朱彩蘭 周銘 李藝 孫繼紅

[摘? ?要] 計算思維作為培養(yǎng)目標，應(yīng)該指向人的內(nèi)在品質(zhì)。為此，文章借鑒胡塞爾認識論思想，在認識發(fā)生的視野中分析人的構(gòu)造過程，形成“它—我”結(jié)構(gòu)，即“知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)，以此解釋概念與觀念的根本相關(guān)性。借鑒皮亞杰兩個范疇說說明概念與觀念的關(guān)聯(lián)是在思維過程中實現(xiàn)的，借鑒布倫南計算思維的框架結(jié)構(gòu)及布魯姆認知目標分類理論中關(guān)于應(yīng)用的強調(diào)，最終給出結(jié)構(gòu)與應(yīng)用兼?zhèn)涞闹赶蛉说膬?nèi)在品質(zhì)的包括概念（基本概念、核心概念、大概念）、思維（關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化）、觀念（局部、聚合、全局）的計算思維框架。

[關(guān)鍵詞] 計算思維； “知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)； 概念； 思維； 觀念

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 朱彩蘭（1973—），女，山東煙臺人。副教授，博士，主要從事中小學信息科技研究。E-mail：zhucl_nj@163.com。

一、引? ?言

在《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》和《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》中，計算思維均被視為學科（課程）核心素養(yǎng)的要素，由此確定了其作為培養(yǎng)目標的官方地位，同時也獲得了學界的認同。計算思維作為指向核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標，理所當然要指向人的內(nèi)在品質(zhì)且同時要有較好的可操作性，但在既有的工作中，這個問題并未得到很好的解決。因此，本文的任務(wù)是，分析已有計算思維描述的成就與不足，繼而構(gòu)建指向人的內(nèi)在品質(zhì)刻畫并能夠更好地指導(dǎo)教學實踐的計算思維描述框架。

二、 既有計算思維定義在指向人的內(nèi)在品質(zhì)方面的逼近與游離

所謂指向人的內(nèi)在品質(zhì)，本文中是指在界定計算思維時，能夠指向人的能力或素養(yǎng)。素養(yǎng)是人的內(nèi)在品質(zhì)，計算思維作為核心素養(yǎng)要素之一，是素養(yǎng)的基本成分，也是重要成分。所以計算思維需要指向人的內(nèi)在品質(zhì)。歸納已有的計算思維界定，多指向知識、指向過程或指向人的內(nèi)在品質(zhì)。其中，以布倫南（Brennan）等的界定最貼近指向人的內(nèi)在品質(zhì)的要求，且有著相對成熟的結(jié)構(gòu)。本文以指向知識、指向過程再指向人的內(nèi)在品質(zhì)為線索進行分析，以使思考逐步走向成熟。

（一）指向知識

為促進人們對計算思維的理解，陳國良等構(gòu)建了計算思維概念表述體系[1]。該研究是將計算思維定位于學習內(nèi)容，即作為學習對象的知識而非培養(yǎng)目標。馮友梅等從靜態(tài)知識視角指出：作為學科核心素養(yǎng)，計算思維指向策略性知識體系[2]。該研究顯示出對策略性知識的關(guān)注，也因此似乎與“過程”產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，但基本思路還是將過程性知識對象化。歸納來看，從知識及知識結(jié)構(gòu)的角度刻畫計算思維，更多的是為了明確其邊界以促進計算思維的落地，有特定的價值。

（二）指向過程

指向過程的界定始自周以真，她在2006年即指出計算思維是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等的系列思維活動[3]。2010年，她將計算思維闡述為思維過程[4]。2011年又指出計算思維的五個要素[5]。這些要素可以視為思維活動的細化，具有過程特征。思維活動或思維過程的行為主體是人，因此，將計算思維與人相聯(lián)結(jié)是周以真定義的重要貢獻。2011年，美國國際教育技術(shù)協(xié)會（International Society for Technology in Education， ISTE）和計算機科學教師協(xié)會（Computer Science Teacher Association， CSTA）指出，計算思維是一種問題解決的過程，該過程包括明確問題、分析數(shù)據(jù)等六個要素[6]。該類定義將計算思維定位于問題解決過程，指向人在解決問題過程中的表現(xiàn)，與指向知識的定義相比，人的意義得到進一步的重視，但由于缺少明確的指向人的內(nèi)在品質(zhì)的思考，該類定義的境界最終沒能得到進一步提升。

分析上述定義，“過程”實際具有兩種含義，即流程之過程和實踐過程。流程之過程，是根據(jù)人利用計算機科學的思想方法依次展開的解決問題的過程，體現(xiàn)抽象性特征。實踐過程需要遵循流程的時序性，又要與具體內(nèi)容相結(jié)合，體現(xiàn)面向具體應(yīng)用的特征。上述定義對兩者未予明確區(qū)分。借用新課改三維目標觀察，流程之過程接近“知識與技能”之技能，關(guān)注的是技能角度的問題；實踐過程則傾向“過程與方法”，聚焦的是應(yīng)用角度的問題。認識過程的兩種含義，并使二者相結(jié)合，才可能直面學習者的發(fā)展。

（三）指向人的內(nèi)在品質(zhì)

1980年，派珀特（Papert）將計算思維闡述為兒童在通過計算機學習時所訓練與培養(yǎng)的思維技能[7]。該認識具有指向人的內(nèi)在品質(zhì)的傾向，但缺少內(nèi)涵的進一步描述?！吨袊嬎銠C科學與技術(shù)學科教程2002》中列舉了計算思維包含的一組能力[8]，同樣具有指向人的內(nèi)在品質(zhì)的傾向。但能力表述停留于外延的羅列，缺乏對內(nèi)涵的分析與把握。陳贊安等從計算認知、計算方法和計算文化三個維度構(gòu)筑了計算思維能力分層譜系[9]，刻畫方式具有指向人的內(nèi)在品質(zhì)的意識及傾向，但各能力向度傾向利用計算機科學思想方法解決問題的過程，層次性不夠鮮明，且缺少學理支持。鐘柏昌等認為，計算思維是用于刻畫人的內(nèi)在品質(zhì)的概念，進而用三組有關(guān)聯(lián)的思維結(jié)構(gòu)加以描述[10]。在該研究中，計算思維具有指向人的內(nèi)在品質(zhì)的意涵，但傾向思維類別的羅列，綜合性內(nèi)涵的提升稍顯不足。

（四）布倫南框架的多維指向

布倫南等用三維框架來描述計算思維，即計算概念、計算實踐及計算觀念[11]。其中計算概念指編程時使用的概念。從建構(gòu)主義的角度看，知識是人在認識活動中構(gòu)造的產(chǎn)物，即構(gòu)造的對象，所以，計算概念指向?qū)ο笮灾R。這與指向知識的定義相似，但布倫南等并不局限于此，另給出計算實踐和計算觀念的維度。計算實踐指基于計算概念發(fā)展的、在編程解決問題中的系列過程[11]。計算實踐基于概念發(fā)展，體現(xiàn)了概念與過程的關(guān)聯(lián)。計算實踐指向問題解決的過程，包含流程之過程和實踐過程，但因是在框架中的思考，使其內(nèi)涵豐富性得到提升。布倫南指出，“計算實踐聚焦思維與學習的過程，指向?qū)W生如何（How）學習，而非學習什么（What）”[11]。這說明其實踐過程還關(guān)注到學習（思維）過程，即實踐過程可以分解為應(yīng)用過程和學習（思維）過程，也說明設(shè)計者有意識地通過如何學習與學習什么的區(qū)分，將其和指向?qū)ο蟮挠嬎愀拍顓^(qū)分開來，從而更好地詮釋其間的有機關(guān)聯(lián)。與應(yīng)用過程相比，學習（思維）過程是從學習如何發(fā)生的視角關(guān)注學習者的發(fā)展。歸納分析結(jié)果，計算實踐的指向涉及流程之過程和實踐過程，實踐過程又分解為應(yīng)用過程和學習（思維）過程，體現(xiàn)了過程內(nèi)涵的豐富性以及框架的應(yīng)用特征及追求，也更為貼近新課標之“過程與方法”，即既包括應(yīng)用角度的思考，又包括學習（思維）角度的思考。計算實踐維度重視學習（思維）過程的目的在于連接知識與人?？蚣苤械挠嬎阌^念，指學習者在計算實踐中逐漸形成的對個人、社會關(guān)系及周遭技術(shù)世界的認識，如表達、聯(lián)系、質(zhì)疑等[11]。框架中既有計算概念又有計算觀念，明顯意圖是將概念與觀念區(qū)分開來，因此，合理的解釋是計算概念指向知識，而計算觀念是人的內(nèi)涵的進一步豐富，從而整體上完成對人的內(nèi)在品質(zhì)的揭示。計算觀念指向人對事物及其規(guī)律的認識或觀點，是人的內(nèi)在特征的顯現(xiàn)。綜合三個維度，概念作為學習者面向的學習對象，觀念是人在面向?qū)ο髸r基于內(nèi)在品質(zhì)的表現(xiàn)，學習（思維）過程的作用在于實現(xiàn)概念與觀念的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)從構(gòu)造對象到發(fā)展自身的關(guān)聯(lián)。

歸納來看，較之其他認識，布倫南框架的認識相對全面，體現(xiàn)為：其一，框架中既包括對象性知識（計算概念），也包括過程（計算實踐），還借助觀念延伸到對完整的人的把握，綜合程度有所提高；其二，計算實踐指向的過程內(nèi)涵更為豐富，在原流程之過程和實踐過程的基礎(chǔ)上，將實踐過程明確分解為應(yīng)用過程和學習（思維）過程，體現(xiàn)對學習發(fā)生與學習者發(fā)展的重視；其三，計算實踐基于計算概念發(fā)展，計算觀念在計算實踐中形成，說明框架借計算實踐關(guān)聯(lián)對象（概念）和“我”（觀念），形成“（計算）概念—（計算）實踐—（計算）觀念”結(jié)構(gòu)，即“知識—過程—觀念”結(jié)構(gòu)，整體指向人的素養(yǎng)，這使該界定的學理邏輯更加完整?？梢哉f，框架初步實現(xiàn)了對作為核心素養(yǎng)的計算思維的綜合描述。

（五）布倫南框架的局限性分析

布倫南框架的局限性也比較明顯：其一，概念與觀念間的關(guān)系缺少理論依據(jù)的支持。計算概念指向知識，計算觀念指向人的內(nèi)在特征，將概念與觀念融合在一個統(tǒng)一框架中看似合理，但二者關(guān)系如何？問題可以改造為，知識和素養(yǎng)間關(guān)系如何？兩個問題性質(zhì)相同，后一種提問不能回答，則前一個問題之答案的合法性便不能建立。因此，在新的工作中，這個問題需要回答。其二，概念如何通過學習（思維）過程與觀念相聯(lián)結(jié)缺乏理論依據(jù)的支持?？蚣苤性噲D借學習（思維）過程體現(xiàn)概念與觀念之間的關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)機制是什么，實現(xiàn)二者關(guān)聯(lián)的學習（思維）過程如何發(fā)生？理論依據(jù)的缺乏會使我們對其內(nèi)在機制認識不清，也會導(dǎo)致對教學指導(dǎo)意義的不足，最終是框架之合理性及可能效用的不足。所以，需要為此尋找理論依據(jù)。其三，不同維度內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系缺少一致性。三個維度從不同側(cè)面刻畫計算思維，實現(xiàn)了框架層面的結(jié)構(gòu)性。分析維度內(nèi)部，計算概念維度對概念的列舉屬于并列性質(zhì)；計算觀念既有并列性質(zhì)，如表達與聯(lián)系，又有時序的色彩，如表達與質(zhì)疑；計算實踐的要素既有流程的時序性，又具有實踐過程的應(yīng)用性。三個維度內(nèi)部的關(guān)系刻畫缺少一致性，損害了框架對實踐的指導(dǎo)力，降低了框架的質(zhì)量。

想要借鑒布倫南已取得的成就，同時解決框架現(xiàn)存問題，需要在引入充分理論依據(jù)的基礎(chǔ)上，將計算思維分解為從知識開始且能夠刻畫人的內(nèi)在品質(zhì)的若干維度，實現(xiàn)對學習者發(fā)展各個側(cè)面及其關(guān)系的把握；為強化指導(dǎo)性，各維度縱向的描述需要體現(xiàn)認知層次的遞升，要有結(jié)構(gòu)一致的層次性；各維度綜合統(tǒng)一指向人的素養(yǎng)。

三、指向人的內(nèi)在品質(zhì)的計算思維設(shè)計的理論依據(jù)及方法論分析

我們在認識發(fā)生的視野中，以胡塞爾和皮亞杰的認識論思想為指導(dǎo)，借鑒布魯姆的認知目標分類理論中的思想成就，嘗試形成計算思維框架設(shè)計的系統(tǒng)性理論依據(jù)，并同時解決其結(jié)構(gòu)及應(yīng)用的細節(jié)問題，以給出一個更高質(zhì)量的計算思維框架。

（一）從概念到觀念指向人的內(nèi)在品質(zhì)

根據(jù)胡塞爾的觀點，概念是認識的構(gòu)造物，所有認識構(gòu)造物都是在意向活動中被生產(chǎn)出來的[12]。意識行為在進行的過程中都伴隨著自身意識[13]，即所有意向體驗不僅是關(guān)于某物的意識，而且所有體驗都是被意識到的[13]。因之，人的認識成就不會消失，而是在心靈深處積淀下來，構(gòu)成人的內(nèi)在品質(zhì)，即素養(yǎng)。概言之，對象是構(gòu)造的，并且人在構(gòu)造對象的同時，也在構(gòu)造自身。即人在構(gòu)造“它”的時候，也在構(gòu)造“我”?？梢岳斫鉃椋黧w的構(gòu)造行為中含有“對象—自身”結(jié)構(gòu)，即“它—我”結(jié)構(gòu)。“它”，指構(gòu)造的對象，在教育語境中指向知識；“我”，指主體人，在教育目標的意義上是實現(xiàn)人的內(nèi)在品質(zhì)即素養(yǎng)的發(fā)展。于是，“它—我”結(jié)構(gòu)映射到教育語境中便是“知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)知識與素養(yǎng)間的關(guān)聯(lián)。根據(jù)“知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)，素養(yǎng)培養(yǎng)需要從知識開始，伴隨知識的發(fā)生發(fā)展，素養(yǎng)的培養(yǎng)才能得以實現(xiàn)。

借鑒布倫南框架，使用“觀念”幫助表達知識與人的內(nèi)在品質(zhì)的關(guān)聯(lián)。當前課程研究中有始自“大概念”研究的“觀念”或“大觀念”的說法，指向并不相同，有的指向概念[14]，有的指向理論或命題[15]，有的指向看法或思想[16]。本文中的“觀念”指向人的思想、看法等，是人的內(nèi)在品質(zhì)的一個刻畫角度，觀念不是由概念而來的簡單轉(zhuǎn)換物，而是包含著面對概念時的方法論和態(tài)度。布倫南等正是因為對“觀念”的引入，才形成了一個能歸結(jié)為素養(yǎng)的框架。形成觀念，意味著學習者在某一領(lǐng)域形成了方法論與價值觀。所以，觀念與新課改三維目標中的“情感態(tài)度與價值觀”雖不嚴格相等，但直接相關(guān)。前文已述，流程之過程接近“知識與技能”之技能流程，實踐過程傾向“過程與方法”。概念指向知識，接近三維目標中“知識與技能”之知識。于是，概念、過程、觀念三個維度關(guān)聯(lián)了新課改三維目標的各個側(cè)面，形成一種相對完整的結(jié)構(gòu)性框架，最終向上歸結(jié)為素養(yǎng)。

（二）以思維過程關(guān)聯(lián)概念與觀念

概念與觀念之間實現(xiàn)關(guān)聯(lián)的內(nèi)在機制，需要從思維（過程）在“知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)中的作用尋找答案。

皮亞杰有著關(guān)于認識發(fā)生規(guī)律的思考，他指出：人的大腦中存在物理范疇和邏輯數(shù)學范疇。物理范疇為與外部世界打交道所用，參考康德先驗范疇，暫且認為對應(yīng)概念；邏輯數(shù)學范疇為內(nèi)部世界協(xié)調(diào)所用，對應(yīng)邏輯規(guī)則。兩個范疇結(jié)合具體問題的一并運動過程就是知識發(fā)生的過程，是將概念與規(guī)則運用于具體問題形成判斷的過程，是真實的思維過程[17]。這一認識實際上給出了“知識—思維”關(guān)系模型：思維以知識為基礎(chǔ)，知識是思維的結(jié)果，思維過程結(jié)束后，新的知識結(jié)構(gòu)得以建立或原有的知識結(jié)構(gòu)被改寫[18]。這說明思維與知識之間是相互影響、相互促進且內(nèi)在一致的，“知識—思維”模型所指便是構(gòu)造對象的過程。

思維作為過程性要素，又必然是連結(jié)“知識”與“素養(yǎng)”的橋梁。同樣依據(jù)皮亞杰發(fā)生認識論并結(jié)合胡塞爾的思考，認識發(fā)生的過程同時是認識主體之先驗范疇發(fā)生發(fā)展的過程，還是認識主體之習性積淀的過程，也即其素養(yǎng)發(fā)生發(fā)展的過程。團隊前期研究中已指出，在針對具體問題的學習過程中，學習主體通過歸納、反思等思維活動形成思維習慣，進而形成方法論與價值觀，實現(xiàn)對素養(yǎng)的逼近[17]。也即可以借此再次確認“知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)是一個發(fā)生性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)所指便是構(gòu)造自我的過程。當然，真實的過程還需要關(guān)注事實存在的感性側(cè)面。理性能力內(nèi)涵的豐富及價值屬性來自感性，所以，思維與素養(yǎng)的關(guān)聯(lián)需要感性與理性的一并參與。這方面可以從針對皮亞杰物理范疇的深入分析[19]和胡塞爾現(xiàn)象學的第二感性[20]獲得理論及方法的支持，受限于篇幅，本文不再贅述。另外，人的身體也會參與學習過程[21]，所以素養(yǎng)形成過程也是身體和思維統(tǒng)整參與的過程。

為了清晰地說明思維過程，我們延續(xù)已有做法，用“問題解決”來詮釋。在發(fā)生認識論視野下，問題解決過程指向在人的學習過程中，邏輯數(shù)學范疇與物理范疇協(xié)同運行中認知主體“遭遇”認知沖突及解決的過程。

（三）結(jié)構(gòu)與應(yīng)用兼?zhèn)湄S富內(nèi)涵并強化指導(dǎo)力

計算思維需要指導(dǎo)教學及評價的開展，所以框架刻畫需要體現(xiàn)應(yīng)用性。布倫南框架中便有對應(yīng)用（實踐）的重視，這種重視在布魯姆認知目標分類中也有表現(xiàn)，尤其是其指向高階思維的幾個階段，表現(xiàn)為在指向應(yīng)用的基礎(chǔ)上解釋高階思維或深度學習的發(fā)生，直接面向?qū)W習者的認知過程?？紤]到該體系在面向結(jié)合實際問題的應(yīng)用方面思想表達較為豐富，可以借鑒其指導(dǎo)計算思維框架的建設(shè)。

根據(jù)前文，實踐過程凸顯應(yīng)用性特征。實際上，應(yīng)用性不僅體現(xiàn)在實踐過程。實踐過程作為學習（思維）過程關(guān)聯(lián)知識與素養(yǎng)。因此，與實踐過程相關(guān)的所有側(cè)面都需要體現(xiàn)應(yīng)用性，涉及如何面對知識，如何使知識與思維、知識與素養(yǎng)間建立連接。于是，對應(yīng)用性的闡釋可以歸納為三個方面：其一，用結(jié)構(gòu)化的方式刻畫計算思維框架，即分解為不同維度，以充分展示各個方面。各維度相互配合形成框架結(jié)構(gòu)，綜合指向素養(yǎng)培養(yǎng)。其二，結(jié)構(gòu)化并學理貫通說明其內(nèi)在關(guān)聯(lián)。即利用學理依據(jù)詮釋維度之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，特別是以過程關(guān)聯(lián)概念與觀念，闡明維度之間的邏輯關(guān)系。其三，每個維度內(nèi)進行層級規(guī)劃，體現(xiàn)學習者的發(fā)展。要求每一層都有獨立的意義，都可以在教學中單獨展開；每一層都指向（面向?qū)嵺`的）應(yīng)用，能夠引導(dǎo)教學開展；層級之間呈清晰的遞進關(guān)系。如此兼顧結(jié)構(gòu)性與應(yīng)用性可以保證內(nèi)涵的豐富，實現(xiàn)對教學過程（引領(lǐng)）與結(jié)果（追求）的雙重關(guān)注，對教育目標的刻畫會更為全面。

四、“概念—思維—觀念”計算思維框架

根據(jù)分析結(jié)果，我們使用“概念—思維—觀念”來描述作為核心素養(yǎng)的計算思維，即用概念指稱“它”，用觀念豐富“我”的內(nèi)涵，用思維描述真實發(fā)生的過程，三者總體上升為“我”，即素養(yǎng)?！案拍睢季S—觀念”結(jié)構(gòu)與新課改三維目標有一定程度的契合，一方面印證該結(jié)構(gòu)的合理性，另一方面也可為新課改三維目標提供理論支持。為進一步增強操作指導(dǎo)意義，將各個維度有依據(jù)地分解為整體一致、相互關(guān)聯(lián)、漸次疊進的三個層次：概念分為基本概念、核心概念、大概念；思維分為關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化；觀念分為局部、聚合、全局。為方便描述與理解，按照概念、觀念、思維的順序進行討論。

（一）概念（基本概念、核心概念、大概念）

概念指向?qū)ο笮灾R，體現(xiàn)對相應(yīng)內(nèi)容的關(guān)注。新一輪課程改革中倡導(dǎo)學科大概念，在課程方案及學科課程標準中都有體現(xiàn)。大概念被視為認知結(jié)構(gòu)中重要的關(guān)聯(lián)點[22]，提供了構(gòu)建理解的認知框架或結(jié)構(gòu)[23]。這說明大概念具有結(jié)構(gòu)性。據(jù)此，大概念可以由其下不同層級的概念來解釋[24]，即大概念是以概念為標識的結(jié)構(gòu)性體系，也是知識體系的一種指稱方式。與認知心理學上所稱的“知識結(jié)構(gòu)”相比較，更強調(diào)自上而下和自下而上的體系的力量。如此使其在用作教學目標描述上具有明顯的優(yōu)勢?？疾炝x務(wù)教育課程標準：生物課程中有大概念、重要概念、次位概念的形式[25]；地理課程中有宇宙—地球—地表—世界—中國的內(nèi)容結(jié)構(gòu)[26]；信息科技課程中采用課程邏輯主線，體現(xiàn)大概念的結(jié)構(gòu)性。

因此，我們在所給出的一般性描述框架的意義上，將概念分為三層，即大概念、核心概念和基本概念，形成一種樹狀結(jié)構(gòu)以彰顯結(jié)構(gòu)性。下層概念為上層概念做支撐與說明，是上層概念的分解與展開；上層概念是對下層概念的抽象與提煉。分層是為了教學或評價的需要，框架中將概念劃分為三層，用于體現(xiàn)大概念的樹狀結(jié)構(gòu)并說明邏輯關(guān)系。對三個維度而言，三層之“三”只是用于說明該維度上的層級與漸進，各學科課標設(shè)計或一線教學都可以有適合自己的理解，比如劃分為四層等。

（二）觀念（局部、聚合、全局）

根據(jù)前文，概念、過程、觀念三個維度綜合呼應(yīng)了三維目標，在結(jié)構(gòu)上都可以視為完備系統(tǒng)。所以觀念與情感態(tài)度、價值觀目標相關(guān)聯(lián)是合理的。布倫南等對觀念的認識，源于對兒童認識及其變化的歸納，所以，框架對觀念的認識相對較為下位，缺少進一步抽象或認識的提升，難以完成其從概念開始發(fā)展并能逼近素養(yǎng)的功能。因此，根據(jù)與情感態(tài)度、價值觀之間的關(guān)聯(lián)來理解觀念是一種可行的思路。

以此說明，觀念作為素養(yǎng)的一個側(cè)面，可以用來表達人的內(nèi)在品質(zhì)。因此，伴隨主體的構(gòu)造過程，基于概念形成觀念最終上升為素養(yǎng)。實際上，采用觀念來指稱一個維度，正是因為有利于說明其與概念、思維維度間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，從而確保其內(nèi)涵的準確與豐富。即觀念是具體的產(chǎn)生在與知識（對象）相遇的思維（過程）之中的特定的東西，所以可以在具體發(fā)生的基礎(chǔ)上進行抽象提升。另外，情感態(tài)度與價值觀基于概念發(fā)展，與學科知識緊密相關(guān)。如此定位，觀念得以植根于對學科本質(zhì)的把握，不會流于泛泛而談的諸如“熱愛家鄉(xiāng)”等具有普適性的、脫離具體內(nèi)容的情感描述，從而避免類似“情感態(tài)度與價值觀”遭受的質(zhì)疑。

觀念的形成是一個發(fā)生發(fā)展的過程，為了刻畫觀念形成與發(fā)展的漸進性，該維度上下兩層分別用全局和局部來描述，中間層用聚合①來表示。局部觀念水平是指學習者初步形成學科某一模塊內(nèi)的觀念。即學習主體在利用計算機科學領(lǐng)域的思想與方法解決某一模塊問題的過程中，通過體驗、認識及內(nèi)化等過程，在掌握方法的基礎(chǔ)上，初步形成解決問題的思維方法系統(tǒng)，并對此類問題形成自己的立場及態(tài)度。此時的觀念只是局限于學科的某一模塊，且還不夠穩(wěn)定，具有變化的可能。全局觀念水平則是指學習者具備系統(tǒng)的、能夠作用于全學科范圍的方法論與價值觀等。即學習主體面對學科問題，業(yè)已形成相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法系統(tǒng)，并能遷移到真實世界的問題解決中，由此形成符合信息社會需求、有助于促進信息社會健康發(fā)展的普遍價值觀。從局部到全局，體現(xiàn)觀念發(fā)展變化的過程，是觀念逐步成熟的過程，也是觀念作用范圍越來越大的過程。聚合是指向兩者的中間狀態(tài)，且是特別強調(diào)其動態(tài)發(fā)展的那個狀態(tài)，從局部走向全局的狀態(tài)。

采用局部、聚合及全局的層級性框架來描述觀念，有利于揭示該維度的內(nèi)在機制，三個層次是關(guān)于學習發(fā)生的奠基性內(nèi)在規(guī)律的描述。在此意義上，與概念、思維兩個維度在內(nèi)在規(guī)律把握思想上保持一致性，即局部、聚合及全局三個層次共同描述觀念，刻畫觀念的發(fā)展變化。

概念與觀念相關(guān)聯(lián)，可以推測兩個維度的層級之間也必然相互聯(lián)系與影響。譬如，如果學習者只能掌握基本概念，則可以推斷出建立在其基礎(chǔ)上的觀念更多處于局部水平。反之，當觀念達到全局水平，則意味著學習主體已然具備了理解與把握大概念的基礎(chǔ)。

（三）思維（關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化）

1. 思維結(jié)構(gòu)的認識論分析

用“思維”作為過程維度的指稱詞而不使用“實踐”的原因在于：在重視應(yīng)用（實踐）的角度看，“應(yīng)用”是通過三維框架整體揭示的而不僅僅是“過程”這一個維度；有利于刻畫學習過程中學生認識發(fā)生的內(nèi)在機制，因此，更有利于指導(dǎo)教學。本工作依然用問題解決來說明思維過程，而問題解決指向在學習者內(nèi)部的認知沖突的發(fā)生與解決。根據(jù)皮亞杰發(fā)生認識論思想，特別是其中的系統(tǒng)閉合思想，該維度的層次可以劃分為關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化。原因陳述如下：

最底層是關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)是認識發(fā)生的根本，是所有意義的原初來源。從認識發(fā)生的角度來看，關(guān)聯(lián)是意義的關(guān)聯(lián)，是基于因果關(guān)系的關(guān)聯(lián)。因果是所有協(xié)調(diào)（范疇）的原初根本。所有的關(guān)聯(lián)都是由因果關(guān)系而起，意義發(fā)生就是意義關(guān)聯(lián)，所以關(guān)聯(lián)成為最為基礎(chǔ)的一層。因果關(guān)系又可認為包括兩層：一層是作為原初意義發(fā)生絕對條件的因果關(guān)系，另一層是隨著主體認識能力的提升逐漸形成的、作為概念的因果關(guān)系或關(guān)聯(lián)關(guān)系。第一層是絕對的，也是最基礎(chǔ)的關(guān)聯(lián)；另一層是發(fā)展的，可以視為高級關(guān)聯(lián)，建立在基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)之上。

最高層是系統(tǒng)化。系統(tǒng)化源于皮亞杰系統(tǒng)閉合思想。系統(tǒng)閉合是一個過程，結(jié)果是形成一個閉合系統(tǒng)，與之相伴的是分類與序列化。參照皮亞杰系統(tǒng)閉合思想，閉合系統(tǒng)是一種自我閉合結(jié)構(gòu)，內(nèi)在轉(zhuǎn)換的發(fā)生不要求外部元素的出現(xiàn)，且系統(tǒng)閉合能夠以不同的程度完成[27]。實際上，系統(tǒng)閉合是大系統(tǒng)分化的過程，閉合系統(tǒng)則是大系統(tǒng)分化的結(jié)果。兒童剛出生時的世界是一個混沌的整體。自感知運動水平開始，主客體開始分化且與日俱增，伴隨協(xié)調(diào)的形成和分類（兩個范疇）[27]，逐步分解、分化出許多小系統(tǒng)，且分化出的系統(tǒng)越來越細，兒童由此得以成長。因此，系統(tǒng)最終是分化的結(jié)果，也就是系統(tǒng)化。在此意義上，系統(tǒng)化是認識發(fā)展的比較高級的階段，正是在系統(tǒng)化不斷發(fā)生的過程中，人的主體性得以逐漸豐富。

中間層是抽象。系統(tǒng)化或系統(tǒng)閉合與分類和序列化是相輔相成的關(guān)系，可以視為同一問題的不同側(cè)面：一方面，系統(tǒng)閉合的結(jié)果導(dǎo)致分類和序列化；另一方面，系統(tǒng)閉合的過程是分類和序列化的過程，也正是在逐漸成熟的分類和序列化過程中完成系統(tǒng)閉合的。序列化指向運算傳遞系統(tǒng)的建立；分類建立在屬性抽象的基礎(chǔ)上，表現(xiàn)為概念化。分類與抽象是對一個問題不同視角的觀察。分類是對概念結(jié)構(gòu)從上向下觀察，抽象則是自下而上地認識。抽象和分類二者一致，可以視為走向系統(tǒng)化的過程。所以抽象可以作為中間層。

綜上所述，關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化形成問題解決過程的三個層次。關(guān)聯(lián)是基礎(chǔ)，具有關(guān)聯(lián)的兩個事物會有某種共性，因而可以向上抽象，在不斷抽象過程中實現(xiàn)系統(tǒng)化。

2. 思維結(jié)構(gòu)的教育學分析

思維三層結(jié)構(gòu)下沉到教育領(lǐng)域同樣成立。認知沖突的發(fā)生源于認知空缺或認知矛盾，分別對應(yīng)新知與已知之間無關(guān)聯(lián)或錯誤關(guān)聯(lián)，本質(zhì)上是沒有理解新知與已知之間的關(guān)系。一旦清晰了兩者之間的關(guān)系，根據(jù)關(guān)系進行認知重組或重建，認知沖突就會得以解決，即認知沖突的解決就是在新知與已知之間建立準確關(guān)聯(lián)。據(jù)此，建立關(guān)聯(lián)成為認知沖突解決的基礎(chǔ)，也是豐富知識結(jié)構(gòu)（思維結(jié)構(gòu)）的保證。在SOLO模型中，關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象擴展結(jié)構(gòu)被視為高階思維。據(jù)此，一方面，基于基本的意義關(guān)聯(lián)逐步發(fā)展的高級關(guān)聯(lián)屬于高階思維；另一方面，建立在關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的抽象拓展結(jié)構(gòu)，其思維結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。從關(guān)聯(lián)到抽象，意味著因果關(guān)系基于基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)發(fā)展至高級關(guān)聯(lián)，進而走向新的高級結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)化則可以看作是關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)及抽象拓展結(jié)構(gòu)的綜合，即關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化的層次關(guān)系在教育領(lǐng)域同樣成立。

3. 思維結(jié)構(gòu)的學科分析

關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化的漸進關(guān)系在課程標準中也有體現(xiàn)：其一，抽象。在計算思維的表現(xiàn)形式中，形式化與模型化都與抽象有關(guān)。周以真認為，抽象過程是計算思維中最重要的高階思維過程[5]；陳國良等強調(diào)，計算學科中的抽象比數(shù)學和物理學更豐富[1]?？梢?，在結(jié)合具體內(nèi)容的計算思維問題解決過程中，抽象是重要的一環(huán)。其二，系統(tǒng)化。系統(tǒng)化在計算思維內(nèi)涵中被描述為反思、總結(jié)、優(yōu)化、遷移等，意味著經(jīng)歷抽象過程，將具體問題與具體方法的關(guān)聯(lián)抽象為一類問題與一般方法的關(guān)聯(lián)，即對問題、方法形成相對系統(tǒng)的認識。這也說明關(guān)聯(lián)、抽象、系統(tǒng)化層級在學科中的合理性。

基于以上思考，作為素養(yǎng)的計算思維框架如圖1所示。

概念與觀念之間通過思維過程實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，思維過程作為橋梁，在層級上必然與概念維度、觀念維度有緊密的聯(lián)系及相互影響。概念是在思維過程中發(fā)生的認識成就，理解大概念意味著對大概念對應(yīng)的整個概念樹的理解與把握，這需要經(jīng)歷系統(tǒng)化思維過程。與此同時，在觀念維度，經(jīng)歷系統(tǒng)化思維過程形成的極有可能是全局觀念水平，體現(xiàn)思維過程在實現(xiàn)從構(gòu)造對象到發(fā)展自身的關(guān)聯(lián)中的作用。同理，理解核心概念意味著對基本概念組的整體把握及其與大概念關(guān)聯(lián)或關(guān)系的貫通，這需要建立在關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)上的抽象思維過程的參與，同時，在構(gòu)造自我的過程中，觀念維度達到聚合水平。

五、結(jié)? ?語

概念、思維、觀念從三個維度描述計算思維，綜合指向人的內(nèi)在品質(zhì)刻畫，體現(xiàn)對計算思維作為培養(yǎng)目標的認識方式。用問題解決詮釋的思維（過程）作為概念與觀念關(guān)聯(lián)的橋梁，解釋二者關(guān)聯(lián)的機制，實現(xiàn)從概念到觀念，進而上升為素養(yǎng)。各維度內(nèi)的層次之間呈現(xiàn)遞進關(guān)系，前一層為后一層作基礎(chǔ)，后一層在前一層的基礎(chǔ)上提升。整個框架體現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)性與應(yīng)用性的雙重關(guān)注。需要說明的是，框架基于學習主體構(gòu)造過程的“它—我”結(jié)構(gòu)而進行建構(gòu)，其間，哲學層面的“它—我”結(jié)構(gòu)下沉至教育領(lǐng)域，具體化為“知識—素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)，這為本文建議用“概念—思維—觀念”結(jié)構(gòu)來描述人的發(fā)展提供了學理依據(jù)。這一過程是哲學認識指導(dǎo)學科的過程，也是“它—我”結(jié)構(gòu)落地的過程。

三個維度雖有各自的側(cè)重，但相互之間又有必然的聯(lián)系與影響，包括各維度的層級之間。因為這種本質(zhì)上的內(nèi)在聯(lián)系，所以三個維度相互協(xié)調(diào)，體現(xiàn)皮亞杰發(fā)生建構(gòu)思想演繹出的學習，即學習是發(fā)生在學習者內(nèi)部的、基于問題解決的知識構(gòu)造與思維能力發(fā)展的過程[28]，也是素養(yǎng)得以培養(yǎng)與提升的過程。

分析“概念—思維—觀念”框架，三個維度體現(xiàn)知識與思維發(fā)生發(fā)展逼近素養(yǎng)的本質(zhì)，具有一般性意義，每個維度的分層又體現(xiàn)自身的發(fā)展邏輯，也具有一般性價值。因此，可以推測，三個維度實際上是建立了一個新的培養(yǎng)目標描述框架，或者是建立了一個理解培養(yǎng)目標的方法論框架，同時也為新課改三維目標提供了一種解釋方案。因此，本描述框架的意義可能不限于計算思維本身，而具有一定范圍的適用性。如或可用于具有相似屬性或內(nèi)容關(guān)聯(lián)的科學或技術(shù)類課程，當然還有待詳細論證。

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