克里斯蒂娜·提克瓦 埃夫西米澳斯·坦布里斯

摘 要：通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維引起了越來(lái)越多的關(guān)注，該領(lǐng)域的學(xué)者認(rèn)為，計(jì)算思維是發(fā)展21世紀(jì)技能的理想媒介，因此，世界各地都提倡K-12，相關(guān)研究迅速增加。然而，研究表明，關(guān)于計(jì)算思維的研究與教育實(shí)踐中存在諸多挑戰(zhàn)。此外，由于缺乏整體規(guī)劃，人們尚未全面理解計(jì)算思維領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)及計(jì)算思維課程的發(fā)展。因此，本研究的目的是在系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一個(gè)概念模型，繪制K-12教育領(lǐng)域中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的導(dǎo)圖?；趯?duì)101項(xiàng)研究的綜合分析和對(duì)計(jì)算思維領(lǐng)域的識(shí)別，本研究提出K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的概念模型。該模型包括6個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域（知識(shí)庫(kù)、學(xué)習(xí)策略、評(píng)估、工具、因素和能力建設(shè)）及其相互關(guān)系。該概念模型有助于了解計(jì)算思維領(lǐng)域，并為未來(lái)研究打下基礎(chǔ)。此外，該模型支持將計(jì)算思維整合進(jìn)K-12教育實(shí)踐中，為教育政策制定者和研究人員提供資料，并使研究、實(shí)踐和政策結(jié)合得更加緊密。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；編程；K-12教育

中圖分類號(hào)：B812.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004-8502（2023）01-0101-28

譯者簡(jiǎn)介：胡多嬌，華東理工大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)榉g實(shí)踐；宋帥，上海外國(guó)語(yǔ)大學(xué)賢達(dá)經(jīng)濟(jì)人文學(xué)院講師，研究方向?yàn)橛⒄Z(yǔ)教學(xué)和翻譯；趙靜潔，華東理工大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)榉g實(shí)踐；曲穎，華東理工大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)榉g實(shí)踐；李巖，華東理工大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院講師，研究方向?yàn)橛⒄Z(yǔ)教學(xué)。

一、引言

計(jì)算思維（Computational Thinking，CT）起源于20世紀(jì)80年代，由派珀特向年輕學(xué)生介紹編程時(shí)提出[1]。后來(lái)在2006年，溫將計(jì)算思維定義為“通過(guò)借鑒計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來(lái)解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為 ”的過(guò)程[2]。如今有學(xué)者認(rèn)為，計(jì)算思維是每個(gè)人必備的技能[2]，是發(fā)展21世紀(jì)技能的理想媒介[3][4]。

過(guò)去約15年來(lái)，計(jì)算思維再度受到學(xué)界關(guān)注，該研究領(lǐng)域開(kāi)始走向成熟。近年來(lái)，大量關(guān)于計(jì)算思維的研究發(fā)表[5]。許多研究表明，計(jì)算思維的一些特定領(lǐng)域存在諸多挑戰(zhàn)，包括：第一，開(kāi)發(fā)能夠涵蓋計(jì)算思維復(fù)雜性并能被廣為接受的評(píng)估方法和框架[6-13]；第二，設(shè)計(jì)基于理論的方法，使學(xué)習(xí)策略與計(jì)算思維相匹配[14]；第三，確定教授計(jì)算思維所需的知識(shí)以及為教師提供支持的方法[15-17]。計(jì)算思維領(lǐng)域的全面導(dǎo)圖可以使人們更好地理解現(xiàn)存挑戰(zhàn)，并為未來(lái)的研究提供指導(dǎo)。

一些文獻(xiàn)綜述從不同角度審視了整個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域，并提出相關(guān)框架與定義。研究人員回顧文獻(xiàn)，旨在通過(guò)K-12課程的編程深入了解計(jì)算思維 [4]，了解計(jì)算思維在教育中的發(fā)展和應(yīng)用[5]，促進(jìn)K-12課程中的計(jì)算思維學(xué)習(xí)和評(píng)估[18]，并支持教育者開(kāi)發(fā)計(jì)算思維任務(wù)和程序[19]。盡管研究人員已做了許多努力，但仍缺乏計(jì)算思維領(lǐng)域的全面導(dǎo)圖。

此外，為滿足社會(huì)對(duì)21世紀(jì)技能的需求，世界各地都在努力將計(jì)算思維融入學(xué)校教育[20-22]。同時(shí)，許多正在實(shí)施的倡議通過(guò)提供課程建議[23]、計(jì)算思維和編程的工具與資源[24]促進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展。然而，目前在K-12教育領(lǐng)域并沒(méi)有通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的完整導(dǎo)圖幫助教育工作者設(shè)計(jì)計(jì)算思維課程。一些研究強(qiáng)調(diào)，教師缺乏對(duì)如何將計(jì)算思維有效整合到K-12教育實(shí)踐的清晰理解[3][8][17]。

推進(jìn)計(jì)算思維領(lǐng)域研究并促進(jìn)計(jì)算思維教育實(shí)踐的一個(gè)方法是系統(tǒng)地研究現(xiàn)有文獻(xiàn)，并創(chuàng)建一個(gè)該領(lǐng)域?qū)D的概念模型。開(kāi)發(fā)概念模型是“為了理解和交流而對(duì)我們周圍物質(zhì)世界和社會(huì)世界某些方面的活動(dòng)進(jìn)行理論描述”[25]。概念模型還有助于對(duì)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行推理，交流領(lǐng)域細(xì)節(jié)，記錄領(lǐng)域信息以供將來(lái)參考，從而幫助人們加深對(duì)該領(lǐng)域的理解[26]。此外，概念模型可以為該領(lǐng)域知識(shí)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，成為人們?cè)谝阎托柚g的有效指引[27]。K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的概念模型可以作為基礎(chǔ)，幫助研究人員從整體上更好地理解該領(lǐng)域及其面臨的挑戰(zhàn)，并識(shí)別出已研究領(lǐng)域和尚需進(jìn)一步研究的領(lǐng)域。此外，概念模型可以作為契合點(diǎn)[25]，通過(guò)為教師提供參考協(xié)助K-12教育中的計(jì)算思維教學(xué)。

本研究的目的是在系統(tǒng)性回顧文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一個(gè)K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的概念模型。這一模型有助于理解計(jì)算思維領(lǐng)域，并為未來(lái)研究提供參考，也有助于支持研究人員關(guān)注計(jì)算思維研究中的重大研究空白，擁有最新的相關(guān)文獻(xiàn)整合資料。此外，它還支持將計(jì)算思維融入K-12教育實(shí)踐，為教師和政策制定者提供資料，使研究、實(shí)踐和政策結(jié)合得更加緊密。

概念模型的開(kāi)發(fā)包括計(jì)算思維領(lǐng)域中的概念和關(guān)系識(shí)別及其可視化呈現(xiàn)[28]。對(duì)此，研究人員系統(tǒng)地回顧了有關(guān)文獻(xiàn)，并記錄了研究人員感興趣的所有主題，如評(píng)估、支持教師的專業(yè)發(fā)展、相關(guān)工具等，這些在相關(guān)發(fā)表成果中已有討論。然后，根據(jù)研究人員定義的計(jì)算思維領(lǐng)域?qū)⑦@些主題進(jìn)行分組。最后，構(gòu)建CTPK-12概念模型以呈現(xiàn)上述計(jì)算思維領(lǐng)域及各領(lǐng)域間的關(guān)系。

二、研究背景

計(jì)算思維是一種思維過(guò)程，涉及利用計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer Science， CS）的核心概念解決問(wèn)題和設(shè)計(jì)模型系統(tǒng)[29]。計(jì)算思維借鑒了計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念，但它是每個(gè)人的基本技能。溫認(rèn)為，“除了閱讀、寫作和算術(shù)，我們還應(yīng)將計(jì)算思維植入每個(gè)孩子的分析能力中” [2]。阿霍將計(jì)算思維定義為“闡述問(wèn)題時(shí)所涉及的思維過(guò)程，因此，問(wèn)題的解決方案可以表示為計(jì)算步驟與算法” [30]。相關(guān)文獻(xiàn)中還有許多對(duì)計(jì)算思維的不同定義。

計(jì)算思維的定義可分為兩大類：一類是通用定義，側(cè)重于將計(jì)算思維視為一種思維過(guò)程[31]，另一類是描述計(jì)算思維所包含內(nèi)容的定義模型。后者包含計(jì)算思維要素模型的開(kāi)發(fā)過(guò)程。例如，巴爾和斯蒂芬森的模型是在多學(xué)科背景下提出了計(jì)算思維的概念和能力[32]。安杰利等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)描述計(jì)算思維技能的概念框架[15]。美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)和美國(guó)國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)提供了計(jì)算思維的操作定義，描述了計(jì)算思維的特征和看法[33]。塞爾比的定義模型描述了計(jì)算思維的思維過(guò)程[34]。溫托賓等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)呈現(xiàn)計(jì)算思維實(shí)踐的模型[35]。布倫南和雷斯尼克的計(jì)算思維框架描述了計(jì)算思維的概念、實(shí)踐和觀點(diǎn)[6]。舒特等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)可用于評(píng)估計(jì)算思維的能力模型[18]?？欣麏W格魯?shù)热藰?gòu)建了一個(gè)描述計(jì)算思維技能的框架，并認(rèn)為計(jì)算思維是一個(gè)解決問(wèn)題的過(guò)程[19]。張和努里擴(kuò)展了布倫南和雷斯尼克的框架，將計(jì)算思維技能納入其中[6][36]。一些定義模型對(duì)計(jì)算思維要素的描述摘要如下（見(jiàn)表1）。由于文獻(xiàn)中引用了大量模型，這些模型時(shí)間跨度較大，且采用的研究方法各不相同（例如，系統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述、作者既往研究、文獻(xiàn)綜述、會(huì)議論文集等），因而本研究將有選擇地對(duì)具體模型進(jìn)行介紹。

雖然有關(guān)文獻(xiàn)不只探討了編程這一種方法，但編程與計(jì)算思維緊密相關(guān)[37]。然而，二者之間的具體關(guān)系并不明確[22]?；谝阎?jiàn)解，一方面，編程為執(zhí)行計(jì)算思維的概念和實(shí)踐提供了必要的機(jī)制[6][38]，是完成有關(guān)計(jì)算思維認(rèn)知任務(wù)的關(guān)鍵工具[3]；另一方面，計(jì)算思維也為編程提供了一個(gè)新的方向，使其成為理解數(shù)字世界的一種手段，同時(shí)促進(jìn)K-12教育環(huán)境中的編程教學(xué)[4][39]。計(jì)算思維和編程之間這種雙向關(guān)聯(lián)可以描述為：編程支持計(jì)算思維的發(fā)展，而計(jì)算思維也賦予編程全新的作用。

將計(jì)算思維融入課程是世界上許多國(guó)家的一個(gè)重要目標(biāo)[40]。在美國(guó)，大多數(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程涉及計(jì)算思維概念，如問(wèn)題分解、調(diào)試、抽象和算法[10]。以色列的課程讓學(xué)生接觸計(jì)算思維，目的是向?qū)W生介紹邏輯和算法思維[41]。其他國(guó)家也在推動(dòng)將計(jì)算思維融入課程，比如波蘭、新西蘭、愛(ài)沙尼亞、芬蘭、瑞典、挪威和韓國(guó)[40]。

近年來(lái)，有關(guān)計(jì)算思維的文獻(xiàn)綜述越來(lái)越多，這也表明人們對(duì)計(jì)算思維的濃厚興趣。其中一些綜述側(cè)重于計(jì)算思維領(lǐng)域的某個(gè)特定主題（比如技術(shù)或評(píng)估[42][43]），而另一些則涉及多個(gè)主題。涵蓋多個(gè)主題的綜述可分為三類：第一類，旨在開(kāi)發(fā)定義模型的研究（如卡列利奧格魯?shù)热薣19]）；第二類，通過(guò)文獻(xiàn)綜述為計(jì)算思維教學(xué)提供見(jiàn)解的研究[3][4][20]）；第三類，旨在分析計(jì)算思維的研究[5]。盡管這些文獻(xiàn)回顧了在K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的各個(gè)方面，但依然沒(méi)有建立起計(jì)算思維領(lǐng)域的概念模型。

三、研究設(shè)計(jì)

（一）研究目標(biāo)與研究問(wèn)題

本研究的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)反映K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的概念模型。該模型旨在描述計(jì)算思維領(lǐng)域以及各領(lǐng)域之間的關(guān)系。關(guān)于國(guó)家課程的政策和問(wèn)題等將計(jì)算思維融入K-12教育的條件不屬于該模型的范圍。

研究問(wèn)題包括：

問(wèn)題1. 在K-12教育領(lǐng)域中，通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的領(lǐng)域有哪些？

問(wèn)題2. 每個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域有哪些子領(lǐng)域？

問(wèn)題3. 各計(jì)算思維領(lǐng)域之間是如何相互關(guān)聯(lián)的？

（二） 研究方法

為了開(kāi)發(fā)反映K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的概念模型，本研究采用了萬(wàn)德和韋伯提出的兩個(gè)步驟：第一，獲取領(lǐng)域知識(shí)；第二，將領(lǐng)域知識(shí)可視化[28]。圖1為研究方法，展示了研究步驟和相關(guān)研究結(jié)果。研究人員采用韋伯斯特和沃森[27]的系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述法來(lái)獲取領(lǐng)域知識(shí)（計(jì)算思維領(lǐng)域及各領(lǐng)域間關(guān)系），包括識(shí)別計(jì)算思維來(lái)源的結(jié)構(gòu)化方式和以概念為中心的結(jié)果呈現(xiàn)方法。首先，研究人員在研究選擇階段采用PRISMA聲明（系統(tǒng)綜述和元分析優(yōu)先報(bào)告規(guī)范）[44]。然后，在編碼方案確定階段確定計(jì)算思維領(lǐng)域，作為在數(shù)據(jù)提取階段的編碼方案。數(shù)據(jù)提取階段的目的是確定每個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域的子領(lǐng)域以及各計(jì)算思維領(lǐng)域之間的關(guān)系。最后對(duì)數(shù)據(jù)提取階段的結(jié)果進(jìn)行可視化操作。整個(gè)研究過(guò)程演變?yōu)榈A段，過(guò)程中產(chǎn)生了許多尚在分析中的新研究，從而對(duì)計(jì)算思維領(lǐng)域、子領(lǐng)域及其相互關(guān)系進(jìn)行修訂。下文將進(jìn)一步闡述本研究所遵循的步驟。

1. 獲取領(lǐng)域知識(shí)

（1）研究篩選

本研究采用PRISMA聲明進(jìn)行研究選擇（見(jiàn)圖2）。具體來(lái)說(shuō)，本研究按照韋伯斯特和沃森的提議[27]，通過(guò)考察選定研究進(jìn)行識(shí)別，據(jù)此調(diào)整PRISMA流程圖（圖2），將額外記錄歸進(jìn)納入階段。

對(duì)納入綜述的研究的選擇是決定綜述有效性的一個(gè)關(guān)鍵因素。為此，研究人員共同確定了搜索關(guān)鍵詞和標(biāo)準(zhǔn)，但各自獨(dú)立進(jìn)行研究篩選及應(yīng)用文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)。這一過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但都通過(guò)討論得以解決，并最終達(dá)成一致。該階段的研究結(jié)果在補(bǔ)充材料中有詳細(xì)介紹（所有補(bǔ)充材料都列在附錄B中）。

以下內(nèi)容對(duì)研究選擇階段的子步驟進(jìn)行了概述。

①識(shí)別。利用科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science和Scopus中的關(guān)鍵詞檢索相關(guān)研究。具體來(lái)說(shuō)，本研究搜索了“計(jì)算思維”這一短語(yǔ)（包括引號(hào)），并將時(shí)間限制在2006年以后。選擇2006年這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)是因?yàn)闇卦?006年重新提出了“計(jì)算思維”這一術(shù)語(yǔ)。在Scopus中，本研究的搜索范圍包括標(biāo)題、摘要和關(guān)鍵詞；在Web of Science中，本研究將類別限定為教育研究。在Web of Science和Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)中，本研究只搜索了文章和述評(píng)。保持上述搜索條件，搜索工作從2018年3月持續(xù)到2019年10月，共計(jì)3次，篩選出759項(xiàng)研究，其中499篇文章來(lái)自Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)，260篇文章來(lái)自Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)。

②篩選。刪除173個(gè)重復(fù)研究后，對(duì)上一子步驟檢索得到的研究進(jìn)行篩選。研究人員閱讀了所有的標(biāo)題和摘要，并刪除了非英語(yǔ)研究或無(wú)法獲得全文的研究，同時(shí)排除了短篇論文。該子步驟結(jié)束后，還剩下308項(xiàng)研究。

③資格審查。這一子步驟檢查全文并采用以下文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步檢閱了篩選步驟中檢索到的研究。

文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)如下：第一，研究應(yīng)發(fā)表于期刊；第二，研究可以是概念性論文、觀點(diǎn)性文章和實(shí)證研究，因?yàn)槌龑?shí)證研究外，概念性論文包括理論框架和未來(lái)方向，納入此類論文可以擴(kuò)大綜述的范圍；第三，研究重點(diǎn)應(yīng)為K-12教育中的計(jì)算思維，且涉及編程；第四，如果是實(shí)證性計(jì)算思維研究，參與者應(yīng)為K-12學(xué)生、K-12職前教師或K-12在職教師。

文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn)，即應(yīng)排除有如下情況的研究：第一，沒(méi)有專門關(guān)注K-12教育中的計(jì)算思維，如關(guān)注高等教育的研究；第二，沒(méi)有專門關(guān)注通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維，如研究方法側(cè)重于有形工件、桌游、展品等；第三，只在引言或研究背景部分提到計(jì)算思維，而在研究結(jié)果中并未提到計(jì)算思維，或測(cè)量的是其他東西而非計(jì)算思維。

④完成收集。隨后，通過(guò)審查其引文（向后）和確定引用過(guò)它們的文章（向前）進(jìn)一步篩選這些研究。通過(guò)這一研究步驟，又收集了14項(xiàng)額外研究，包括2份灰色文獻(xiàn)資料。最后，共有101項(xiàng)研究被納入此次研究范圍（附錄A）。

（2）確定編碼方案

為確定K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)的計(jì)算思維作為本研究的編碼方案，我們使用了傳統(tǒng)內(nèi)容分析法。當(dāng)現(xiàn)有的理論有限且不采用預(yù)設(shè)的編碼方案，而是通過(guò)文本分析導(dǎo)出編碼方案時(shí)，建議采用傳統(tǒng)內(nèi)容分析法[45]。本研究選擇傳統(tǒng)內(nèi)容分析法，正是因?yàn)槿狈γ枋鲇?jì)算思維領(lǐng)域的概念模型。一開(kāi)始，我們通讀了所有文獻(xiàn)，以便從整體上了解計(jì)算思維領(lǐng)域。然后仔細(xì)閱讀了每一篇文獻(xiàn)，并關(guān)注指代某個(gè)概念/領(lǐng)域的關(guān)鍵詞。接著將關(guān)鍵詞進(jìn)行組合，提供編碼方案的類別。例如，對(duì)關(guān)鍵詞“評(píng)估計(jì)算思維的發(fā)展”“評(píng)估”“評(píng)估和評(píng)價(jià)”“評(píng)估”進(jìn)行歸類，最終在編碼方案中加入了“評(píng)估領(lǐng)域”。最后，我們根據(jù)這些類別將研究進(jìn)行分類，通過(guò)增加新的類別或合并與拆分現(xiàn)有類別，不斷完善編碼方案，以確定最終編碼方案的類別。此后，這些類別被稱為計(jì)算思維領(lǐng)域，并作為編碼方案和概念模型的概念。

因此，我們編制了一個(gè)概念矩陣，也稱計(jì)算思維領(lǐng)域矩陣，該矩陣列出了每篇文獻(xiàn)所對(duì)應(yīng)的計(jì)算思維領(lǐng)域。正如韋伯斯特和沃森所建議的那樣，我們通過(guò)這種方式使研究方法從以作者為中心過(guò)渡到以概念為中心（見(jiàn)表2）。

（3）數(shù)據(jù)提取

在這一階段，我們將所選的研究按編碼方案進(jìn)行分類，并使用表格記錄補(bǔ)充材料中的每個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域（附錄B）。在將一項(xiàng)研究插入表格時(shí)，我們也記錄了該研究中出現(xiàn)的領(lǐng)域要素（見(jiàn)圖3）。隨后，將每個(gè)要素與其他所有要素進(jìn)行比較，與其他要素明確匹配的要素又可以構(gòu)成一個(gè)子領(lǐng)域。例如，在評(píng)估領(lǐng)域中，“項(xiàng)目分析”與“檢查工件的計(jì)算思維模式”兩個(gè)要素包括在“工件分析”這一子領(lǐng)域中。只包含一個(gè)要素的子領(lǐng)域和低頻（<2項(xiàng)研究）子領(lǐng)域僅在補(bǔ)充材料（附錄B）中列出，未被納入模型中。

隨后，我們針對(duì)每個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域建立表格，記錄能夠證明各子領(lǐng)域（見(jiàn)圖4）和各領(lǐng)域間關(guān)系的證據(jù)。然后，對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，最終總結(jié)出各領(lǐng)域間的關(guān)系。

2. 領(lǐng)域知識(shí)可視化

在這一步，我們采用錫奧和譚提出的概念導(dǎo)圖[46]，將概念（計(jì)算思維領(lǐng)域）和領(lǐng)域間的關(guān)系可視化，其確定過(guò)程已在“獲取領(lǐng)域知識(shí)”部分詳述。我們創(chuàng)建了一個(gè)可視化的概念模型，將計(jì)算思維領(lǐng)域設(shè)定為節(jié)點(diǎn)。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，我們會(huì)關(guān)注前一階段所確定的各計(jì)算思維領(lǐng)域的子領(lǐng)域。最后，將計(jì)算思維領(lǐng)域之間的關(guān)系用鏈接表示，然后對(duì)每個(gè)鏈接進(jìn)行標(biāo)記以解釋它們之間的關(guān)系。

（三）研究的局限性

本研究存在一定局限性。第一，本研究所提出的模型只以對(duì)英文文獻(xiàn)的分析為基礎(chǔ)。第二，本研究只在兩個(gè)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行了搜索，即Web of Science和Scopus。第三，本研究的搜索只包括在期刊上發(fā)表的文章。盡管我們最終納入了一些會(huì)議論文和灰色文獻(xiàn)（我們對(duì)所選研究的參考文獻(xiàn)進(jìn)行人工檢索，確定了這些灰色文獻(xiàn)），但大部分入選文獻(xiàn)仍然是期刊文章。第四，本研究搜索設(shè)置的時(shí)間范圍限制在2006年以后。因此，該模型完全基于2006年至今的研究，并未考慮計(jì)算思維研究的初始階段。第五，本研究沒(méi)有納入所有符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)“資格審查”部分）的研究，因此無(wú)法對(duì)所有已開(kāi)展的研究進(jìn)行詳盡介紹。最后，本研究帶有主觀性，且參與研究者數(shù)量較少（只有兩位）。盡管本研究采用了系統(tǒng)的方法（詳見(jiàn)“研究方法”部分），但仍需在以下方面作出主觀選擇：例如，對(duì)要素進(jìn)行分組、根據(jù)記錄的證據(jù)定義關(guān)系、為計(jì)算思維領(lǐng)域和子領(lǐng)域命名以及確定最終包含在模型中的子領(lǐng)域的排除標(biāo)準(zhǔn)。

四、研究結(jié)果

（一） 確定計(jì)算思維領(lǐng)域

在編碼方案確定階段，我們對(duì)101項(xiàng)研究進(jìn)行了分析，確定了6個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域（見(jiàn)表3）。補(bǔ)充材料（附錄B）中提供了計(jì)算思維領(lǐng)域矩陣，我們?cè)谄渲杏涗浟烁饔?jì)算思維研究包含的領(lǐng)域。計(jì)算思維研究試圖解決K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維所面臨的問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注在所選研究中反復(fù)出現(xiàn)的領(lǐng)域。

計(jì)算思維各領(lǐng)域研究所占的百分比見(jiàn)圖5。我們將這些研究按照時(shí)間分為2006—2014年和2015—2019年兩個(gè)組。如圖5所示，“評(píng)估”和“工具”是兩個(gè)最受歡迎的領(lǐng)域，學(xué)者在這兩個(gè)時(shí)期均對(duì)其有濃厚的研究興趣。評(píng)估領(lǐng)域在兩個(gè)時(shí)期中都排在第1位（2006—2014年期間為27.9%，2015—2019年期間為25.6%），其次是工具領(lǐng)域（兩個(gè)時(shí)期均為20.9%）。在2006—2014年期間，知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域排在第3位（18.6%），而在2015—2019年期間，旨在定義計(jì)算思維的研究比例降至8.5%，知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域成為學(xué)者最不感興趣的領(lǐng)域。相反，專注于學(xué)習(xí)策略的研究比例從2006—2014年期間的9.3%增長(zhǎng)到2015—2019年期間的17.1%，學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域成為所選研究中第三大受歡迎領(lǐng)域。對(duì)于能力建設(shè)領(lǐng)域，專門針對(duì)該領(lǐng)域的研究比例從2006—2014年期間的9.3%增長(zhǎng)到2015—2019年期間的14.7%，能力建設(shè)領(lǐng)域的受歡迎度位于第4位，其次是因素領(lǐng)域。這些結(jié)果表明，隨著計(jì)算思維領(lǐng)域的發(fā)展，相關(guān)研究仍然集中在“評(píng)估”和“工具”領(lǐng)域，但關(guān)注的重點(diǎn)已不僅限于計(jì)算思維的定義，而是轉(zhuǎn)向更具體的問(wèn)題，如學(xué)習(xí)策略、能力建設(shè)和因素。

（二） 計(jì)算思維領(lǐng)域

1. 知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域

知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域是計(jì)算思維領(lǐng)域的核心，101項(xiàng)研究中有57項(xiàng)屬于這一領(lǐng)域。在這些研究中，研究人員或提出一個(gè)框架或定義來(lái)識(shí)別和分類計(jì)算思維的可測(cè)量要素，或簡(jiǎn)單地評(píng)估計(jì)算思維要素以評(píng)估計(jì)算思維。本研究基于計(jì)算思維框架考察了所選研究中的計(jì)算思維要素，并將知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域分為5個(gè)子領(lǐng)域：概念、技能、實(shí)踐、觀點(diǎn)和態(tài)度（見(jiàn)表4）。

在選定的研究中，計(jì)算思維知識(shí)庫(kù)分析結(jié)果包括各種計(jì)算思維要素和描述計(jì)算思維要素分類的術(shù)語(yǔ)，例如技能、能力、觀點(diǎn)、態(tài)度、實(shí)踐、特征、概念、方面和思維過(guò)程。其中，一些術(shù)語(yǔ)通常有不同的含義。

此外，若干計(jì)算思維要素，如抽象、算法、分解、數(shù)據(jù)表征、測(cè)試、評(píng)估、調(diào)試、概括、迭代，似乎具有多種分類方式，包括計(jì)算思維技能、計(jì)算思維概念、計(jì)算思維實(shí)踐或思維過(guò)程。例如，抽象分別被歸為“抽象思考能力”的思維過(guò)程[34]、“決定保留和忽略關(guān)于實(shí)體/對(duì)象的哪些信息的技能” [15]，以及抽象和模塊化的實(shí)踐，即“通過(guò)將較小部分的集合放在一起構(gòu)建較大的事物” [6]。

根據(jù)布倫南和雷斯尼克的框架，對(duì)選定研究的分析揭示了以下計(jì)算思維實(shí)踐：測(cè)試與調(diào)試、再混合和再利用代碼、增量與迭代、抽象與模塊化。此外，登納等人提出的可用性設(shè)計(jì)、代碼組織和文檔以及編程效率等要素也很明顯是進(jìn)行計(jì)算思維的關(guān)鍵能力[7]。

布倫南和雷斯尼克定義的計(jì)算思維概念在本研究中反復(fù)出現(xiàn)，包括序列、條件、環(huán)路、事件、并行化、變量（數(shù)據(jù)）和操作符。布倫南和雷斯尼克的框架中未包含的功能、同步塊和用戶交互塊也在本研究中有明顯體現(xiàn)。在選定的實(shí)證研究中，研究人員經(jīng)常將這些計(jì)算思維概念與其他計(jì)算思維要素相匹配[12][47]。例如，馮·瓦根海姆等人將Snap中多個(gè)腳本的使用和自定義塊的定義視為抽象化[47]。

通過(guò)回顧這些研究，我們發(fā)現(xiàn)了邏輯、協(xié)作、合作、問(wèn)題解決、創(chuàng)造力、溝通、批判性思維、自我效能等要素。這些要素出現(xiàn)過(guò)1～2次，沒(méi)有被納入計(jì)算思維框架中。這些要素的存在是可以解釋的，因?yàn)橛醒芯咳藛T采用一些經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的通用評(píng)估方法對(duì)其進(jìn)行了評(píng)估[12][48]。也有其他研究采用了這些通用評(píng)估方法[49-55]，導(dǎo)致這些要素大量存在于我們回顧的實(shí)證研究中。

計(jì)算思維態(tài)度和觀點(diǎn)在回顧的研究中出現(xiàn)的頻率較低，主要包括布倫南和雷斯尼克所述的“連接”和“表達(dá)”[6]。

2. 評(píng)估領(lǐng)域

有53項(xiàng)研究對(duì)計(jì)算思維評(píng)估領(lǐng)域進(jìn)行了考察。在所選研究中，研究人員開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了評(píng)估方法，提出框架或測(cè)量學(xué)生的計(jì)算思維水平，以便通過(guò)各種評(píng)估方法深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[9]。本研究將評(píng)估領(lǐng)域分為5個(gè)子領(lǐng)域：自我報(bào)告法、測(cè)驗(yàn)、工件分析、觀察和框架。其中，測(cè)驗(yàn)、工件分析和觀察直接測(cè)量計(jì)算思維，與通過(guò)記錄自我反思來(lái)間接測(cè)量計(jì)算思維的自我報(bào)告法相反。表5列出了評(píng)估的分類。

所選研究中的計(jì)算思維評(píng)估方法主要基于每項(xiàng)研究的具體內(nèi)容。然而，也有學(xué)者致力于開(kāi)發(fā)通用評(píng)估方法，比如開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證用于計(jì)算思維評(píng)估和自動(dòng)工件分析工具的測(cè)驗(yàn)和自我報(bào)告量表[12][31][48][56-59]。工件分析通過(guò)檢查學(xué)生的程序來(lái)檢測(cè)計(jì)算思維存在的證據(jù)。自動(dòng)工件分析能讓教師和研究人員將重點(diǎn)放在觀察和訪談等評(píng)估方法上，以便更全面地獲知學(xué)生的理解水平[43]。

評(píng)估框架通常能夠給出評(píng)估方法的最佳組合。已經(jīng)提出的框架涉及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、假設(shè)驅(qū)動(dòng)的方法和以證據(jù)為中心的設(shè)計(jì)方法[10][60][61]。

3. 學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域

回顧發(fā)現(xiàn)，有37項(xiàng)研究涉及學(xué)習(xí)策略。研究人員將最常見(jiàn)的學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域分為6個(gè)子領(lǐng)域：基于游戲的相關(guān)策略、基于建模和模擬的相關(guān)策略、問(wèn)題解決相關(guān)策略、基于項(xiàng)目的相關(guān)策略、腳手架相關(guān)策略和協(xié)作相關(guān)策略（見(jiàn)表6）。腳手架相關(guān)策略被分為一個(gè)單獨(dú)的子領(lǐng)域，因?yàn)檫x定的研究特別強(qiáng)調(diào)腳手架相關(guān)策略。其他策略還包括動(dòng)手實(shí)踐、通過(guò)媒體設(shè)計(jì)進(jìn)行美學(xué)設(shè)計(jì)、講故事和引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)。

另外，研究顯示，關(guān)注學(xué)習(xí)策略的研究或提出了計(jì)算思維的教學(xué)框架，或通過(guò)應(yīng)用學(xué)習(xí)策略激發(fā)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維。其中許多策略都與基于皮亞杰建構(gòu)主義理論的建構(gòu)主義和/或維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”[62][63]有關(guān)。此外，學(xué)習(xí)策略在傳統(tǒng)課堂環(huán)境、遠(yuǎn)程或混合環(huán)境中實(shí)施[11][38]，利用了教師指導(dǎo)和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提供的服務(wù)。在選定的研究中，研究人員經(jīng)常同時(shí)使用多種學(xué)習(xí)策略以充分發(fā)揮各策略的優(yōu)勢(shì)。在關(guān)注學(xué)習(xí)策略這一領(lǐng)域的37項(xiàng)研究中，有15項(xiàng)應(yīng)用提出了一種以上的學(xué)習(xí)策略。

4. 因素領(lǐng)域

有22項(xiàng)研究討論了與計(jì)算思維相關(guān)的因素。我們將因素領(lǐng)域分為2個(gè)子領(lǐng)域：人口因素及認(rèn)知與非認(rèn)知因素（見(jiàn)表7）。人口因素在所選研究中最為突出，22項(xiàng)研究中，有17項(xiàng)討論了學(xué)生的性別，7項(xiàng)討論了學(xué)生的年級(jí)。

有幾項(xiàng)研究探討了計(jì)算思維和學(xué)生年級(jí)之間的關(guān)系。其中一些研究表明，計(jì)算思維習(xí)得與年級(jí)（或年齡）無(wú)關(guān)[64][65]。另外幾項(xiàng)研究認(rèn)為，計(jì)算思維習(xí)得與年級(jí)（或年齡）之間存在顯著相關(guān)。然而，這些研究對(duì)二者關(guān)系類型的結(jié)果卻存在著矛盾。一方面，一些研究表明，年級(jí)或年齡與計(jì)算思維之間存在著正相關(guān)關(guān)系。更具體地說(shuō)，羅曼·岡薩雷斯等人使用計(jì)算思維測(cè)驗(yàn)評(píng)估了1251名學(xué)生的計(jì)算思維水平并得出結(jié)論：計(jì)算思維水平隨著年級(jí)的增加而提高，因此表明這一發(fā)現(xiàn)可能與計(jì)算思維在認(rèn)知問(wèn)題解決方面的作用有關(guān)，與杜拉克等人報(bào)告的研究結(jié)果一致[31][49]。另一方面，也有研究證明，年齡（年級(jí)）和計(jì)算思維之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。更具體地說(shuō)，杜拉克和薩里特佩奇發(fā)現(xiàn)，年級(jí)對(duì)計(jì)算思維呈負(fù)向預(yù)測(cè)關(guān)系，即隨著學(xué)生年級(jí)增加，他們的計(jì)算思維水平會(huì)受到負(fù)面影響[66]。然而，他們指出，這一發(fā)現(xiàn)可能與研究參與者之前的經(jīng)歷有關(guān)，年級(jí)不同，經(jīng)歷也不同?？?、邱和賴也報(bào)告了計(jì)算思維（編程授權(quán)要素）與年級(jí)之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系[57]。然而，作者強(qiáng)調(diào)，其他因素（如個(gè)性化教學(xué)的減少和難度水平的差異）可能會(huì)影響學(xué)生的計(jì)算思維習(xí)得。以色列·菲舍爾森和赫爾什科維茨進(jìn)一步比較了不同年級(jí)學(xué)生在特定計(jì)算思維要素上的成績(jī)[67]。他們強(qiáng)調(diào)，不同年級(jí)的學(xué)生擅長(zhǎng)的概念不盡相同，這表明計(jì)算思維方法的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮“計(jì)算思維概念和年級(jí)之間的匹配” [67]。

關(guān)于性別與計(jì)算思維關(guān)系的研究結(jié)果也相互矛盾。其中一些研究表明，計(jì)算思維習(xí)得與性別有關(guān)，而另一些研究發(fā)現(xiàn)性別和計(jì)算思維學(xué)習(xí)之間沒(méi)有顯著關(guān)聯(lián)[64][65]。同樣，認(rèn)為計(jì)算思維與性別顯著相關(guān)的研究也得出了相互矛盾的結(jié)論。其中一些研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)算思維水平的分化對(duì)女性學(xué)生有利[49][66]，而其他研究則表明計(jì)算思維水平的分化對(duì)男性學(xué)生有利[31][57]。研究還討論了與人口統(tǒng)計(jì)學(xué)因素（如性別、社會(huì)經(jīng)濟(jì)）有關(guān)的挑戰(zhàn)，如在計(jì)算機(jī)科學(xué)方面表現(xiàn)不佳以及學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不強(qiáng)的問(wèn)題[16][68][69]。

另外，所選研究中對(duì)創(chuàng)造力的探討包括兩種不同的研究角度。一些研究將創(chuàng)造力與其他要素一起歸為計(jì)算思維的核心要素[13][48][59][70][71]，而其他研究將創(chuàng)造力作為一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，單獨(dú)研究其與計(jì)算思維的關(guān)系。參與努里、張和馬尼拉等人研究的教師稱，創(chuàng)造力是計(jì)算思維學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的技能之一[72]。金姆發(fā)現(xiàn)，在參與計(jì)算思維干預(yù)后，學(xué)生的創(chuàng)造力有所提高[71]。相反，赫斯科維茲等人發(fā)現(xiàn)，計(jì)算思維和創(chuàng)造力之間沒(méi)有關(guān)系，但他們認(rèn)為這可能與所用學(xué)習(xí)平臺(tái)的具體特征有關(guān)[73]。

所選研究對(duì)自我效能感的探討也分為上述兩種研究角度。羅曼·岡薩雷斯、佩雷斯·岡薩雷斯和莫雷·諾萊昂等人發(fā)現(xiàn)，計(jì)算思維與計(jì)算思維自我效能感呈正相關(guān)[74]。此外，他們認(rèn)為，通過(guò)積極的個(gè)人學(xué)習(xí)體驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的自我效能感或許是習(xí)得計(jì)算思維的有效途徑。杜拉克等人也報(bào)告了計(jì)算思維和編程自我效能感之間的顯著關(guān)系[49]。

所選研究中涉及的其他因素包括個(gè)性、毅力、對(duì)編程的態(tài)度和興趣、對(duì)合作的態(tài)度、學(xué)業(yè)成就和對(duì)各學(xué)科的態(tài)度、學(xué)習(xí)編程遇到的挑戰(zhàn)及教師的教學(xué)目標(biāo)[57][66][67][74-76]。

所選文獻(xiàn)還研究了認(rèn)知因素，如語(yǔ)言、空間、推理、數(shù)字、解決問(wèn)題的能力及思維方式和反思性思維[31][49][66]。

5. 工具領(lǐng)域

在47項(xiàng)研究中，研究人員使用或開(kāi)發(fā)了計(jì)算思維教學(xué)和學(xué)習(xí)工具。本研究將K-12教育中通過(guò)編程進(jìn)行計(jì)算思維教學(xué)的工具分為3個(gè)子領(lǐng)域：編程工具和社群、機(jī)器人和微控制器以及專為計(jì)算思維開(kāi)發(fā)的工具。表8列出了工具分類。

在所選研究中，學(xué)生主要通過(guò)編程工具學(xué)習(xí)編程概念和實(shí)踐。根據(jù)布倫南和雷斯尼克的觀點(diǎn)，學(xué)生在編程過(guò)程中遇到的概念和實(shí)踐也可以被認(rèn)為是計(jì)算思維的概念和實(shí)踐[6]。所選研究中記錄的大多數(shù)工具都是可視化編程工具。此外，即使使用文本編程，也通常會(huì)用動(dòng)畫使其結(jié)果可視化?；诖淼木幊谭妒揭脖粡V泛應(yīng)用。此外，有研究人員提出社群這一工具，認(rèn)為計(jì)算思維和編程是社會(huì)實(shí)踐[39][77]。所選研究中的學(xué)生分享他們的程序并利用社群的社會(huì)化特征，按照邢的說(shuō)法，社會(huì)化功能又可促進(jìn)學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展[78]。

在部分所選研究中，機(jī)器人被用于計(jì)算思維教學(xué)，學(xué)生在編程機(jī)器人與環(huán)境互動(dòng)的過(guò)程中會(huì)接觸到計(jì)算思維的概念和實(shí)踐。在其他工具中，教育機(jī)器人套件最為普遍[64][79]。在包含學(xué)生對(duì)自動(dòng)化或復(fù)雜機(jī)器人設(shè)備編程的研究中，微控制器也是常用工具[49][80]。

一些研究通過(guò)開(kāi)發(fā)工具支持計(jì)算思維理論框架或輔助課程。大多數(shù)開(kāi)發(fā)的工具都是可視化編程工具，并涉及游戲玩法和/或建模[76][77][81-83]。

6. 能力建設(shè)領(lǐng)域

19項(xiàng)研究討論了為教師提供指導(dǎo)和支持的問(wèn)題。本研究將能力建設(shè)領(lǐng)域分為3個(gè)子領(lǐng)域：計(jì)算思維教學(xué)知識(shí)、教師教育和專業(yè)發(fā)展（見(jiàn)表9）。

規(guī)范計(jì)算思維教學(xué)知識(shí)是為教師提供幫助的前提條件[15][16]，因此，我們將其劃為能力建設(shè)領(lǐng)域中一個(gè)單獨(dú)的子領(lǐng)域。所選研究中的學(xué)者提出，要將技術(shù)教學(xué)內(nèi)容知識(shí)（Technological Pedagogical Content Knowledge， TPCK 或TPACK）用于具體規(guī)范計(jì)算思維教學(xué)知識(shí)[15][84]。TPCK將技術(shù)知識(shí)（knowledge of technology， TK）、內(nèi)容知識(shí)（knowledge of content， CK）和教育學(xué)知識(shí)（knowledge of pedagogy， PK）交織在一起[85]。安杰利等人將計(jì)算思維的TPCK定義為“使教師能夠識(shí)別創(chuàng)新的、真正的計(jì)算思維項(xiàng)目的知識(shí)；能夠識(shí)別為整個(gè)計(jì)算思維領(lǐng)域的實(shí)踐/教學(xué)提供必要技術(shù)手段的技術(shù)；以及采用表征幫助所有人理解計(jì)算思維的知識(shí)”[15]。其他研究者將計(jì)算思維納入技術(shù)知識(shí)中，建議教師應(yīng)理解技術(shù)知識(shí)，并將其與教育學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)、語(yǔ)言、藝術(shù)等學(xué)科內(nèi)容知識(shí)建立聯(lián)系[84]。

教師教育可將修訂版教育技術(shù)課程作為基礎(chǔ)，為職前教師提供習(xí)得計(jì)算思維的機(jī)會(huì)和方法課程。這些課程以教和學(xué)為重點(diǎn)，能夠促進(jìn)計(jì)算思維融入職前教師未來(lái)的教育實(shí)踐[17]。根據(jù)這些研究思路，教師教育這一子領(lǐng)域的研究通過(guò)技術(shù)課程和方法課程向職前教師介紹計(jì)算思維[15][50][84][86]。例如，阿德勒和金姆將計(jì)算思維納入為職前教師開(kāi)設(shè)的科學(xué)方法課程[87]。大部分在模擬條件下感受計(jì)算思維的參與者（90%）認(rèn)為，計(jì)算思維和模擬條件可以融入課堂中。例如，在加布里爾等人的研究中，參與者在Scratch中開(kāi)發(fā)了項(xiàng)目，隨后在實(shí)習(xí)期間將該項(xiàng)目運(yùn)用到其教學(xué)實(shí)踐中[50]。

專業(yè)發(fā)展旨在支持教師理解計(jì)算思維并將其融入教學(xué)實(shí)踐中[88][89]。?？四睾推樟型小ち_德里格斯提出，專業(yè)發(fā)展應(yīng)該：第一，提供與計(jì)算思維學(xué)習(xí)工具和計(jì)算思維學(xué)習(xí)策略相關(guān)的活動(dòng)；第二，包括循序漸進(jìn)的練習(xí)和自我指導(dǎo)的項(xiàng)目；第三，考慮教師已有的知識(shí)；第四，提供可直接融入教學(xué)實(shí)踐的資源；第五，通過(guò)直接評(píng)估方法評(píng)估教師的知識(shí)獲取情況[90]。卡萊、阿克卡奧格魯和卡倫等人認(rèn)為，當(dāng)專業(yè)發(fā)展側(cè)重于計(jì)算思維在不同領(lǐng)域和問(wèn)題解決中的應(yīng)用時(shí)，教師可從中認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性并將所學(xué)知識(shí)融入教學(xué)中[91]。持續(xù)的專業(yè)發(fā)展包括研討會(huì)、嵌入式輔導(dǎo)、行政支持、共同規(guī)劃課程和共同教學(xué)，也可以為在職教師提供寶貴的幫助，從而擴(kuò)展他們?cè)谟?jì)算思維中的參與[92]。

五、K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維（CTPK-12）的模型

K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維（CTPK-12）的概念模型（見(jiàn)圖6）以提取的計(jì)算思維領(lǐng)域（如“計(jì)算思維領(lǐng)域”部分所述）及各領(lǐng)域間的關(guān)系為基礎(chǔ)（見(jiàn)表10）。CTPK-12模型的關(guān)系體現(xiàn)了綜述所選研究中發(fā)現(xiàn)的計(jì)算思維各領(lǐng)域間的主導(dǎo)關(guān)系。

R6和R7模型中的關(guān)系被認(rèn)為是合理的，并在“計(jì)算思維領(lǐng)域”部分所描述的各計(jì)算思維領(lǐng)域的研究中有廣泛體現(xiàn)。R1模型的情況也是如此，但R1模型中的關(guān)系未在所選研究中得到廣泛的實(shí)證檢驗(yàn)。本節(jié)將進(jìn)一步闡述其余模型中計(jì)算思維各領(lǐng)域間的關(guān)系。

R2.一些研究將所提出的干預(yù)措施的成功歸因于應(yīng)用的策略。格羅佛等人特別強(qiáng)調(diào)了其策略的教學(xué)設(shè)計(jì)，最終促進(jìn)了學(xué)生理解計(jì)算思維概念（算法結(jié)構(gòu)） [11]。雷佩寧等人還發(fā)現(xiàn)，涉及游戲設(shè)計(jì)、模擬和腳手架的可擴(kuò)展游戲設(shè)計(jì)策略提升了學(xué)生的計(jì)算思維技能，突出了教學(xué)法在設(shè)計(jì)策略中的重要作用[69]。賽斯·洛佩茲、羅曼·岡薩雷斯和巴斯克斯·卡諾則采用了一種積極的教學(xué)方法，結(jié)論是參加研究的小學(xué)生在計(jì)算思維概念、邏輯和實(shí)踐方面提高了自身的計(jì)算思維水平[93]。此外，還有一些研究結(jié)果支持這樣一種假設(shè)，即游戲設(shè)計(jì)、利用軟件敏捷方法促進(jìn)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)和建模與模擬等學(xué)習(xí)策略能夠促進(jìn)計(jì)算思維習(xí)得[9][51][52]。

R3.研究還討論了學(xué)習(xí)策略在人口統(tǒng)計(jì)學(xué)因素（如性別、社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景）帶來(lái)的挑戰(zhàn)中的作用，如在計(jì)算機(jī)科學(xué)方面表現(xiàn)不佳和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不強(qiáng)[16][68]。研究認(rèn)為，計(jì)算思維教學(xué)能激勵(lì)學(xué)習(xí)者，尤其是女性和代表性不足的學(xué)生。更具體地說(shuō)，雷佩寧等人[69]和約阿尼杜、貝內(nèi)特等人[94]認(rèn)為，可擴(kuò)展的游戲設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)策略有助于擴(kuò)大計(jì)算機(jī)科學(xué)的參與范圍。在參與可擴(kuò)展游戲設(shè)計(jì)項(xiàng)目的4000多名學(xué)生中，56%是少數(shù)民族學(xué)生，45%是女生，女生中64%的人有興趣繼續(xù)參加計(jì)算思維活動(dòng)。此外，少數(shù)民族因素并不影響學(xué)生繼續(xù)參與計(jì)算思維的興趣[69]。參與以色列等人研究的教師通過(guò)協(xié)作解決問(wèn)題、建模、給予明確指導(dǎo)、同伴協(xié)作和引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)來(lái)教授計(jì)算思維，以便貧困生和殘疾學(xué)生能夠?qū)W習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)[92]。

R4.學(xué)習(xí)策略由工具支持。在32項(xiàng)以學(xué)生為中心的實(shí)證研究中，有21項(xiàng)利用工具來(lái)支持學(xué)習(xí)策略，幫助學(xué)生了解計(jì)算思維。各工具各有特點(diǎn)，可以用于支持不同的學(xué)習(xí)策略。例如，CTSiM等包括建模環(huán)境的工具可支持涉及建模的策略[76][82]。在所選研究中，游戲設(shè)計(jì)策略通常由Scratch等工具支持[95]，該工具能夠讓所有年齡的學(xué)生通過(guò)其營(yíng)造的低階環(huán)境體驗(yàn)游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程。

此外，有證據(jù)表明，在沒(méi)有學(xué)習(xí)策略的情況下使用工具是無(wú)法習(xí)得計(jì)算思維知識(shí)的。登納等人分析了108款由中學(xué)生在Creator中創(chuàng)作的游戲，發(fā)現(xiàn)這些游戲缺乏代碼組織、程序文件和可用性設(shè)計(jì)[7]。他們認(rèn)為，這是因?yàn)閷W(xué)生在設(shè)計(jì)游戲和理解一些編程概念方面面臨困難，因此，他們建議，適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)至關(guān)重要。布倫南和雷斯尼克指出，利用Scratch開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的學(xué)生盡管已經(jīng)集成一些編程結(jié)構(gòu)，但有時(shí)仍無(wú)法解釋自己的程序[6]。趙和舒特通過(guò)學(xué)生開(kāi)發(fā)的游戲環(huán)境檢測(cè)其計(jì)算思維的發(fā)展，指出學(xué)生計(jì)算思維水平的提高很大程度上可歸因于對(duì)環(huán)境熟悉程度的提高[96]。

R5.也有證據(jù)表明，工具可以提高代表性不足的學(xué)生對(duì)編程和計(jì)算機(jī)科學(xué)的參與度。在一項(xiàng)研究中，小學(xué)女生在參加計(jì)算思維課程并在應(yīng)用程序Inventor中設(shè)計(jì)游戲后，對(duì)軟件教育的負(fù)面態(tài)度有所下降[71]。

此外，一些研究強(qiáng)調(diào)，某些工具的功能（如可視化界面）消除了與編程本質(zhì)相關(guān)的挑戰(zhàn)（如學(xué)習(xí)復(fù)雜編程語(yǔ)法的困難）[4][9][24][76][97]。

六、研究討論

對(duì)知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域的分析表明，近年來(lái)，為確定計(jì)算思維的可測(cè)量要素，研究人員使用各種術(shù)語(yǔ)來(lái)描述計(jì)算思維要素的分類，如概念、實(shí)踐、技能、態(tài)度、觀點(diǎn)。這些術(shù)語(yǔ)通常有不同的含義。此外，框架提出的幾個(gè)計(jì)算思維要素似乎也有多種分類方式。例如，抽象分別被歸為運(yùn)用“抽象思考能力”的思維過(guò)程[34]，“決定保留和忽略關(guān)于實(shí)體/對(duì)象的哪些信息的技能” [15]，以及抽象和模塊化的實(shí)踐，即“通過(guò)將較小部分的集合放在一起構(gòu)建較大的事物” [6]。

在分析所選研究的過(guò)程中，我們記錄了60多種不同的計(jì)算思維要素，這些要素有的由框架和定義提出，有的僅經(jīng)過(guò)實(shí)證研究的評(píng)估。其中一些要素沒(méi)有包括在定義框架中，這一點(diǎn)可以用計(jì)算思維領(lǐng)域的演變來(lái)解釋。隨著計(jì)算思維領(lǐng)域研究的進(jìn)展，除了各個(gè)框架提出的要素外，實(shí)證研究在其評(píng)估中引入了更多的計(jì)算思維要素。其中一些要素在綜述的研究中大量出現(xiàn)，這是因?yàn)槠渌芯坎捎玫脑u(píng)估方法[12][48-55]。

許多回顧的實(shí)證研究將計(jì)算思維視為一種技能，例如溫在介紹計(jì)算思維時(shí)將其定義為一種技能和態(tài)度，而該定義被廣為接受[2]。此外，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算思維技能”一詞來(lái)源于安杰利等人、美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)和美國(guó)國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)的定義和框架[15][33]。布倫南和雷斯尼克描述的編程結(jié)構(gòu)或計(jì)算思維概念也經(jīng)常受到評(píng)估。這一發(fā)現(xiàn)與張和努里提出的結(jié)果一致[36]。這可能是因?yàn)橛?jì)算思維概念可以通過(guò)直接評(píng)估方法進(jìn)行評(píng)估，此外，其中一些方法還具備自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，能給評(píng)估過(guò)程帶來(lái)便利。相反，觀點(diǎn)和態(tài)度很難通過(guò)直接評(píng)估方法考察，這很可能導(dǎo)致觀點(diǎn)和態(tài)度的評(píng)估在綜述的研究中出現(xiàn)的頻率較低。

計(jì)算思維評(píng)估的有關(guān)方法主要包括通過(guò)前測(cè)/后測(cè)、自我報(bào)告和工件分析對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)估。為全面了解學(xué)習(xí)過(guò)程，一些研究在評(píng)估的同時(shí)還進(jìn)行了觀察。盡管研究人員在努力開(kāi)發(fā)通用的評(píng)估方法，但計(jì)算思維評(píng)估方法的選取很大程度上取決于每項(xiàng)研究的具體內(nèi)容。這些評(píng)估方法大多是間接評(píng)估計(jì)算思維的自我報(bào)告法，提出了定義模型中不存在的計(jì)算思維要素。因此，我們可以得出這樣的結(jié)論：學(xué)界在評(píng)估計(jì)算思維的內(nèi)容和方法問(wèn)題上尚未達(dá)成一致意見(jiàn)。這一結(jié)論與幾項(xiàng)強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維評(píng)估所面臨挑戰(zhàn)的研究一致[6][8-13][65]。

研究還表明，最常見(jiàn)的學(xué)習(xí)策略是基于游戲的相關(guān)策略以及利用腳手架和協(xié)作策略進(jìn)行建模與模擬的相關(guān)策略。基于游戲設(shè)計(jì)的相關(guān)策略提高了學(xué)生的動(dòng)機(jī)水平，而建模和模擬相關(guān)策略促進(jìn)了計(jì)算思維的核心過(guò)程（如抽象和評(píng)估）。有證據(jù)表明，能夠促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)策略至關(guān)重要，因?yàn)橄蚰贻p學(xué)生介紹計(jì)算思維而不采取適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)策略會(huì)導(dǎo)致學(xué)生難以習(xí)得計(jì)算思維。

綜述研究中的工具提供了相關(guān)編程環(huán)境和社群，讓學(xué)生參與到編程建構(gòu)和實(shí)踐中。其中大多數(shù)工具都具備可視化編程的特征。Scratch是最常用的工具，通常用于游戲和媒體設(shè)計(jì)。這可能要?dú)w因于以下幾點(diǎn)：第一，Scratch的設(shè)計(jì)者提議將其作為支持計(jì)算思維開(kāi)發(fā)的工具[95]；第二，在布倫南和雷斯尼克的框架中，計(jì)算思維要素是根據(jù)Scratch定義的，便于研究人員在其研究中使用Scratch[6]；第三，在Scratch中開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目可以運(yùn)用Scratch等自動(dòng)評(píng)估方法對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)估[12]。

有幾項(xiàng)研究探討了計(jì)算思維相關(guān)因素，包括認(rèn)知因素、非認(rèn)知因素和人口因素。確定這些因素與計(jì)算思維的關(guān)系后，就可以根據(jù)這些因素為每種具體情況指出最合適的方法。大多數(shù)研究考察了性別和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素以及由此產(chǎn)生的挑戰(zhàn)（如學(xué)生代表性不足、性別差異和社會(huì)差異）。對(duì)所選研究的回顧表明，雖然一些因素可能會(huì)影響計(jì)算思維的發(fā)展，但計(jì)算思維教學(xué)可以解決計(jì)算機(jī)科學(xué)參與度低的問(wèn)題，并能提高代表性不足學(xué)生的興趣。布伊特拉戈·弗洛·雷斯等人[20]討論了由于編程的性質(zhì)產(chǎn)生的可能影響計(jì)算思維習(xí)得的挑戰(zhàn)，所選研究中的學(xué)者和教師對(duì)此并不特別關(guān)注，這可能是因?yàn)檫@些困難可以用工具解決。

能力建設(shè)在2015年后受到廣泛關(guān)注。教師教育、專業(yè)發(fā)展和教師教授計(jì)算思維所需的知識(shí)是本文所選研究討論的主要問(wèn)題。其中很多研究主要討論了教師面臨的挑戰(zhàn)，其他研究則提出了框架或討論了專業(yè)發(fā)展和教師教育的干預(yù)措施。

研究提出的CTPK-12概念模型旨在為理解領(lǐng)域和交流領(lǐng)域的細(xì)節(jié)提供幫助，并記錄K-12教育通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的信息，以供未來(lái)研究參考。CTPK-12概念模型可以擴(kuò)展到包括高等教育或編程以外的其他方法（如動(dòng)覺(jué)方法）。因此，隨著計(jì)算思維領(lǐng)域的發(fā)展，CTPK-12概念模型納入計(jì)算思維領(lǐng)域或子領(lǐng)域可能會(huì)成為未來(lái)研究的基礎(chǔ)。

此外，CTPK-12模型可以作為提出假設(shè)研究模型的基礎(chǔ)，在理論和統(tǒng)計(jì)估計(jì)之間建立直接聯(lián)系。如圖7所示，在該模型的部分計(jì)算思維領(lǐng)域之間提出研究假設(shè)，包括H1（學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域和知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域之間）：游戲設(shè)計(jì)能夠幫助人們習(xí)得計(jì)算思維技能；H2（學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域和因素領(lǐng)域之間）：游戲設(shè)計(jì)可以激勵(lì)女性學(xué)生，解決性別差異問(wèn)題；H3（工具領(lǐng)域和學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域之間）：Scratch提供了體驗(yàn)游戲開(kāi)發(fā)的機(jī)會(huì)，支持游戲設(shè)計(jì)；H4（工具領(lǐng)域和因素領(lǐng)域之間）：Scratch可以激勵(lì)女性學(xué)生，解決性別差異問(wèn)題；H5（因素領(lǐng)域和知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域之間）：女性和男性學(xué)生習(xí)得的計(jì)算思維技能水平不同。

我們建議使用CTPK-12概念模型設(shè)計(jì)實(shí)證干預(yù)措施，旨在通過(guò)K-12教育中的編程訓(xùn)練教授和學(xué)習(xí)計(jì)算思維，以盡可能多地研究計(jì)算思維領(lǐng)域。此外，我們認(rèn)為，實(shí)證研究應(yīng)明確定義計(jì)算思維知識(shí)庫(kù)的目標(biāo)要素、應(yīng)用的學(xué)習(xí)策略、使用的評(píng)估方法、使用的工具、參與者自身可能影響計(jì)算思維水平的因素及相關(guān)教師的能力建設(shè)，這樣有利于全面了解正在試驗(yàn)的干預(yù)措施。

此外，CTPK-12概念模型可以與計(jì)算思維活動(dòng)的模型相結(jié)合，例如自主范圍模型 [80]和建構(gòu)主義矩陣[98]。CTPK-12模型可用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)教師課程，通過(guò)K-12教育中的編程訓(xùn)練，為教師提供實(shí)證結(jié)果和關(guān)于計(jì)算思維的詳細(xì)信息，并幫助教師將計(jì)算思維融入教學(xué)實(shí)踐中。在課程設(shè)計(jì)及計(jì)算思維教學(xué)過(guò)程中，可以考慮模型涉及的領(lǐng)域和這些領(lǐng)域之間的關(guān)系，以提高有效性。此外，CTPK-12模型也可以為決策者提供有關(guān)計(jì)算思維和融入K-12教育的決策信息。值得注意的是，在實(shí)際應(yīng)用CTPK-12模型時(shí)，應(yīng)考慮到模型將被納入的環(huán)境，這些環(huán)境包括一些參數(shù)，如課程類型（選修或必修），或計(jì)算思維是與課程體系中的其他學(xué)科結(jié)合，還是作為一門單獨(dú)課程。對(duì)這些環(huán)境的進(jìn)一步闡述超出了本研究的范圍。

七、研究結(jié)論和未來(lái)研究方向

本研究開(kāi)發(fā)了一個(gè)在K-12教育中通過(guò)編程培養(yǎng)計(jì)算思維的概念模型（CTPK-12）。該模型以系統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述和對(duì)計(jì)算思維領(lǐng)域及其關(guān)系的確定為基礎(chǔ)。正如在科學(xué)出版物中所討論的那樣，計(jì)算思維領(lǐng)域源于研究者感興趣的所有主題的記錄。CTPK-12模型提供了計(jì)算思維領(lǐng)域的總體導(dǎo)圖，有助于對(duì)計(jì)算思維領(lǐng)域的理解，并可作為未來(lái)研究的基礎(chǔ)，促進(jìn)計(jì)算思維與K-12教育實(shí)踐的結(jié)合。

CTPK-12模型表明，在K-12教育領(lǐng)域中通過(guò)編程進(jìn)行的計(jì)算思維訓(xùn)練包括以下6個(gè)相互關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域：知識(shí)庫(kù)、學(xué)習(xí)策略、評(píng)估、工具、因素和能力建設(shè)領(lǐng)域。這些領(lǐng)域之間的一些關(guān)系還沒(méi)有得到充分探討，包括：第一，哪些工具支持哪些學(xué)習(xí)策略；第二，哪些學(xué)習(xí)策略能夠幫助習(xí)得計(jì)算思維；第三，哪些因素影響計(jì)算思維的發(fā)展；第四，能力建設(shè)如何影響學(xué)生的計(jì)算思維水平。

CTPK-12模型還顯示，盡管學(xué)界對(duì)評(píng)估、工具和因素領(lǐng)域的關(guān)注度隨著時(shí)間的推移大致保持不變，但對(duì)學(xué)習(xí)策略和能力建設(shè)領(lǐng)域的關(guān)注度有所增加，而對(duì)知識(shí)庫(kù)領(lǐng)域的關(guān)注度有所減少。這表明研究重點(diǎn)發(fā)生了變化，即轉(zhuǎn)向更具體的教育實(shí)踐問(wèn)題。研究結(jié)果還指出了關(guān)于模型中各計(jì)算思維領(lǐng)域及其關(guān)系方面的差距和未來(lái)的研究方向。

根據(jù)所選研究，評(píng)估領(lǐng)域處于計(jì)算思維研究的前沿，是研究人員最感興趣的領(lǐng)域。然而，所選研究中的計(jì)算思維評(píng)估方法主要包括基于特定活動(dòng)和課程的方法，因此在不同環(huán)境下使用上述方法存在困難。研究人員已在努力開(kāi)發(fā)通用的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的方法，以便能夠根據(jù)有效的研究工具來(lái)記錄他們的研究結(jié)果。這些方法大多是自我報(bào)告法，因此，需要使用額外的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證且可適用于各種環(huán)境的方法，使基于除自我報(bào)告法以外的其他計(jì)算思維評(píng)估方法標(biāo)準(zhǔn)化。

工具領(lǐng)域也是所選研究關(guān)注的主要主題之一。一些研究的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)專門用于支持計(jì)算思維教學(xué)和學(xué)習(xí)策略的環(huán)境。這些環(huán)境雖然是在計(jì)算思維框架的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，但未被廣泛用于旨在開(kāi)發(fā)計(jì)算思維的實(shí)證研究或教育實(shí)踐中。相反，這些環(huán)境只在介紹它們的研究文獻(xiàn)中出現(xiàn)過(guò)一次。因此，除計(jì)算思維工具的理論基礎(chǔ)和技術(shù)特性外，研究人員還需要考慮可用性、學(xué)生動(dòng)機(jī)、通過(guò)可用資源和框架為教師提供的便利，以及通過(guò)內(nèi)置自動(dòng)評(píng)估方法進(jìn)行評(píng)估的便利性等問(wèn)題。此外，未來(lái)的研究應(yīng)探索工具和計(jì)算思維發(fā)展之間的關(guān)系，提供關(guān)于哪些工具可以更好地支持哪些計(jì)算思維學(xué)習(xí)策略的見(jiàn)解。

近年來(lái)，學(xué)習(xí)策略領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。但是，一些選定的研究?jī)H僅提到了應(yīng)用的學(xué)習(xí)策略，并未進(jìn)一步描述學(xué)習(xí)策略的實(shí)施方法。關(guān)注學(xué)習(xí)策略、介紹相關(guān)的背景以及如何實(shí)施學(xué)習(xí)策略，有助于更全面地了解所提出的計(jì)算思維干預(yù)措施的條件和背景。研究還可以提出支持利用計(jì)算思維學(xué)習(xí)策略的框架。此外，未來(lái)的研究可以探索學(xué)習(xí)策略和計(jì)算思維發(fā)展之間的關(guān)系，并就哪些學(xué)習(xí)策略最適合學(xué)生獲得哪些計(jì)算思維要素提供見(jiàn)解。

能力建設(shè)是教育環(huán)境中計(jì)算思維的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，也是計(jì)算思維研究中的一個(gè)新興領(lǐng)域。盡管如此，諸多研究仍然認(rèn)為，教師在將計(jì)算思維納入教學(xué)實(shí)踐方面面臨重大挑戰(zhàn)，如缺乏技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施、缺乏時(shí)間制訂課程計(jì)劃和準(zhǔn)備材料、教學(xué)時(shí)間有限[41][87][92][99][100]。最重要的是，教師的計(jì)算思維內(nèi)容知識(shí)水平較低且缺乏如何教授計(jì)算思維知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)[15][79][88][89][92][101]。因此，需要更多的能力建設(shè)干預(yù)措施和框架來(lái)支持在職和職前教師將計(jì)算思維納入他們的教學(xué)實(shí)踐。此外，能力建設(shè)和計(jì)算思維發(fā)展之間的關(guān)系可以在未來(lái)的研究中進(jìn)一步探討。

選定的研究中有一些也對(duì)因素領(lǐng)域進(jìn)行了考察。然而，一些研究結(jié)果是相互矛盾的，因此尚不清楚這些因素是否以及在何種程度上導(dǎo)致更高或更低的計(jì)算思維水平。正如安杰利和吉安納科斯所指出的，關(guān)于計(jì)算思維技能（如抽象、問(wèn)題分解和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）如何映射不同的能力、年級(jí)、學(xué)科、性別和受教育程度，文獻(xiàn)中仍缺少相關(guān)內(nèi)容[102]。在這個(gè)方向上進(jìn)一步研究可以明確可能影響計(jì)算思維習(xí)得的因素。關(guān)于如何利用計(jì)算思維激勵(lì)代表性不足的群體，很少有研究專門針對(duì)激勵(lì)女孩和代表性不足的少數(shù)民族[71][103][104]。因此，需要更多的研究證明因素、學(xué)習(xí)策略和工具之間的關(guān)系，并就學(xué)習(xí)策略和工具是否以及如何擴(kuò)大參與計(jì)算思維和解決與因素相關(guān)的挑戰(zhàn)提供見(jiàn)解。

最后，未來(lái)的研究工作可以充分探索CTPK-12模型在教育實(shí)踐和研究中的潛在用途，例如對(duì)該模型在教學(xué)實(shí)踐和課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。此外，未來(lái)研究工作可以將該模型的應(yīng)用擴(kuò)展到高等教育，以開(kāi)發(fā)一種全面的方法，涵蓋從幼兒期到研究生的計(jì)算思維教學(xué)和學(xué)習(xí)。

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Abstract： Computational Thinking （CT） through programming attracts increased attention as it is considered an ideal medium for the development of 21st century skills. This intense attention leads to K-12 initiatives around the world and a rapid increase in relevant research studies. However， studies show challenges in CT research and educational practice. In addition， the domain has not been mapped to facilitate comprehensive understanding of the domain challenges and development of CT curricula. The purpose of this study is to develop a conceptual model based on a systematic literature review that maps the CT through programming in K-12 education domain. The proposed Computational Thinking through Programming in K-12 education （CTPK-12） conceptual model emerges from the synthesis of 101 studies and the identification of CT Areas. The proposed model consists of six CT Areas （namely Knowledge Base， Learning Strategies， Assessment， Tools， Factors and Capacity Building） and their relationships. The model could aid domain understanding and serve as a basis for future research studies. In addition， it could support the integration of CT into K-12 educational practices， providing evidence to educational stakeholders and researchers as well as bringing closer research， practice and policy.

Keywords： Computational Thinking; Programming; K-12 Education

（責(zé)任編輯：邱天敏）