2008年計算思維的概念被引入我國后，首先在大學(xué)計算機學(xué)科教育,尤其是大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中迅速得以推廣與發(fā)展。大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程主要面向大學(xué)非計算機專業(yè)學(xué)生。長期以來,使用計算機工具解決學(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”進行了批判,并提出將計算思維的培養(yǎng)作為大學(xué)計算機基礎(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)悟計算機學(xué)科的本質(zhì),從而能應(yīng)對計算機技術(shù)的快速發(fā)展。

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

在引人計算思維教育的背景和計算思維教育遭遇到的瓶頸問題上,中小學(xué)和大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程十分相似。尋找新的增長點是課程發(fā)展的共同目標(biāo)。在中小學(xué)開展計算思維教育實踐中,教師不僅面臨計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)教師交流計算思維教育的相關(guān)問題。當(dāng)我介紹計算思維在學(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算思維進人基礎(chǔ)教育,缺乏必要的思想準(zhǔn)備。不成熟的教學(xué)內(nèi)容,確實給教師的實際教學(xué)帶來困惑。一線的教師對于計算思維所表現(xiàn)出的困惑,既反映了他們因為缺乏對計算思維系統(tǒng)研究的不自信，也反映了對教學(xué)需要落實確切內(nèi)容的焦慮。因此教師普遍希望獲得關(guān)于計算思維教育落實的實踐案例。

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

即使明確界定了計算思維,計算思維教育的實施依然是- -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算思維。計算思維教育確實包括計算機學(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算思維卻不具備計算？機學(xué)科知識的情況。但是,把計算思維教育理解為計算機學(xué)科知識教育，則只是“新瓶裝舊酒”而已。

2014年，我撰寫的《計算思維教育》一書出版，書中闡述了我對計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算思維是什么,更希望知道計算思維教什么，以及計算思維如何教。這正是《計算思維教育》一書所缺乏的內(nèi)容,因此我萌生了撰寫本書的想法,希望進一一步梳理計算思維教育中相關(guān)的知識.技能、方法與思維的關(guān)系，整理計算思維教育相關(guān)的案例,以期為一-線教師進行計算思維教育實踐提供-些幫助。多考察已有的計算思維教育實踐,我發(fā)現(xiàn)兩種傾向。第一種傾向是把計算思維寄托于問題解決之中,通過對一個真實問題的需求分析,然后以計算機或計算機技術(shù)為工具實現(xiàn)問題的解決。許多教師認為，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”等思想方法就是計算思維。且不說把這些解決問題的一般方法歸為計算思維是否有些牽強,這種教學(xué)實踐的傾向會使計算思維的培養(yǎng)演變一種項學(xué)習(xí)的教學(xué)方法,從而忽視計算思維的學(xué)術(shù)性,弱化計算機科學(xué)的知識體系對計算思維的支持作用。第二種傾向是把計算思維當(dāng)作計算機學(xué)科的全部,或者說,用計算思維來統(tǒng)領(lǐng)計算機學(xué)科的知識體系。計算思維是計算機學(xué)科的- -種學(xué)科思維，但肯定不是唯一的思維方式。從計算思維出發(fā),是無法覆蓋計算機學(xué)科的知識體系的。也就是說,從計算思維的角度出發(fā)去梳理和認識計算機科學(xué),是-種本末倒置的行為。另一方面，也不應(yīng)將“計算機學(xué)科”的重要性與“計算思維”的重要性混為一談,我們不能把對計算機教育的重視簡單地轉(zhuǎn)換為對計算思維培養(yǎng)的重視�；�于以上考慮,本書仍然從計算機學(xué)科出發(fā)闡述計算思維,分為五章。

第一章從中小學(xué)計算機教育的課程發(fā)展角度分析計算思維教育的價值。計算機教育或信息技術(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)實踐，也能為計算思維教育實踐提供經(jīng)驗。

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

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

第四章結(jié)合具體實例介紹一些基于問題來促進學(xué)生思維展開的方法和以抽象形式化表達、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、計算思維教育的評價以及教師要求三方面，點狀地闡述了計算思維及其在中小學(xué)教學(xué)實施中的困境與挑戰(zhàn),以期讀者對計算思維教育能有一個理性的、基于批判性思考的認識。中小學(xué)計算思維教育是當(dāng)今-一個熱點問題，目前開展計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算思維教育還是一個小眾的選題。雖然大部分教師認同開展計算思維教育的必要性,但是在開展教學(xué)實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隊給我提供了計算思維教育相關(guān)教學(xué)設(shè)想的實踐機會和教學(xué)案例,使得我的- -些觀點得到實踐佐證，也豐富了本書的教學(xué)實踐內(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,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”中羅列了相關(guān)文獻日錄，但難免掛一漏萬。本書引用的觀點現(xiàn)象與案例,僅為分析與閘述觀點之用，并無對原文的褒貶評價。若引用中有不實或不合適之處,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。在計算思維教育中,既然把計算思維認作是一種思維 ，那么就需要清晰地認識到計算思維與知識、技能、方法、能力之間的關(guān)系,同時也要認識作為學(xué)習(xí)工具的一般思維方式和作為教育目標(biāo)的計算思維之間的關(guān)系,這些問題都有待于進一步的研究。

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