緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的1篇計算思維研究熱點與發(fā)展趨勢解析范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

0引言

隨著新興計算技術(shù)的蓬勃發(fā)展，21世紀(jì)的每個人幾乎無時無刻不在跟計算機進行溝通，計算在各行各業(yè)中展現(xiàn)出與日俱增的重要性，作為計算形態(tài)所對應(yīng)的思維方式，計算思維也成為高中信息技術(shù)學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一，成為我國教育領(lǐng)域的研究熱點。通過探究我國計算思維已有研究現(xiàn)狀、熱點領(lǐng)域和發(fā)展趨勢，有利于為優(yōu)化國內(nèi)計算思維研究提供參考。例如：劉敏娜等[1]對國外計算思維的研究從“概念解讀”到“計算思維的教育內(nèi)容類型”再到“計算思維如何評價”等方面進行內(nèi)容分析；范文翔等[2]從理論研究和應(yīng)用研究兩個大方向?qū)鴥?nèi)外的計算思維研究進行分析。但總的說來，目前國內(nèi)計算思維的研究還存在研究方法單一、研究成果量少等不足。為了進一步明晰國內(nèi)圍繞計算思維已經(jīng)作了哪些研究，并且未來會朝著哪一個方向發(fā)展等問題，本研究基于Bicomb、SPSS等軟件，采用聚類分析初步探索關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，運用多維尺度分析進一步呈現(xiàn)各關(guān)鍵詞所處的位置，分析我國計算思維研究的熱點和主題，為相關(guān)學(xué)者進行計算思維研究提供參考。

1數(shù)據(jù)方法與工具

1.1數(shù)據(jù)來源

本研究的文獻數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)（CNKI）。首先打開高級檢索界面，接著選擇檢索條件為主題詞，并在檢索欄中輸入“計算思維”開始檢索，檢索文獻的類型為期刊論文，來源類別為“SCI”“核心期刊”和“CSSCI”三種。依據(jù)以上限定條件檢索之后，共有412篇期刊論文與計算思維相關(guān)，通過手工篩選刪除與主題內(nèi)容無關(guān)的文章之后，總計有效文獻為364篇，后續(xù)的量化統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)均為這364篇文獻的數(shù)據(jù)。

1.2研究方法

無論運用哪種軟件進行數(shù)據(jù)分析，核心前提都是需要理解每一種分析方法的原理，只有掌握了原理才能夠在處理數(shù)據(jù)和操作軟件時達到游刃有余。因此，在做共詞分析時需要明晰共詞分析法的原理，即統(tǒng)計詞甲和詞乙兩個關(guān)鍵字在文獻1和文獻2中同時出現(xiàn)的次數(shù)，這個過程稱為共現(xiàn)。詞甲和詞乙在兩篇不同文獻中同時出現(xiàn)的次數(shù)可以表征兩篇文獻的親疏程度或者連接強度，出現(xiàn)的次數(shù)越多，說明兩篇文獻與主題詞之間的關(guān)系越緊密，是需要仔細(xì)研讀并分析的重要文獻。本研究通過Bicomb這一書目分析軟件，對搜索到的符合條件的國內(nèi)計算思維相關(guān)文獻的關(guān)鍵詞進行提取和分類，在導(dǎo)出相關(guān)矩陣的前提下，利用SPSS統(tǒng)計軟件客觀地歸納出該領(lǐng)域的直觀量化信息。

1.3研究工具與思路

1.3.1準(zhǔn)備研究工具

本研究以Bicomb2.0和SPSS20.0作為主要研究工具，并輔以Excel軟件進行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。前兩個軟件需要提前下載并安裝，為接下來的數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備。

1.3.2收集數(shù)據(jù)

首先，進入中國知網(wǎng)后，根據(jù)限定好的條件進行文獻檢索；其次，通過中國知網(wǎng)題錄信息導(dǎo)出功能，以NoteFirst格式導(dǎo)出364篇有效文獻。

1.3.3進行量化統(tǒng)計

首先，打開下載好的Bicomb2.0軟件，在主界面下方建立一個新項目，格式類型選擇.cnki，以適配剛剛在CNKI導(dǎo)出的NoteFirst格式；其次，輸入項目名稱，選取由CNKI導(dǎo)出的文件，進行關(guān)鍵詞字提取操作；再次，點擊下方工具欄進入統(tǒng)計功能區(qū)，進行關(guān)鍵詞字段的頻數(shù)統(tǒng)計并導(dǎo)出至Excel表格中（若“導(dǎo)出至Excel”按鈕不可用，需要排查MicrosoftOffice的版本是否已升級到最新版本，若是，則需要降低版本號），從而生成可視化圖表；最后，點擊下方工具欄進入矩陣功能區(qū)，生成高頻關(guān)鍵詞的詞篇矩陣和共現(xiàn)矩陣的文本文件。

1.3.4生成高頻關(guān)鍵詞的相似矩陣和相異矩陣

首先，打開已經(jīng)下載好的SPSS20.0軟件，導(dǎo)入保存好的后綴為.txt的詞篇矩陣文件，并按照如下步驟進行操作。首先，在工具欄中選擇“分析”選項，在彈出的下拉欄中選擇“分類”選項，選擇“系統(tǒng)聚類”選項，值得注意的是需要在彈出的統(tǒng)計對話框中選中“近似值矩陣”選項，這一步的目的生成Ochiai系數(shù)相似矩陣）。其次，為了避免矩陣中“0”過多的問題，需要在SPSS的輸出界面將相似矩陣數(shù)據(jù)導(dǎo)出為以.xls為后綴的文件，并且將保存好的文件在Excel中打開：在表格空白處輸入數(shù)字-1，復(fù)制此單元格并粘貼到想要進行數(shù)據(jù)變換的單元格上，右鍵選擇性粘貼，選擇粘貼方式為“數(shù)值”，計算方式選擇“乘”或“除”；將剛剛輸入的“-1”改為“1”，重復(fù)剛剛的選擇性粘貼步驟，但是需要將計算方式改為“加”。

1.3.5進行高頻關(guān)鍵詞聚類分析和多維尺度分析

將上述轉(zhuǎn)換完成的相異矩陣導(dǎo)入SPSS20.0軟件，進行聚類分析和多維尺度分析。值得注意的是，轉(zhuǎn)換完成的相異矩陣中包含一行無效數(shù)據(jù)需要刪除，并在變量視圖將第一列數(shù)據(jù)類型改為“數(shù)值”，以免影響聚類分析的結(jié)果。

2數(shù)據(jù)統(tǒng)計與結(jié)果分析

2.1論文發(fā)表年度分布

某一領(lǐng)域的文獻發(fā)表數(shù)量可以在一定程度上反映該領(lǐng)域研究的發(fā)展速度。篩選的2009—2021年文獻數(shù)量整體呈直線上升趨勢，如圖1所示。自2018年教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出“信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等四大信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)”[3]以來，計算思維引起眾多學(xué)者的關(guān)注，文獻數(shù)量一直呈上升趨勢。隨著人工智能、5G等新興技術(shù)的快速發(fā)展以及計算時代的來臨，未來計算思維的相關(guān)研究文獻數(shù)量將保持持續(xù)增長的趨勢。

2.2高頻關(guān)鍵詞分析

一個領(lǐng)域較長時間內(nèi)的大量學(xué)術(shù)成果的關(guān)鍵詞集合，有助于確定該研究成果的總體特征以及熱點前沿。因此，本研究通過Bicomb2.0軟件對已導(dǎo)出的有效文獻進行關(guān)鍵詞統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表1所示。這些核心高頻關(guān)鍵詞表述的研究內(nèi)容反映出我國計算思維研究的核心內(nèi)容，在人工智能快速發(fā)展的時代背景下，眾多學(xué)者從關(guān)注“計算思維是什么”逐步過渡到關(guān)注“計算思維如何培養(yǎng)”，且研究領(lǐng)域多為大學(xué)的計算機類課程以及中小學(xué)的信息技術(shù)課程。

2.3高頻關(guān)鍵詞聚類分析

為了更好地挖掘出隱藏在高頻關(guān)鍵詞之間的關(guān)系和知識信息，需要對高頻關(guān)鍵詞進行聚類分析[4]。由上可知，首先需要將“詞篇矩陣”轉(zhuǎn)為“相似矩陣”，再轉(zhuǎn)換為“相異矩陣”，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，相異矩陣的部分內(nèi)容如表2所示。由表2可知，各關(guān)鍵詞與計算思維的距離由遠及近的順序依次為“編程教育（0.859）”“人工智能（0.849）”“信息技術(shù)（0.826）”“大學(xué)計算機基礎(chǔ)（0.751）”“教學(xué)改革（0.741）”。依據(jù)這些數(shù)據(jù)可知，學(xué)界學(xué)者在討論計算思維的相關(guān)研究時會更多的將其與編程教育、人工智能和信息技術(shù)聯(lián)系在一起。

2.4多維尺度分析

聚類分析可以得到國內(nèi)計算思維研究的主題結(jié)構(gòu)，但沒辦法明確各個主題在計算思維研究中所處的位置，因此需要采用SPSS20.0軟件對上述高頻關(guān)鍵詞構(gòu)成的相異矩陣進行多維尺度分析。通過以上對已導(dǎo)出數(shù)據(jù)的處理和分析，本研究將我國計算思維的現(xiàn)有研究分為以下幾類。

2.4.1計算思維研究的時代要求

該主題由“人才培養(yǎng)”“創(chuàng)新能力”“智能時代”“跨學(xué)科”這四個關(guān)鍵詞構(gòu)成。從聚類樹狀圖可知，在距離0～15內(nèi)，“人才培養(yǎng)”“創(chuàng)新能力”與“智能時代”就完成聚類，說明這三個關(guān)鍵詞的關(guān)系十分緊密，并且對計算思維的培養(yǎng)是在智能時代背景下對人才培養(yǎng)的要求，且在跨學(xué)科中更能夠培養(yǎng)計算思維。從知識圖譜可知，該主題距離中心相對較遠，說明其比較狹小。根據(jù)相關(guān)文獻分析，眾多學(xué)者均以時代發(fā)展為依托去解讀計算思維的概念，從理論層面對計算思維未來的研究提出展望。

2.4.2面向計算思維培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容研究

該主題由“美國”“計算機科學(xué)”“STEM”等八個關(guān)鍵詞構(gòu)成。根據(jù)相關(guān)文獻分析可知：該主題是對美國ISTE（國際教育技術(shù)協(xié)會）發(fā)布的《教育者標(biāo)準(zhǔn)：計算思維能力》進行的解讀、計算思維在教學(xué)中的應(yīng)用和計算思維對中小學(xué)課程的影響等。其中，信息技術(shù)課程是培養(yǎng)計算思維的主要陣地，文本編程工具和圖形化編程工具可以促進計算思維的發(fā)展[5]。如張學(xué)軍等[6]以Python課程為載體，進行數(shù)字化游戲教學(xué)實踐，結(jié)果表明：Python課程數(shù)字游戲化教學(xué)能顯著改善高中學(xué)生的計算思維態(tài)度，并提升其計算思維技能。但是，計算思維教育絕不僅僅止步于編程教育。如陳興冶等[7]以“網(wǎng)絡(luò)故障排查”為教學(xué)內(nèi)容，并進行實驗教學(xué)，結(jié)果表明：選取除編程之外的教學(xué)內(nèi)容同樣能夠提升學(xué)習(xí)者的計算思維水平。然而針對“到底什么是計算思維”“計算思維在教學(xué)中以什么樣的內(nèi)容呈現(xiàn)”等問題，由于每位學(xué)者對計算思維的解讀不同，便出現(xiàn)以不同知識點為教學(xué)內(nèi)容的計算思維教學(xué)實踐。

2.4.3計算思維的教學(xué)模式研究

該主題由“教學(xué)模式”“大數(shù)據(jù)”和“實踐教學(xué)”等三個關(guān)鍵詞構(gòu)成。計算思維同其他思維一樣，不是與生俱來的，而是日積月累的，因此，國內(nèi)有眾多學(xué)者建構(gòu)了一些面向計算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式。如肖鋒等學(xué)者[8]結(jié)合實際教學(xué)需求，構(gòu)建以計算思維培養(yǎng)為核心的PBL教學(xué)模式，并將該模式應(yīng)用于“SQL語言”一章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，結(jié)果表明：PBL教學(xué)模式可以提升學(xué)生的計算思維。其他學(xué)者也對計算思維的培養(yǎng)模式進行了探索，如WPBL教學(xué)模式、探究教學(xué)模式以及“輕游戲”教學(xué)模式等，均能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力[9-11]。

2.4.4計算思維在高等教育中的應(yīng)用研究

該主題由“課程體系”“抽象”“信息素養(yǎng)”等13個關(guān)鍵詞構(gòu)成，反映出計算思維在高等教育領(lǐng)域的研究受到眾多學(xué)者的關(guān)注。通過分析相關(guān)的政策背景，這很可能是因為教育部高等學(xué)校大學(xué)計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會發(fā)表的《計算機教學(xué)改革宣言》《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》等文件中，都明確地指出要培養(yǎng)大學(xué)生的計算思維能力。

2.4.5計算思維在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用研究

該主題由“信息技術(shù)”“核心素養(yǎng)”“人工智能”等九個關(guān)鍵詞構(gòu)成，反映出計算思維的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。計算思維以一種全新的思維方式出現(xiàn)在人們的視野，越來越多的學(xué)者意識到僅在高等教育階段培養(yǎng)計算思維遠遠不夠，應(yīng)注重基礎(chǔ)教育階段的計算思維教育。因此，中小學(xué)信息技術(shù)課程成為開展計算思維教育的主要載體，提升教師的計算思維教學(xué)能力是未來計算思維教育研究的必要趨勢。

3結(jié)論與反思

綜上所述，我國學(xué)者對計算思維的熱情從未消散，并且越來越意識到計算思維對改變未來生活的重要性。關(guān)于我國計算思維的未來研究，可將重點放在以下方面。

（1）對計算思維進行系統(tǒng)分析及較明確的定義。曾有學(xué)者提到下一個十年贏在計算思維，未來是人們和智能機器人一起仰望時空的時代。在此背景下，對計算思維概念的清晰界定能夠更好地指導(dǎo)計算思維教學(xué)實踐的開展。

（2）繼續(xù)圍繞計算思維的教學(xué)模式和應(yīng)用效果展開系統(tǒng)化研究，進一步關(guān)注對計算思維的實證研究，通過分析基于計算思維的教學(xué)模式的應(yīng)用效果，從而客觀地進行檢驗和評價。

（3）對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)不是一項短期工程。雖然已經(jīng)有眾多學(xué)者關(guān)注到培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要性，但對教師計算思維教學(xué)能力的關(guān)注較少。因此，在如火如荼地開展計算思維教育的形勢下，也應(yīng)該認(rèn)識到教師的計算思維教學(xué)能力很大程度上決定了計算思維教學(xué)的效果，關(guān)注信息技術(shù)在職教師以及職前教師的計算思維教學(xué)能力，是為提升全民計算思維能力的基礎(chǔ)。

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作者:彭建蕊 李美鳳