持自动化的解决方案是运用计算思维解决问题的重要特点，而算法自动化的实现离不开计算机编程。中小学信息技术课程内容中都有程序的身影，小学阶段有Scratch，初中阶段有VB，高中阶段信息技术课程也即将引入Python。综合当前的实际，中小学信息技术编程能力与算法思维能力的提升是当前必须做实的一项工作。
这一阶段的专题学习，如皋市以有着丰富信息学奥林匹克竞赛指导经验的教师为主要成员组建教学团队，通过集中讲授与分层教学相结合的形式开展培训，将培训教师分成若干小组，合作学习，提高学习效率。教学计算机语言选用C++，第一期以“语言”为主，第二期以“算法”为主。
3计算思维专题教学设计
计算思维的教学设计资源较为匮乏，是当前计算思维教育推广亟须解决的问题。因此，市一级教研部门要为教师提供一些已有的计算思维教学设计，使之从模仿教学，再到改良教学，最终实现创新设计。前期培训结束后，鼓励参训的教师结合教材形成符合本地区教学实际的教学设计案例与相应资源，组织优秀教学设计以及优秀教学资源的评比活动，通过“以赛促练”的方式来强化教师的计算思维教学能力。
经过一系列培训，教师及时更新计算思维教育理念，提高了专业知识技能、教学设计水平以及教学实施能力，提升了计算思维素养，进而为计算思维教育的开展奠定坚实的基础。
（二）创新课堂模式，设计“二型”微课
对于高效课堂教学模式的思考，笔者认为，微课教学设计是一个较好的选择。微课以微视频为主要载体，呈现方式不受时空限制，并支持多种学习方式在线学习。它可以整合多种资源，紧扣课堂教学的重难点，对提高教师的教学效率有较好的促进作用。市一级教研部门可组织骨干教师统一制作微课，形成优质教育资源，以供教师共享使用。在此，可将微课设计分两条线两种类型推进。
第一条线是普适型微课，即计算思维跨学科融合教学。以学科教学为主，在学科教学中渗透计算思维，将教学目标进行分解，以流程图的形式向前推进，通过解决问题的方法选择及步骤制定将计算具体化。这类微课的制作可依托“一师一优课”“慧学南通”等网络平台，通过优选评比后以点带面，让计算思维领航计算机基础课程改革的新思路。
第二条线是定制型微课，即专门针对编程社团学生设置的系统课程。在独立运用计算机语言解决问题的过程中，编程社团的学生具有一定的算法思维，明白抽象与自动化两个核心概念可以更有效地提升计算思维能力。微课内容以抽象、模型、算法抽象、计算思维与自动化为主要研究方向，以具体实例为切入点，如交换墨水、求1+2+3+…+100、细胞分裂等，通过实例理解核心概念。
基于以上认识，笔者认为中小学计算思维教育微课制作可以围绕以下内容展开（见表1）。
数学建模的教学目标是培养一种将学到的数学知识还原到现实世界的能力。在这一模块的微课设计中，教师在梳理数学建模的概念与方法后，引导学生围绕“数学建模与生活”展开重点研究与探讨，具体可设置如下内容：“数排列组合——容易破解的密码”“概率论——你能中奖吗？”“归纳推理——足球比赛的得分”……数学建模从生活中来，而向自动化去，通过这一模块的系统学习，学生对计算思维的抽象与自动化两个核心概念更加清晰，数学知识还原至现实生活的能力得到进一步提高。 数据结构的核心内容是抽象数据类型与数据操作。计算思维概念中的自动化强调人和机器的协同性，即在问题求解过程中协调好哪些环节适合（必须）人处理、哪些环节适合机器自动处理的问题。只有对数据结构中的现实问题进行抽象后，其存储问题得到有效处理，进而得到合理的数据存储结构。如此，才能得到高效的算法，才能更充分地利用机器自动化解决问题。
数据结构的学习，关键在于准确理解不同数据结构之间的共性和联系，会正确操作基本的数据结构，能利用数据结构解决实际问题。数据结构的逻辑结构共有四种：集合、线性结构（数组、队列、堆栈）、树形结构、图形结构。在教学中，教师可以用图来表示相应的数据结构，辅以生活中常见的实例。例如集合的概念（如图1），可用操场排队来表示，相应的操作并集、交集、差集都可以通过动画来演示。再例如树形结构（如图2），这种结构可结合现实中族谱的“祖先节点”“父节点”“兄弟节点”“子节点”来对应理解。如此，学生对遍历这一重要操作的理解也就十分清晰了。
算法是解决问题的方法与步骤，能将算法思想应用到学习、生活中是计算思维教育初级阶段的教学目标。教师在引领学生突破数据结构后，对经典算法的进一步学习，则有利于拓宽解决问题的视野，提升自动化解决问题的层次性。算法模块的微课设计，可以趣味故事教学为主，比如“穷举——百钱百鸡”“分治——猜数游戏”“贪心算法——钱币找零”等。
中小学微课制作要注重趣味性，将科学专业的理论生活化，以达到科普的效果。微课制作团队应该由信息技術、数学、语文、科学艺术等多学科专家教师组成，从而实现多学科角度诠释计算思维。
（三）以赛促教，建立多元评价机制
为推动全市所有学校开展计算思维教育，可每年定期举办义务教育阶段程序设计大赛，根据学段划分成初中组和小学组。初中组的比赛内容大致为C++程序设计、物联创新等;小学组的比赛内容则可安排为Scratch程序设计、C++程序设计、物联创新等。
科学合理的考核机制有利于评价、监督和促进教师的教学工作，对工作的稳步开展有着显著的激励作用，促进教师的全面、专业化发展。市一级教育主管部门可以从学校、教师、学生三个层面，通过以奖促学建立多元评价、分类评比考核评价机制。学校层面，可针对积极开展计算思维教育的单位，设立“优秀组织”奖，并颁发“计算思维教育优秀单位”奖、“比赛团体”奖等，将每年师生所获奖项列入当年全市年度考核。教师层面，可对系列活动或比赛中表现突出、为推广计算思维教育做出卓越贡献的教师进行表彰，颁发“优秀指导教师”奖，并直接认定为“市优秀人才”，通过年度考核后可享受优秀人才津贴。学生层面，依据参赛中所获奖次，学生可对应获得该阶段质量监测免测资格，优秀选手可被推荐参加更高级别的比赛。
目前，计算思维教育在本地区的普及面还不够广，师生对计算思维的认知还不够深刻。但是，我们始终在探索与实践基于机器人课程、基于信息技术教学、基于编程教学这三条计算思维教育路径，并取得阶段性教育成果。相信，只要加大教师培训力度、拓宽科普教育广度，计算思维定将深入人心，进而不断提升学生的信息素养，提高学生的学习品质，增强学生的自信心。
参考文献：
[1]陈国良，董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学，2011（1）：1-11，32.
（责任编辑：陆顺演 助理编辑：蒋素利）