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高中技術(shù)教育是學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)形成的重要途徑，對(duì)落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、實(shí)施國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略和提高全民技術(shù)素養(yǎng)都具有重要作用。為此，筆者利用問卷調(diào)查的方式，掌握高中生的計(jì)算思維水平現(xiàn)狀，為接下來的課程整合和教學(xué)實(shí)踐提供參考依據(jù)，同時(shí)也能與教學(xué)實(shí)踐后的后測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證培養(yǎng)的有效性，探討提升學(xué)生計(jì)算思維的有效途徑。

● 問卷設(shè)計(jì)與調(diào)查

1.問卷的研究對(duì)象

本次問卷以筆者所在學(xué)校高一年級(jí)17個(gè)班的學(xué)生為研究對(duì)象，利用“問卷星”平臺(tái)，通過網(wǎng)址分享的形式發(fā)放問卷。本次問卷一共收集了467份，有效問卷為452份，有效率為96.79%。

2.問卷的設(shè)計(jì)

問卷內(nèi)容來源于2017版課標(biāo)中計(jì)算思維的四個(gè)水平，并將這四個(gè)水平的表現(xiàn)根據(jù)定義劃分整合到計(jì)算思維的四方面能力，以形成最終問卷的題干。除此之外，問卷還包括學(xué)生的基本情況（學(xué)生班級(jí)和性別）以及計(jì)算思維運(yùn)用意識(shí)，對(duì)回收的問卷數(shù)據(jù)采用SPSS24.0軟件進(jìn)行可靠性分析。本問卷的總Cronbach's Alpha信度系數(shù)為0.834，說明問卷的整體信度較好。再對(duì)問卷的效度進(jìn)行分析，使用KMO和巴特利特檢驗(yàn)，結(jié)果KMO=0.865>0.6，巴特利特球形檢驗(yàn)的p=0.000<0.001，說明問卷整體效度良好。

● 調(diào)查結(jié)果分析

1.計(jì)算思維各能力水平均較為薄弱

（1）問題分析與分解能力、評(píng)估與概括能力一般。從問題分析與分解能力現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，只有一半多的學(xué)生這方面能力較好，說明整體問題分析與分解能力一般，并且這種思維多從數(shù)學(xué)中習(xí)得，這一點(diǎn)可以從計(jì)算思維運(yùn)用意識(shí)方面得到驗(yàn)證，只有23%的學(xué)生意識(shí)到要使用循環(huán)算法，31%的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的工作原理有一定的了解，差不多一半的學(xué)生會(huì)使用數(shù)學(xué)思維解決問題。

從評(píng)估與概括能力現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果來看，有48%的學(xué)生能在一個(gè)問題有多重解決方法時(shí)選出一個(gè)最節(jié)省時(shí)間和精力的方法，具備較好的評(píng)估能力;有58%的學(xué)生具備較好的概括遷移能力，能總結(jié)出同類問題的解決辦法，并遷移運(yùn)用到類似問題中去。這說明只有一半左右的學(xué)生能權(quán)衡比較出較優(yōu)方法或方案，并能根據(jù)實(shí)際情況總結(jié)完善、遷移應(yīng)用，學(xué)生概括與評(píng)估能力水平一般。

（2）抽象與轉(zhuǎn)化能力不足。調(diào)查可知，有39%的學(xué)生具備良好的問題抽象與轉(zhuǎn)化能力，能夠?qū)栴}的特征抽象出來并進(jìn)行建模。學(xué)生抽象能力的均值為3.27，而轉(zhuǎn)化能力的均值為3.19，得分較低，說明學(xué)生的抽象轉(zhuǎn)化能力比問題分析與分解能力還弱，有待提升。

（3）算法思維能力最為缺乏。算法思維能力從考察學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)解決問題的方法的了解程度來體現(xiàn)。從調(diào)查結(jié)果來看，有38%的學(xué)生可以把自然語言描述的步驟轉(zhuǎn)化成流程圖，僅有10%的學(xué)生能把程序的流程圖轉(zhuǎn)化成一種代碼語言，較之其他能力的均值，數(shù)值最低。數(shù)據(jù)結(jié)果表明，學(xué)生的算法思維能力呈現(xiàn)較低的水平，大部分學(xué)生并沒有相關(guān)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，對(duì)計(jì)算機(jī)處理問題的方法、計(jì)算機(jī)的工作原理完全不了解，是最缺乏的一種能力維度。

2.計(jì)算思維差異性分析

（1）男生在計(jì)算思維能力的多個(gè)維度上優(yōu)于女生。問卷在高一年級(jí)的17個(gè)班發(fā)放，自由填寫，故男女生比例差距不大，男生243人，女生209人。本研究采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)的方法，研究不同性別的學(xué)生計(jì)算思維的差異性。數(shù)據(jù)結(jié)果表明（如下表），問題分析能力（p=0.001<0.05）、抽象能力（p=0.000<0.05）、算法思維能力2（p=0.000<0.05）、評(píng)估能力（p=0.042<0.05）和概括能力（p=0.027<0.05）在性別上存在顯著差異，女生在這幾方面的能力均弱于男生，特別是問題分析能力和算法思維能力。其他幾方面能力維度不存在顯著差異。

（2）學(xué)生計(jì)算思維能力的班級(jí)差異顯著。本研究中，17個(gè)班有4個(gè)層次，分別為7個(gè)成志班、5個(gè)強(qiáng)化班、4個(gè)普通班和1個(gè)藝術(shù)班，他們的入學(xué)成績(jī)是：成志班>強(qiáng)化班>普通班>藝術(shù)班。藝術(shù)班只有1個(gè)，不再單獨(dú)分類，故納入普通班進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)結(jié)果表明（如下圖），成志班的學(xué)生的計(jì)算思維各方面能力水平均高于其他學(xué)生，特別是轉(zhuǎn)化能力和算法思維方面有顯著優(yōu)勢(shì)，這一方面說明成志班的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的工作方法有更好的了解，可能具備相關(guān)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。而強(qiáng)化班與普通班的數(shù)據(jù)比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化班的學(xué)生的問題分析與分解能力、抽象能力、評(píng)估能力與概括能力要稍高于普通班，而其他方面卻偏弱，總體來說這兩個(gè)層次班級(jí)的學(xué)生計(jì)算思維能力水平差異較小。

● 建議與對(duì)策分析

1.加深教師認(rèn)識(shí)，關(guān)注學(xué)生差異

對(duì)學(xué)生計(jì)算思維應(yīng)用意識(shí)的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在問題解決過程中不傾向于使用計(jì)算機(jī)解決問題的方法，還不能很好地依據(jù)計(jì)算機(jī)解決問題的方法來將問題形式化。而事實(shí)上，不僅是學(xué)生，教師對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)也有待加深。所以，在當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)全面“占領(lǐng)”生活方方面面的社會(huì)中，學(xué)生要想更好地適應(yīng)生活，必須掌握計(jì)算思維能力，而教師更應(yīng)該加深對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)識(shí)，拓寬視野，提升自身能力，在教學(xué)過程中，積極挖掘計(jì)算思維內(nèi)容，用生活實(shí)例深入淺出地展現(xiàn)，讓學(xué)生理解計(jì)算思維，更好地在問題解決過程中應(yīng)用和鍛煉計(jì)算思維。

同時(shí)，上述調(diào)查研究數(shù)據(jù)表明，學(xué)生的性別和班級(jí)差異都導(dǎo)致了計(jì)算思維能力水平的差異，故針對(duì)不同的學(xué)生群體，教師要積極探索研究，在教學(xué)內(nèi)容上要有所區(qū)別并要有針對(duì)性，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和策略，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

2.結(jié)合思維與操作，整合課程內(nèi)容

作為一種思維培養(yǎng)，計(jì)算思維并不是單純的編程教學(xué)，更不是被動(dòng)的知識(shí)灌輸，它關(guān)注的是學(xué)生依據(jù)計(jì)算機(jī)解決問題的方法，分析與分解問題，抽象問題特征，建立結(jié)構(gòu)模型，權(quán)衡評(píng)估、總結(jié)概括，形成利用數(shù)字化工具自動(dòng)解決問題的方案，并能遷移至類似問題解決中去的能力。因此，在課程內(nèi)容方面，筆者認(rèn)為不應(yīng)只是單純的信息技術(shù)教學(xué)，可以打破學(xué)科界限，將通用技術(shù)與信息技術(shù)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，形成一個(gè)統(tǒng)整的課程體系。通用技術(shù)課程中很多知識(shí)內(nèi)容與信息技術(shù)有千絲萬縷的關(guān)系，如通用技術(shù)選擇性必修《技術(shù)與創(chuàng)造》中的《產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)與制造》與信息技術(shù)選擇性必修《三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意》都是有關(guān)三維設(shè)計(jì)的知識(shí)內(nèi)容。而通用技術(shù)的教學(xué)理念是“做中學(xué)，學(xué)中做”，核心素養(yǎng)包括技術(shù)意識(shí)、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖樣表達(dá)和物化能力，更強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐操作中培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力與學(xué)科核心素養(yǎng)。

因此，筆者認(rèn)為可以將思維與操作深度融合，合理運(yùn)用統(tǒng)整理念，整合信息技術(shù)、通用技術(shù)國(guó)家課程和校本課程，整合線上教學(xué)、課堂教學(xué)、選修課程等不同教學(xué)形式，從設(shè)計(jì)和智造兩個(gè)維度來構(gòu)建筆者所在學(xué)校特色的“設(shè)計(jì)與智造”課程體系，形成計(jì)算思維、工程思維、設(shè)計(jì)思維共同發(fā)展的課程形式。倡導(dǎo)學(xué)生通過以“設(shè)計(jì)與智造”為目標(biāo)的學(xué)習(xí)過程了解技術(shù)的本質(zhì)，引領(lǐng)學(xué)生面向真實(shí)世界，在實(shí)踐體驗(yàn)中綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)來解決實(shí)際問題，發(fā)展學(xué)生主動(dòng)利用計(jì)算思維的意識(shí)，從而培養(yǎng)會(huì)設(shè)計(jì)、能智造的高素質(zhì)人才。

3.以項(xiàng)目式教學(xué)為主，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣

研究表明，項(xiàng)目教學(xué)法對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的提升具有顯著作用，有利于提升學(xué)生理解算法思維、運(yùn)用計(jì)算思維分析和解決問題的能力。采用項(xiàng)目式教學(xué)方法，從面向?qū)嶋H的真實(shí)問題情境出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)問題分析、分解能力，進(jìn)而抽象出問題特征，建立結(jié)構(gòu)模型，形成利用數(shù)字化工具自動(dòng)解決問題的方案，并將方案物化，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行權(quán)衡評(píng)估、概括總結(jié)，遷移至類似問題解決中去，這將有利于深度培養(yǎng)計(jì)算思維，讓計(jì)算思維成為學(xué)生必備的品質(zhì)。而在此過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：①項(xiàng)目主題的選擇至關(guān)重要;②注重教師指導(dǎo);③關(guān)注學(xué)生個(gè)性因素。

● 結(jié)語

在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，筆者為接下來的課程整合和教學(xué)實(shí)踐提供了一些建議與對(duì)策，希望通過整合高中技術(shù)課程模塊與內(nèi)容，開發(fā)“設(shè)計(jì)與智造”學(xué)習(xí)項(xiàng)目，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為主開展“設(shè)計(jì)與智造”教學(xué)實(shí)踐，引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)踐體驗(yàn)中綜合運(yùn)用數(shù)字化工具來解決實(shí)際問題，從而提升學(xué)生的計(jì)算思維素養(yǎng)，培養(yǎng)會(huì)設(shè)計(jì)、能智造的高素質(zhì)技術(shù)創(chuàng)新人才。同時(shí)，前測(cè)數(shù)據(jù)也能與教學(xué)后的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證培養(yǎng)方案的有效性，探討學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的有效途徑。