2008年計(jì)算思維的概念被引入我國后，首先在大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科教育,尤其是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中迅速得以推廣與發(fā)展。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程主要面向大學(xué)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生。長期以來,使用計(jì)算機(jī)工具解決學(xué)習(xí)、工作與生活中的問題是該課程的主要教學(xué)目標(biāo)。很多學(xué)者對這種“狹義工具論”進(jìn)行了批判,并提出將計(jì)算思維的培養(yǎng)作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革方向的想法,希望通過改革使學(xué)生領(lǐng)悟計(jì)算機(jī)學(xué)科的本質(zhì),從而能應(yīng)對計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展。

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革過程中,當(dāng)“計(jì)算思維與讀、寫.算一樣重要”的觀點(diǎn)被普遍接受之時,有不少學(xué)者開始思考計(jì)算思維的重要性和必要性。特別是將計(jì)算思維培養(yǎng)由計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生推廣到所有學(xué)科專業(yè)的學(xué)生，就無法回避計(jì)算思維與其他思維相比的獨(dú)特意義，需要回答為什么應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的計(jì)算思維。計(jì)算思維是否為大學(xué)生所必需,并不僅僅取決于計(jì)算思維本身的重要性，還需要考察計(jì)算思維與其他思維相比的優(yōu)勢。

在引人計(jì)算思維教育的背景和計(jì)算思維教育遭遇到的瓶頸問題上,中小學(xué)和大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程十分相似。尋找新的增長點(diǎn)是課程發(fā)展的共同目標(biāo)。在中小學(xué)開展計(jì)算思維教育實(shí)踐中,教師不僅面臨計(jì)算思維究竟是什么的問題,還面臨著如何教、如何評價的問題。

我曾與一位高中信息技術(shù)教師交流計(jì)算思維教育的相關(guān)問題。當(dāng)我介紹計(jì)算思維在學(xué)術(shù)界有多種解釋時,他感覺相當(dāng)詫異,這可能是許多基礎(chǔ)教育一線教師的共同態(tài)度。由于基礎(chǔ)教育長期以來采用的是唯一答案的教學(xué)方式,教師已經(jīng)習(xí)慣于標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的規(guī)定,而對于自身就有爭議的計(jì)算思維進(jìn)人基礎(chǔ)教育,缺乏必要的思想準(zhǔn)備。不成熟的教學(xué)內(nèi)容,確實(shí)給教師的實(shí)際教學(xué)帶來困惑。一線的教師對于計(jì)算思維所表現(xiàn)出的困惑,既反映了他們因?yàn)槿狈�對�?jì)算思維系統(tǒng)研究的不自信，也反映了對教學(xué)需要落實(shí)確切內(nèi)容的焦慮。因此教師普遍希望獲得關(guān)于計(jì)算思維教育落實(shí)的實(shí)踐案例。

如果完全從大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科視角去理解計(jì)算思維，可能會因?qū)W科知識儲備和思維能力發(fā)展的制約,影響計(jì)算思維教育在中小學(xué)的推廣與普及。如果降低計(jì)算思維教育學(xué)科的門檻,根據(jù)已有的中小學(xué)教育實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)去理解計(jì)算思維,按現(xiàn)實(shí)需要解釋計(jì)算思維,則會導(dǎo)致“計(jì)算思維是個筐,什么都可以往里裝”的泛計(jì)算思維現(xiàn)象。因此，基于計(jì)算思維的學(xué)科背景,從中小學(xué)教育實(shí)際出發(fā),明晰計(jì)算思維是什么有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

即使明確界定了計(jì)算思維,計(jì)算思維教育的實(shí)施依然是- -個具有挑戰(zhàn)性的工作,教師仍然會面對如何教以及如何評價計(jì)算思維的難題。受傳統(tǒng)教育慣性的影響,教師會采用知識教育的方法來教授計(jì)算思維。計(jì)算思維教育確實(shí)包括計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識與技能,很難想象會有一個人能夠具備良好的計(jì)算思維卻不具備計(jì)算？機(jī)學(xué)科知識的情況。但是,把計(jì)算思維教育理解為計(jì)算機(jī)學(xué)科知識教育，則只是“新瓶裝舊酒”而已。

2014年，我撰寫的《計(jì)算思維教育》一書出版，書中闡述了我對計(jì)算思維及其教育的理解。在與一線教師交流的過程中，可以明顯感受到,作為教學(xué)的直接操作者,他們不僅希望知道計(jì)算思維是什么,更希望知道計(jì)算思維教什么，以及計(jì)算思維如何教。這正是《計(jì)算思維教育》一書所缺乏的內(nèi)容,因此我萌生了撰寫本書的想法,希望進(jìn)一一步梳理計(jì)算思維教育中相關(guān)的知識.技能、方法與思維的關(guān)系，整理計(jì)算思維教育相關(guān)的案例,以期為一-線教師進(jìn)行計(jì)算思維教育實(shí)踐提供-些幫助。多考察已有的計(jì)算思維教育實(shí)踐,我發(fā)現(xiàn)兩種傾向。第一種傾向是把計(jì)算思維寄托于問題解決之中,通過對一個真實(shí)問題的需求分析,然后以計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具實(shí)現(xiàn)問題的解決。許多教師認(rèn)為，在問題解決過程中，采用的諸如“分工、合作、協(xié)同”“化整為零、化繁為簡、零存整取”等思想方法就是計(jì)算思維。且不說把這些解決問題的一般方法歸為計(jì)算思維是否有些牽強(qiáng),這種教學(xué)實(shí)踐的傾向會使計(jì)算思維的培養(yǎng)演變一種項(xiàng)學(xué)習(xí)的教學(xué)方法,從而忽視計(jì)算思維的學(xué)術(shù)性,弱化計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識體系對計(jì)算思維的支持作用。第二種傾向是把計(jì)算思維當(dāng)作計(jì)算機(jī)學(xué)科的全部,或者說,用計(jì)算思維來統(tǒng)領(lǐng)計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識體系。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)學(xué)科的- -種學(xué)科思維，但肯定不是唯一的思維方式。從計(jì)算思維出發(fā),是無法覆蓋計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識體系的。也就是說,從計(jì)算思維的角度出發(fā)去梳理和認(rèn)識計(jì)算機(jī)科學(xué),是-種本末倒置的行為。另一方面，也不應(yīng)將“計(jì)算機(jī)學(xué)科”的重要性與“計(jì)算思維”的重要性混為一談,我們不能把對計(jì)算機(jī)教育的重視簡單地轉(zhuǎn)換為對計(jì)算思維培養(yǎng)的重視�；�于以上考慮,本書仍然從計(jì)算機(jī)學(xué)科出發(fā)闡述計(jì)算思維,分為五章。

第一章從中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育的課程發(fā)展角度分析計(jì)算思維教育的價值。計(jì)算機(jī)教育或信息技術(shù)教育，作為一個年輕的課程,其發(fā)展性與不確定性為課程實(shí)施帶來了諸多困難,但該課程從無到有的發(fā)展過程為我們研究基礎(chǔ)教育課程發(fā)展提供了非常好的素材。同時,研究其他學(xué)科的思維教育教學(xué)實(shí)踐，也能為計(jì)算思維教育實(shí)踐提供經(jīng)驗(yàn)。

第二章在列舉與分析中小學(xué)計(jì)算思維教育實(shí)踐的基礎(chǔ)上,分別從計(jì)算思維外部特征及計(jì)算思維學(xué)科特征兩個方面進(jìn)行了分析闡述,提出計(jì)算思維的問題解決特征、技術(shù)性特征以及人機(jī)共通的思維特征,提出計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)學(xué)科的關(guān)系以及對計(jì)算過程的支持作用，并從專業(yè)計(jì)算思維和大眾計(jì)算思維兩個層次闡述了針對不同人群和場景的計(jì)算思維的不同理解。

第三章在分析思維教育特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對適合中小學(xué)教育教學(xué)實(shí)踐的計(jì)算思維相關(guān)學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行梳理,圍繞計(jì)算過程,介紹實(shí)現(xiàn)計(jì)算的常用算法,闡述計(jì)算思維的一-般方法,提出從抽象形式化表達(dá)、構(gòu)造到自動化的適合中小學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)的方法路徑。

第四章結(jié)合具體實(shí)例介紹一些基于問題來促進(jìn)學(xué)生思維展開的方法和以抽象形式化表達(dá)、構(gòu)造和自動化為方法路徑的教學(xué)案例,希望讀者能以此為鑒啟發(fā)更多、更有效的教學(xué)方法。

第五章從人工智能的發(fā)展、計(jì)算思維教育的評價以及教師要求三方面，點(diǎn)狀地闡述了計(jì)算思維及其在中小學(xué)教學(xué)實(shí)施中的困境與挑戰(zhàn),以期讀者對計(jì)算思維教育能有一個理性的、基于批判性思考的認(rèn)識。中小學(xué)計(jì)算思維教育是當(dāng)今-一個熱點(diǎn)問題，目前開展計(jì)算思維教育的主陣地還是信息技術(shù)課程。中小學(xué)信息技術(shù)課程的地位決定了計(jì)算思維教育還是一個小眾的選題。雖然大部分教師認(rèn)同開展計(jì)算思維教育的必要性,但是在開展教學(xué)實(shí)踐研究過程中依然困難重重。感謝上�？萍冀逃�出版社杜文彪主任對中小學(xué)計(jì)算思維教育的關(guān)注與熱情。感謝朱一.軍老師、李偉老師、曹磊老師、陳久華老師等領(lǐng)銜的名師基地和教研團(tuán)隊(duì)給我提供了計(jì)算思維教育相關(guān)教學(xué)設(shè)想的實(shí)踐機(jī)會和教學(xué)案例,使得我的- -些觀點(diǎn)得到實(shí)踐佐證，也豐富了本書的教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。感謝單位領(lǐng)導(dǎo)為我提供了寬松的工作環(huán)境,使我有時間對計(jì)算思維等問題作比較深入的思考。最后,特別感謝家人長期默默的關(guān)心、支持以及無微不至的照顧,使我有精力繼續(xù)承擔(dān)研究與寫作工作。

本書寫作過程中，借鑒了許多學(xué)者的觀點(diǎn),也引用了一些源于網(wǎng)絡(luò)的案例,在此一并致謝。盡管已在本書“參考文獻(xiàn)”中羅列了相關(guān)文獻(xiàn)日錄，但難免掛一漏萬。本書引用的觀點(diǎn)現(xiàn)象與案例,僅為分析與閘述觀點(diǎn)之用，并無對原文的褒貶評價。若引用中有不實(shí)或不合適之處,敬請諒解。

思維存在于人腦之中,可以用文字、符號來表征，而表征某- -思維過程和結(jié)果的文字、符號往往就形成了知識或方法。在人的學(xué)習(xí)過程中，思維是學(xué)習(xí)的工具，學(xué)習(xí)就是在思維的加工作用下,將已有的舊知識不斷加工成新知識;而思維教育,又要求將作為學(xué)習(xí)工具的思維變成為學(xué)習(xí)目標(biāo)�？疾焐鲜鰡栴}，可以發(fā)現(xiàn)思維教育所面臨問題的復(fù)雜性。在計(jì)算思維教育中,既然把計(jì)算思維認(rèn)作是一種思維 ，那么就需要清晰地認(rèn)識到計(jì)算思維與知識、技能、方法、能力之間的關(guān)系,同時也要認(rèn)識作為學(xué)習(xí)工具的一般思維方式和作為教育目標(biāo)的計(jì)算思維之間的關(guān)系,這些問題都有待于進(jìn)一步的研究。

鑒于水平有限，書中不足與錯誤之處在所難免,望讀者不吝賜教。

王榮良

2019年6月1日