一、文献综述
（一）国内外研究现状
计算思维的概念，最早于2006年由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授提出，并发表在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》上[1]。周教授认为，计算思维是从计算机的角度去描述问题、分析问题以及求解问题的一系列思维活动，其实质是将问题转化为计算机可以处理的形式并最终得到问题的解。2010年，周教授又在此基础上进一步提出，计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的思维过程。2011年，计算机科学教师协会（CSTA）和国际教育技术协会（ISTE）共同制定了计算思维的操作性定义，将计算思维界定为解决问题的过程，为计算机科学K-12教育工作者提供了理论框架[2]。2013年，南安普顿大学将算法思维、分解、抽象、概括和评价归纳为计算思维的五个要素[3]。王荣良教授则进一步提出，计算思维的本质是一种递归思维，是通过抽象和分解的方式来实现复杂任务的过程[4]。2017年，《普通高中信息技术课程标准》中明确指出，计算思维是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[5]。
（二）研究主要成果
计算思维概念一经提出，便得到了国际教育领域的广泛关注[6]。许多国家纷纷出台有关计算思维的一系列政策文件，以推动本国计算思维教育的发展。2011年，美国将计算思维列入《CSTA K-12标准（2011年修订版）》；2013年，英国将计算思维列入“新课程计划”；2015年，澳大利亚将计算思维作为“新课程方案”的重要内容[7]。在国内方面，计算思维也逐渐得到了一线专家学者的关注和支持。2010年，《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》中明确提出，要把培养学生的计算思维能力作为计算机学科基础教学的核心任务[8]。2013年，教育部发表《计算机教学改革宣言》，旨在大力推进高等教育对学生计算思维能力的培养[9]。2017年，教育部出台《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》，将“计算思维”作为高中信息技术学科核心素养之一，并强调计算思维能力的培养应该贯穿于信息技术的整个教育过程之中。
在我国中小学教育阶段，信息技术课程，尤其是程序设计（编程）教学是培养学生计算思维能力的主要途径之一[10]。南京师范大学李艺教授提出，程序设计的本质是使用一组有预设功能的指令集去完成特定任务，即“指令—程序—任务执行”的过程[11]。美国心理学家Adelson和Soloway则认为，程序设计实际上就是采用计算机解决问题的过程[12]。芬兰前教育部长曾这样解释编程的重要性：如果您的孩子能够理解并熟练掌握编程方法和技巧，那么他将会成为未来世界的创造者[13]。的确，作为信息化社会的产物，编程可以提高学生抽象问题、建设模型以自动化分析的能力。通过学习编程，引导学生从计算机的角度出发，思考和处理并最终解决生活中的实际问题。因此，编程作为现代信息社会的潮流和大势，越来越受到信息技术教育科学领域的专家学者以及一线教师的重视。
（三）发展趋势
当前，世界各国普遍意识到开展编程教育的重要性，纷纷出台各项方针政策以推动本国编程教育的发展。2013年，英国将原来的“信息技术(ICT)”改为“计算（Computing）”，列为小学阶段的必修课程，并规定学生自5岁起接受编程教育；2014年，美国总统奥巴马呼吁全民学习编程，并计划在10年内普及中小学编程教育；2016年，澳大利亚决定将编程纳入全国中小学必修课程[14]。由此可见，编程教育融入中小学教育体系是必然趋势。
2017年7月，为推动我国中小学编程教育的发展，国务院颁布《新一代人工智能发展规划》，明确指出将在中小学阶段逐步普及编程教育，旨在激发学生学习编程的兴趣，培养学生的创新思维和创造能力[15]。随着国家总体方针政策的出台，各省教育厅纷纷针对本省实际情况，结合师资力量、学生素质、条件设施等多项考虑因素，开展了新一轮的课程和教材改革计划。以浙江省为例，自2020年9月起，省内中小学全部采用最新修订的信息技术教材。其中，三、四年级学生仍以掌握信息技术基础知识和基本技能为主，而五、六年级学生则开始接触简单的编程，如图形化编程工具Scratch就从原来的5课时扩充到15课时，占比得到了明显的提高。在初中阶段，Python程序设计被编入教材，甚至整个八年级上册都是学习Python的相关知识。在高中阶段，信息技术课程将被分为必修和选修两部分。其中，必修部分将继续学习Python编程，并初步接触数据分析和图像处理的领域；选修部分则开始教授常见的数据结构（如线性表、树、图等）和简单的算法。除此之外，自2017年浙江省高考改革以来，信息技术作为技术选科的一部分，成功跨入高考选考行列，而程序设计作为信息技术课程的重点内容，在高考卷中常以压轴题或拉分题的形式出现，地位可见一斑。综上所述，程序设计作为一门不可或缺的技能，在中小学教育领域占据越来越重要的地位。
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