欧盟报告：计算思维是数字化世界需掌握的一项基本能力

例如，2014年，英国成为首批在学校强制实施计算思维和编程的国家之一[2]。

2015年，欧洲学校网（European Schoolnet）发布《计算我们的未来：欧洲计算机编程及编程优先项、学校课程和行动》报告，并指出计算思维在一些国家已经变得越来越重要，被视为将编程融入课程中的关键能力之一。[3]

2016年，欧盟委员会发布《在义务教育中培养编程思维》报告，全面概述了学龄儿童的计算思维技能，包括在实践和政策层面的研究结果和行动。[4]

在学术领域，有研究者还主张计算思维应成为21世纪技能之一，由此也出现了“5C”的说法（即批判性思维、创造力、协作、沟通能力和计算思维）。[5]

计算思维在我国也引起了重视，2022年4月21日发布的《义务教育信息科技课程标准》就将“计算思维”作为四个核心素养之一。[6]

鉴于此，我们继编译分享2021年12月美国“数字承诺”发布的《面向包容世界的计算思维：教育者学习和领导资源》报告（详见本公众号推文《美研究报告：应重视计算思维培养并融入各学科教学》）后，再次编译分享一个深度研究报告——欧盟委员会2022年3月3日发布的《义务教育计算思维研究》（Reviewing Computational Thinking  in Compulsory Education）[7]。

一、什么是计算思维

该报告指出，尽管CT提出已经超过了15年，但目前还尚未形成一致的定义，因此，研究人员在进行调查时倾向于从各种定义中抽取，相应地在应用、解释和评估计算思维概念和相关实践时采用了不同的视角。

报告指出，CT定义的范围大致可分为三个方面：

1.CT被理解为开发可由计算代理（如计算机和机器人）处理和执行解决方案的一种思维方式，还包括对适用计算公式的真实世界问题的各个方面的识别；

2.CT是一种解决问题的思维方式(思维过程)；

3.CT是一种通过算法解决各种背景和学科中真实和重要问题的可转移和应用的思维技能。

此外，报告指出，在文献中也有将CT区分为两种类型的，包括领域特定类，如计算机科学和编程中的问题解决；通用领域类，如解决日常生活中的系统问题，包括学习过程。

还有学者则将CT区分为三个相互交织的类别或宏观类别（见图1）：通用定义，例如，CT作为与计算/编程学科产生共鸣的思维过程，但可以独立于它们；操作模型定义，即将CT分解为一系列基本能力/实践，如抽象和概括，这些牢固地根植于计算机科学和计算，但在其他领域也适用；与教育和课程框架相关联的定义，这类定义本质上涉及受计算机科学启发的解决问题的方法或适用于计算。

图1

二、计算思维融入义务教育的趋势与挑战

该报告调查了29个欧洲国家CT融入到课程中的现状，发现目前有25个国家已经将CT技能纳入现行法定义务教育课程，有些国家已经批准，有些国家已经实施。近年来，这一进程势头强劲，25个国家中有18个国家在2016-2021年间更新了其课程。剩余的几个国家要么正在学校搞试点或正在完成课程草案，要么在拟出台的战略计划中提出要融入CT技能（见图2）。

图2

该报告的调查还显示，各国在将CT技能融入课程通常有多种理由，其中促进解决问题技能、编程技能、逻辑思维技能发展是大多数国家的理由。接下来的理由为促进就业能力和吸引学生学习计算机科学，选择的国家有一半之多（见图3）。其他的理由则包括促进横向技能（如批判性思维、创造力、沟通能力、个人发展和分析能力等）、数字技能、STEM兴趣和能力等。

图3

在将计算思维融入义务教育课程中，该报告提及三种方法：一是作为跨学科课程的一部分——计算机科学基本概念在所有学科中都有涉及，所有教师都有责任培养CT技能；二是作为独立学科的一部分——计算机科学基本概念在与计算机相关的学科中讲授；三是包含在其他学科中——计算机科学基本概念统整到其他课程科目(如数学和技术)中。

调查结果显示，大多数国家都综合采用了这些方法。另外，在小学阶段，有19个将计算思维技能纳入必修课，有3个则作为选修课的一部分（见图4）。

图4

在初中阶段，有20个国家将计算思维技能作为必修课程的一部分，有4个则作为选修课程的一部分（见图5）。

图5

总之，在已将计算思维技能融入法定义务教育课程的25个受调查国家中，出现了两个主要趋势:一是计算思维被理解为一套通过计算机基本概念（算法和编程）发展的技能；二是计算机科学的基本概念与数字能力和数字素养相结合。

就CT技能融入课程的挑战，该报告调查发现，不管是在小学阶段还是初中阶段，缺乏高质量教师是最大的挑战，其次为与其他优先级课程的竞争。计算思维/编程技能评估也是其中一个挑战，但在小学比中学更大。缺少教学工具与资源相对而言对大多数国家不是挑战（见图6）。

图6

三、计算思维教学与评估办法

在计算思维的教学方法上，该报告调查发现小学教师使用的方法包括游戏式学习、做中学、错中得学、小组合作等。在初中阶段，主要使用侧重促进学生自主性和能动性的教学方法，如个性化学习、基于项目的学习、基于游戏的学习、合作学习和结对编程以及个人导向学习等。

对于CT技能的评估工具，该报告基于文献梳理概括为5类：

1.CT终结性评估工具，如Román-González等人的“基于性向的计算思维测试”、Mühling等人的“测量基本编程能力测试”、Weintrop和Wilensky的“交换评估测试”。

2.CT形成迭代工具，该类工具主要是为学生提供即时的自动反馈，帮助其提高能力。Moreno-León和Robles的“Dr Scratch”和Koh的“计算思维模式图”均属这类。

3.CT技能转移工具，如国际Bebras竞赛中的任务、Izu等人的“计算思维模式测验”。

4.CT感知-态度量表，如Korkmaz等人开发的“计算思维量表”。

5.CT表达评估，例如在做编码任务时，可以帮助测量学生的语言技能的工具。

四、计算思维融入义务教育的政策建议

报告指出，目前人们普遍认可学生掌握数字技能才能成功地驾驭他们的职业和个人生活，同时也能作为21世纪的公民有效地发挥作用，但这还不够。通过学习计算机科学基本概念和获得相关的计算思维技能，学生将能够更清楚地了解他们周围的数字世界是如何工作的。

为此，该报告提出四个方面的政策建议(见图7)。

图7

1.巩固计算思维理解。具体来说，一是加强对CT作为一种基本能力的理解，使学生成为数字世界的积极参与者；二是发掘CT在培养学生解决不同领域问题方面的潜力；三是加强利益相关者之间的协同作用，以促进高质量计算教育。

2.CT技能全面融入课程。具体来说，一是阐明将CT技能融入课程的策略；二是以与年龄相适应的方式将CT融入小学到义务教育结束各个年级。

3.系统推进-充分的教师支持。具体来说，一是继续提供专业发展，以提升教师在计算方面的教学知识；二是通过一系列支持措施补充提供CT专业发展；三是优先将CT作为一种基本能力评估。

4.政策支持。具体来说，一是提高对在课程中发展CT技能的目的和益处的认识；二是优先采取措施，解决高质量计算教育中的性别平等、公平和包容问题；三是监测和研究在课程中融合CT技能的实际影响。

[1] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J]. COMMUNICATIONS OF THE ACM, 2006, (3).

http://www.cs.cmu.edu/afs/cs/usr/wing/www/publications/Wing06.pdf

[2] Do we need to think computationally to understand the world around us?[EB/OL].(2022-04-12)[2022-0418]. http://www.eun.org/news/detail?articleId=8122189

[3] European Schoolnet. Computing our future：Computer programming and coding Priorities, school curricula and initiatives across Europe[R/OL].(2015-10)[2022-04-18]. http://www.eun.org/documents/411753/817341/Computing+our+future_final_2015.pdf/d3780a64-1081-4488-8549-6033200e3c03

[4] Developing Computational Thinking in Compulsory Education - Implications for policy and practice[R/OL].(2016)[2022-04-18]. https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC104188/jrc104188_computhinkreport.pdf

[5] 例如：Roger Riddell. Should the 4 Cs of 21st century skills make room for one more?[EB/OL].(2018-02-17)[2022-04-18]. https://www.k12dive.com/news/should-the-4-cs-of-21st-century-skills-make-room-for-one-more/517878/;

Shuchi Grover. The 5th ‘C’ of 21st Century Skills? Try Computational Thinking (Not Coding)[EB/OL].(2018-02-15)[2022-04-18]. https://www.edsurge.com/news/2018-02-25-the-5th-c-of-21st-century-skills-try-computational-thinking-not-coding

[6] 义务教育信息科技课程标准（2022年版）[EB/OL].(2022-04-21)[2022-04-21]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202204/W020220420582361024968.pdf

[7] Joint Research Centre (European Commission). Reviewing computational thinking in compulsory education: State of play and practices from computing education[R/OL].(2022-03-03)[2022-04-18]. https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC128347/computhink_ii_-_final_report_-_upload_compressed.pdf

（本文由中国教育科学研究院国际与比较教育研究所张永军编译自欧盟报告《义务教育计算思维研究》）

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