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摘 要：计算思维是儿童面对未来的必需能力。随着计算思维日益受到教育领域的关注，计算思维的培养也日趋低龄化。低龄儿童的计算思维应关注哪些具体内容以及运用何种方式进行培养，已经成为理论领域和实践领域共同研究的问题。除了机器人编程课程学习、跨学科课程学习、基于游戏教学等多种方式外，利用绘本进行低龄儿童的计算思维培养成为新兴的方式。本文选择了四本儿童绘本为对象进行内容分析，主要对计算思维的观念和态度、核心能力等进行编码。研究发现：在计算思维的观念和态度中，“解决开放性问题”和“小组合作与交流能力”是绘本中最为重视的观念和态度;在计算思维的核心能力中，数据相关技能、算法和程序、自动化等是绘本中最为重视的核心能力。因此，重视情境的引入和任务设置，涉及编程语言的初步学习，关注计算思维教育中的性别差异，凸显问题解决能力和迁移能力，都是基于绘本进行计算思维教育的重要问题。
关键词：计算思维;绘本;儿童
中图分类号：G622
文献标识码：A 文章编号：1674-7615（2021）04-0071-11
DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2021.04.011
计算思维对儿童成长的重要性已经得到了充分的讨论和研究。计算思维被认为和智力一样，都是解决问题的方法，是把现实问题通过新的计算逻辑解决的新思维，是面对未来社会各种复杂问题的利器[1]。计算思维对于学生知识的增长，合作能力的提高，跨学科综合问题解决能力[2]和迁移能力的培养[3]，以及科学精神的养成等方面都有着重要意义。随着计算思维日益受到重视，促进计算思维发展的教学活动也日趋低龄化，低龄儿童（3—8岁）的计算思维学习的概念和内涵是否与其他年龄段有所不同，以及如何在低龄儿童开展合适且有效的促进计算思维的教学等问题，成为理论界和实践界都试图回答的问题。
一、低龄儿童计算思维的培养
（一）计算思维是什么
早在1980年，麻省理工学院教授西蒙·派珀特在其著作《头脑风暴：儿童、计算机及充满活力的创意》（Mindstorms： Children，Computers，and Powerful Ideas）中，将计算思维解释为儿童在通过计算机学习时所训练与培养的思维技能[4]。随后，加德纳（Gardner）也提出，要借鉴计算机信息处理模式，探索人类认知模型化来描述与认知思维的信息加工过程[5]。可见，早期的计算思维主要依托于计算机学科提出，其培养领域也局限于计算机学科领域。随着计算思维概念的发展，目前众多专家学者较为认同、普遍采用的观点是卡内基·梅隆大学周以真教授于2006年提出的系统的概念，即计算思维是利用计算的基本概念来解决问题、设计系统和理解人类行为的一种方法[6]。还有一些专家学者从不同视角提出计算思维的不同解读，如周佳伟等人提出计算思维观念层（认识论、方法论）、思维层（抽象、模拟、自动化）和实践层（建模与模拟、数据收集与分析）的具体内容[7]。塞尔比（Cynthia C.Selby）等人则尝试将计算思维分类，探讨了计算思维、教学编程和布鲁姆分类法的关系[8]。此外，各国也在国家层面积极建构计算思维的框架。如2011年，美国计算机科学教师协会（CSTA）和美国教育技术协会共同发布了《CSTA计算思维教师资源手册》（简称《手册》）。《手册》中提出，计算思维是一个解决问题的过程，主要有以下几个特征：将问题公式化，能够使用计算机和其他工具来帮助解决问题;有逻辑地组织和分析数据;通过抽象来表示数据;通过算法思维实现解决问题的自动化;识别、分析和实施可能的解决方案，目标是实现最高效和最有效的步骤和资源组合;将这个问题解决过程推广和转移到各种各样的问题上[9]。
关于低龄儿童的计算思维，美国麻省理工学院媒体实验室终身幼儿园小组在2012年开发了计算思维的三重框架：计算概念（顺序、循环、并行等）、计算实践（递增和重复、测试和调试等）、计算观念（表达、联系、质疑）[10]。2016年，欧盟委员会联合研究中心发布了《在义务教育阶段发展计算思维研究报告》，给出了计算思维核心技能及其定义，其中6个核心技能分别是：抽象、算法思维、自动化、分解、调试和概括化[11]。孙立会等人以皮亚杰认知发展阶段论为基础，认为幼儿到小学阶段属于前计算思维阶段，这一阶段是构建计算思维的基础阶段，培养一种潜在的计算思维意识，在大脑中埋下计算思维的“种子”[12]。虽然在实践领域中许多教师对计算思维的概念理解还存在许多误解[13]，但这一概念正在不断丰富和发展，其中低龄儿童的计算思维的研究也处于起步阶段，其定义和内涵也日益受到关注和重视。
（二）计算思维如何培养
随着时代的发展，计算思维对于个人、社会的重要意义逐渐凸显，很多国家都在政策层面进行了学生计算思维培养方式的探寻。美国教育技术协会（ISTE）和计算机科学教师协会（CSTA）提供了许多计算思维相关的资源给领域内的从业者，包括但不限于教师手册、研讨会和相关的学术活动等。在欧洲，荷兰课程开发研究所（SLO）于2014年发布了21世纪技能概念框架，其中包括数字扫盲和计算思维培养[14];在希腊、西班牙、丹麦，编程也是小学或中学教育的一部分[15]。在亚洲其他国家和地区，韩国12岁以下儿童已经引入了计算机辅助教学;中国台湾地区2019年推出的新课程中，强调了计算思维的基础概念和高级概念;中国香港特别行政区主要通过编码来培养学生计算思维的概念[16]。总体而言，儿童的计算思维培养主要有机器人编程课程、跨学科课程学习、基于游戏学习等方式。
1.机器人编程课程
机器人编程课程是目前计算思维的主流教育方式，即通过设计机器人学习编程提高學生的计算思维和创造力。有学者提出，针对学生的现有情况进行机器人编程课程设计，并将其应用到实际课堂中是培养学生计算思维的最佳途径[17]。近些年出现了很多面向低龄儿童的计算思维教育的编程产品，如Wonder·share 机器人、Google Blockly、Robot Turtles、Scratch Jr、Bee-Bot、Cargo-Bot、Daisy the Dinosaur等。其中，Cargo-Bot就是一款移动App应用程序，通过设置指令指挥机器人移动木箱，内容包括迭代、排序算法、分类、模式及执行效率等概念[2]。这些机器人编程课程是学生计算思维培养的重要途径，但计算思维关注使用计算机的基本概念来解决实际问题，计算思维的教育绝不可和编程教育划等号。从已有研究来看，编程、机器人教学对于中学、高中学生的计算思维培养有很好的教学效果，这阶段的学生已基本具备学习编程语言的能力。但低龄儿童在编程语言基础不牢甚至为零的情况下，采用编程、机器人教学脱离了低龄儿童的现有认知发展水平，是揠苗助长的行为。编程教育“低龄化”带来的弊端[18]，需要我们谨慎思考如何合理地培养学生的思维能力。 2.跨学科课程学习
跨学科课程学习也是培养计算思维的重要方式，典型的如STEM课程就在计算思维教育中发挥重要作用[19]。由于计算思维与数学学科的要求具有相似性，使得数学学科成为培养计算思维的主要学科。如在进行编程基础教学之前，通过扩展学生的数学逻辑推理，开发相应的流程图等活动来发展学生计算思维，使学生能够以更好的方式进行编程的学习[20]。国内也有学者在数学课中融入计算思维的培养[21]。但也有学者对于将计算思维融入现有学科中产生了一些担忧，数学教学比较关注成绩，里奇（Kathryn M.Rich）认为将计算思维融入数学学科教学中的前提是要能够提高学生对于数学的理解[22]。此外，计算思维中的核心能力之一建模也是物理学教育中的重要内容，将计算思维引入传统物理课程，可以重组课程来培养学生的建模技能[23]。
3.基于游戏学习
游戏也是计算思维教育的重要方式，尤其在较落后地区，不插电游戏可以成为培养学生计算思维的有效途径，如印度农村贫困儿童教育项目“我的大象朋友”（My Elephant Friend）就用实体游戏来教授學生编程和计算思维[24]。在蒙台梭利游戏教学观念的影响下，对于以计算机编程为基础的计算思维培养游戏 Dragon Architect[25]、Dash and Dot、Robot Turtles和Cubetto已经得到了许多研究者的关注，并正在尝试应用于正式教学中[26]。通过玩具（电子或实体）同样可以进行计算思维的教学，Megan Hamilton等人将市场上常见的30种培养学生计算思维的玩具进行分析后发现，算法和程序是所有玩具都涉及的内容，其他重要的计算思维核心技能分别是问题分解、调试和识别[26]。
可见，现阶段已经有多种形式的教学与学习，以促进低龄儿童计算思维的发展，但这些方式在实际使用中也受到了一定质疑。如大多数的计算思维的培养是将高中甚至大学教育的方式直接照搬进幼儿园、小学课堂，缺乏针对低龄儿童年龄特征的培养方式;过多的“屏幕时间”（scream time）对儿童发展可能引起不利影响;游戏化教学方式中涉及的实体玩具可能成本过高;计算思维定义按年龄段分析并未达成统一意见，面对幼儿、小学低年级学生计算思维培养缺少特定的学习目标，往往高估或者低估了学生的现有发展水平，导致计算思维的培养没有在最近发展区内进行。因此，我们也关注到不少研究者和实践者开始基于绘本针对低龄儿童进行计算思维的学习。这一方式不仅免除了研究者对于低龄儿童过多接触电子产品的担忧，也以适合低龄儿童的学习方式，获得了非常多的关注。
二、促进计算思维发展的绘本研究
（一）绘本以及基于绘本教学
绘本被认为是低龄儿童学习的重要途径，其主要是由文字和图画组成的书籍，又有某种逻辑穿插其中，多具有故事性。日本“绘本之父”松居直先生在《我的图画书论》中给出了一个比较形象的公式：文+画=带插图的书，文×画=图画书，即绘本并不是简单的文字与图画的堆砌，而是文字与图画的有机结合。
利用绘本进行教学的历史，最早可以追溯到17世纪扬·阿姆斯·夸美纽斯的《世界图解》。夸美纽斯提出了直观性的教学原则，并将之称为“金科玉律”。使用绘本进行教学对低年级儿童的发展是多方面的。如相较于教科书，英语绘本在培养学生阅读素养方面具有明显优势[27]。对于语文学科的教学，绘本也可以发挥重要作用[28]。在学生数学素养的提高方面，绘本也有着显著的成效。有研究者通过绘本对学生进行环境知识、环保意识培养，取得了很好的效果[29]。绘本给学生带来的，不仅仅是知识、语言上的提升，同样也可以培养学生的情感[30]、价值观[31]、思维[32]等方面内容。绘本还可以帮助学生关心、帮助弱势儿童，自闭症相关绘本可以使学生产生对自闭症儿童的移情，进而使学生知道要欣赏所有个体差异与才能[33]。由此可见，绘本对于低龄儿童的知识、技能、思维、情感态度、价值观等全面发展起着重要作用。本研究因此将选择优秀的计算思维绘本进行内容分析，试图了解计算思维学习的主要内容以及学习方式。
（二）选择案例绘本
本研究的对象主要是选取已经引入国内的优秀计算思维绘本，具体的选择标准如下：在国内外市场上具有较高知名度或获得教育领域内资深学者推荐;其读者为3—8岁儿童;主要培养目标在于学生思考问题方式、思维层面的转变，而非具体编程软件和语言的操作教学;语言简练、色彩丰富，符合儿童年龄发展阶段和相关标准。通过筛选，选择了《儿童编程大冒险》《奥拉学编程》《编程帮帮忙》《孩子看的编程书》四本（套）计算思维绘本作为分析对象（见表1）。
（三）绘本分析框架和编码方式
针对低龄儿童计算思维发展的特征，本研究主要将计算思维分为计算观念和态度、核心技能两个维度。计算观念与态度的分析框架主要包含：对解决复杂问题有信心，对困难问题抱有持之以恒的态度，对不确定问题的承受力，解决开放性问题，小组合作和交流能力[2] 。其中CSTA对于计算思维的核心技能提出了包括问题解决（Problem Solving）、抽象（Abstraction）等9项能力在内的技能框架。其他研究者对众多计算思维的定义研究发现，所使用的词汇频率从高到低为：问题解决（Problem Solving，25%）、抽象 （Abstraction，12%）、过程（Process，11%）、计算机（Computer，10%）、算法（Algorithm，7%）、数据 （Data，7%）、科学 （Science，6%）、有效（Effective，5%）、概念（Concepts，5%）、能力（Ability，5%）、分析（Analysing，4%）和工具（Tools，3%）[2]，基本与CSTA的计算思维核心技能框架吻合，可见这一框架的全面性和权威性。本研究对于核心技能的分析基本采用这一框架进行。由于计算思维核心技能中的“数据收集”“数据分析”和“数据呈现”3个数据相关的技能是儿童对于问题的整个求解过程，这三者往往连续出现形成一整套的问题分析动作，故将三者合并为“数据相关技能”进行编码分析。 本研究进一步将5个计算思维的观念和态度定义与9个计算思维核心技能定义，对绘本内容进行编码，对绘本中的文字和图画所涉及的概念进行计量（见表2和表3）。以每个单页作为分析单位，只分析绘本的正文部分。同一概念在单页中出现文字和对应绘画各一次，以一次计数;多次出现文字或绘画的：若文字与绘画对应（描述同一概念），将文字与图画对应后计一次数，同一概念一页最多计数一次;若文字与绘画未描述同一概念的，各自分别计数。
三、四种绘本分析
（一）情境和主要内容
1.《编程大冒险》
全书以Ruby这一小女生形象为线索，以Ruby生活中的故事情境为基础设计了10个学习任务情境（见表4），并将编程语言和计算思维融入故事之中。书中有大量的插画，帮助儿童理解学习，引导儿童解决问题。
2.《奥拉学编程》
《奥拉学编程》这一绘本的主要目的是让更多人（男生和女生）进入计算机领域，让女孩和男孩一样都可以从小接触到STEAM教育。通过此书来启发女生参与技术行业，打破男性更加適合从事技术行业的偏见，建立女孩成为工程师的信心。这个绘本主要讲述了奥拉和她的机器人朋友“迪迪”的一次旅程，起因是小女孩奥拉希望数出天上有多少颗星星，在机器人“迪迪”的建议下，她们一起来到了充满新奇发明的梦想之地——创新园区，她们在那里发现了一种可以解决问题的算法，然后经历了将算法转化为代码并纠错的过程，最终她们成功数出了星星的数量。根据故事情节发生地点，前后经过了创新园区、数据中心、创意实验室和X空间。在这次旅程中，书中还描述了四位榜样人物，都是对现实中人物的映射，这些榜样人物借鉴了谷歌公司中女性高级工程师的形象。
3.《编程帮帮忙》
《编程帮帮忙》以生活中的例子为主线，在其中穿插许多编程语言与算法，通过实际生活中问题的解决来营造情境、引入任务，进而培养儿童的计算思维。编程语言只是一种工具，更新换代很快，但背后的计算思维却是不变的。此绘本主要讲述了女孩小珍珠和机器人帕斯卡在沙滩堆沙堡的故事。整个夏天，小珍珠一直在努力建造一个完美的沙堡，但总会遇到一些各种各样的问题。今天是小珍珠和她的机器人朋友帕斯卡的最后一次机会，这次他们用编程的方法将堆沙堡的问题分解成小的、可管理的步骤，终于堆好了完美的沙堡。绘本中的主要内容分为选定地点、准备沙子、塑形和装饰、挖壕沟4个部分。在解决堆沙堡这个问题的过程中，作者引入了代码、序列、循环、条件等观念，鼓励读者通过迁移来解决实际问题。
4.《孩子看的编程启蒙书》
《孩子看的编程启蒙书》分为1、2两辑，每辑有4册，共计8册。其主题与主要内容为：算法原来是这样的、掌握常用的算法、用流程图描绘生活、有趣的算法游戏、编程真有趣、编程来帮忙、编程能做的事、生活中的编程。情境引入十分有趣，对于学生算法思维和技能的培养也是由浅入深，其主要编写逻辑在于从算法简介、尝试使用算法技能、编程入门到最后寻找编程在生活中的影子，十分符合儿童思维和技能发展循序渐进的特点。此绘本从6个常见的生活情境入手，让儿童在故事中学习算法思维;又设置了17个有趣的算法游戏来对学生思维培养成效进行检验，巩固学习成果。
（二）计算思维的编码分析结果
1.计算思维观念与态度的编码结果
由编码结果可以看出，5种计算思维观念与态度在四本绘本中都有所体现。其中，“解决开放性问题”和“小组合作与交流能力”这两种观念与态度出现的次数最多，占比最重（见图1）。
解决开放性问题是学生发展非常重要的素养之一，以上4本绘本不谋而合地采用了问题情境引入（往往是开放性问题）来引导读者阅读与思考。《孩子看的编程启蒙书》中这一观念与态度占比较高，是因为其内部结构是由很多开放性问题构成的。基于问题的教学（PBL）在教育中应用的优点已经得到充分论证，国内也有学者构建了基于计算思维的PBL教学模式[37]。解决开放性问题这一观念，并不是指具体的解决开放性问题时的技能，而是具备区分开放性问题与非开放性问题的观念，以及应用多种方法解决开放性问题的态度。
小组合作与交流能力在绘本中的比重也较高，以上四本绘本中的主人公，大多数不是单打独斗，而是有一个或几个朋友共同协作。随着故事情节的发展，不断遇到新的问题，不断地与新的人物沟通、协助来解决问题。学会合作本身就是一个重要的教育目标，协作意识和团队合作在21世纪所有的素养中占有关键地位[38]。合作与交流通常会带来更高的成就和效率，具有良好的心理健康、社交能力以及帮助读者建立起自尊等好处[39]。
对困难抱有持之以恒的态度，在这几本绘本中都有涉及，主要体现形式为主人公尝试解决问题反复调整解决策略的过程。恒心是低龄儿童适应社会所不可缺少的一种生存能力，也是发展健康人格的重要内容。我国在《幼儿园教育指导纲要》[40]中提出，要“培养幼儿坚强、勇敢、不怕困难的意志品质”。
对解决复杂问题有信心，在这几本绘本中占的比例较为均衡，所有绘本都几乎以同样的比重来描述这一观念与态度。按照埃里克森人生的心理发展阶段理论，低龄儿童正处于主动对内疚、勤奋对自卑的心理发展期。这一阶段的儿童，需要受到来自内部或者外部的鼓励来树立对解决问题的信心，在绘本中加入对于学生信心培养的内容，能够使他们在今后的生活和工作中拥有解决问题的主动性与勤奋感。
对不确定问题的承受力，在绘本中的体现大多是主人公接受到新的任务时表现出的积极乐观的态度，以及面对失败时不放弃的信念。从失败中学习是一种有利于学习的方法[41]，学习同样是一种不断试错的过程。在节奏不断加快的现代社会，学生所需要承受的压力也是与日俱增的，目前对于学术承受力培养的相关研究，大多集中于医学生和大学生之中，对于低龄儿童承受力培养的研究还处于开拓阶段，对于不确定问题的承受力将会是以后教育教学中的重点培养内容。 2.计算思维核心技能的编码结果
在对4本绘本共计11册书的内容编码计量后，共计量191次核心技能，其具体结果见表5。
由编码结果可以看出，在上述培养计算思维的绘本中，数据相关技能（数据收集、数据分析、数据呈现）共占38%，出现了72次，占比最高。由此可见，在这阶段儿童绘本对于学生数据收集、分析和呈现能力的培养摆在了很重要的地位，这同样是科学实践的重要组成部分，对于学生科学概念的形成和提升学生科学素养具有非常重要的意义。我国《小学科学课程标准》也提到，通过收集和分析信息获取证据或经过推理得出结论是科学探究的总目标之一。在低年级儿童中，重点培养学生的数据相关核心技能与算法和程序技能，是这些绘本内容中体现出的目标导向。
算法和程序这一核心技能占了很高的比重（35%），出现了67次。这一情况或与绘本的故事性有关，以上绘本都是通过主人公解决具体实际问题作为引入进行的。在解决实际问题的过程中，会用到各种算法和程序，问题解决能力体现了学生对多学科知识的综合运用，体现了学生多种学科能力的全面发展，是学生适应社会、参与社会生活的基本能力[42] 。
自动化这一核心技能在几本绘本中也占有较高比重（11%），出现了21次。几本绘本都采用机器人作为主人公的朋友来进行故事情境的创设，进而培养读者的计算思维，所以自动化大多体现在主人公给机器人下的一系列可以自动执行的指令上。自动化是学生学习编程语句要达到的主要目的之一，是节省劳动力和提高效率的方法[43]，也是未来人工智能社会发展的重要方向。自动驾驶技术[44]、自动面部识别[45]等自动化技术正日益改变着我们的社会与生活。
一项有趣的发现是仿真、抽象、并行这三项计算思维核心技能，在许多专家学者对于计算思维内容的阐释中都有出现，且在他们的论述中出现频次不低，但在低年级儿童绘本中却很少提及这几个核心技能。
计算思维中的仿真技能大多是基于三维建模。建模是仿真的核心[36]，但在绘本这种2D表现形式中，不适合进行三维建模观念的培养。皮亚杰的“三山实验”同样也可以说明此阶段儿童不但具有自我中心主义，同时也不能很好地在大脑中进行建模表征事物。
抽象能力是较高层面的思维能力，根据皮亚杰的认知发展理论，3—8岁儿童处于前运算阶段，此阶段儿童思维活动具有相对具体性，不能进行抽象运算。有学者提出，儿童应于皮亚杰的具体运算阶段培养学生的抽象能力，儿童的抽象性思维在此阶段才会逐渐展现其作用[12]。由此可见，在儿童的低年级阶段，抽象能力的培养优先级较之其他计算思维核心技能是较低的。
并行这一技能仅在这4本（套）绘本中出现两次。并行对于低龄儿童的要求较高，需要学习者拥有同时处理两种以上任务的能力。对于3—8岁的儿童而言，这一阶段的思维较为单一，要求其具有同时处理多个任务的能力较为困难。
四、启示
（一）注重情境引入与任务设置
情境的创设，对低龄儿童计算思维的培养起到了良好效用。基于情境的教学可以促进低龄儿童文本的理解能力和元认知能力[46]。以《儿童编程大冒险》中“雪豹的烦恼”为例，主人公Ruby来到山顶，遇到了雪豹，它看起來有些沮丧。这段文字之后，绘本用整页纸的内容塑造了一个充满沮丧的雪豹形象：斜歪着小嘴，尾巴上还夸张地画上了小火苗。在它的头顶上还有一团乱糟糟的黑线，黑线的上面是一个死机的小机器人，表示此时雪豹的心情比较糟糕。当小女孩问到雪豹沮丧的原因时，它描述自己喜欢简单整洁的环境，而周围的环境五颜六色，充满各种光比较刺眼。小女孩仔细观察了这个复杂的环境，发现了在屋顶闪闪发光的宝石。在这之后，通过雪豹之口来教育绘本的读者“专注于事物的本质，忽略那些复杂的细节，才能更好地解决问题”。这就是极具故事性的情境引入，目的是培养学生的抽象能力。在低年级儿童的教学中，为学生营造情境性的环境，可以使学生更具有参与感;在此阶段，提早接触真实任务的情境，更有利于学生的学习效率与各方面综合素养的提高。
（二）涉及编程语言的初步学习
虽然3—8岁低年级儿童不适合直接进行系统的编程教学来培养计算思维，但编程语言与计算思维是紧密相关的。作为本研究对象的绘本中未涉及具体编程操作性的内容和软件，但在低龄计算思维绘本中加入编程语言已经成为各绘本的普遍做法。例如，《儿童编程大冒险》中提到了布尔值、Linux系统、bug等内容，《奥拉学编程》中提到了古戈尔、404、BOOM、BANG、CRASH等内容。在编程教育已经被越来越多的国家纳入国家战略的大环境下[47]，于绘本中加入一些编程的基本语句和名词有利于学生提前适应编程环境。与此同时，脱离了具体语言去培养思维是有一定难度的，对于计算思维的培养，编程语言可以起到一定的辅助作用，帮助学生理解、运用计算思维的相关概念。
（三）关注计算思维教育中的性别差异
儿童学习的性别差异在低龄阶段中已经有所表现，计算思维的培养也不例外。有研究指出，由于男女生在自我效能水平、空间感知能力等方面存在差异，女生在计算思维的养成上弱于男生[48]。但也有研究表明，在女生低年龄段（一年级）如果给以相应计算思维训练，能够很好地提高女生自我效能感和对于计算技术的兴趣[49]，进而培养计算思维。本研究发现，计算思维绘本的作者大多为女性（仅《孩子看的编程启蒙书》作者为男性），这些女性在著书目的中都明确提到女童参与的重要性，以及鼓励女孩在各方面要树立自信，打破行业性别偏见。例如，《奥拉学编程》编写团队中的5位女性明确指出：开发绘本的目的之一，是努力弥补女性在计算思维学习中存在的差距。在学校教学中，我们要对相对处于弱势的女性群体进行针对性教学，打破性别刻板印象，设置专门的计算思维课程，对女童进行专门的、有区别性的教育[50]。
（四）凸显问题解决能力与迁移能力 计算思维的培养，不仅仅局限于解决具体问题，还在于启发学生将之前问题解决过程迁移应用到其他情境中的问题。以《奥拉学编程》为例，这一培养理念与绘本不进行实际编程语言和编程软件教学的理念比较符合。编程所使用的软件和语言是不断变化的，而绘本进行学生计算思维层面的培养，是帮助学生能够举一反三，将计算思维应用到更多的问题情境中，从而解决问题。
问题解决能力和迁移能力对于学生未来发展的重要性，已经得到了充分证明，在学校教学中同样是重点内容。计算思维作为一种高阶思维能力，其本身就具有很高的可迁移性与指导问题解决的特点，在计算思维的培养过程中，应更加关注这一方面。
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Abstract：Calculative thinking is considered as a necessary ability for children to face the future. With the increasing attention of calculative thinking in the field of education， the cultivation of calculative thinking is getting to focus on small children. What is the specific content of this thinking and how to cultivate it becomes an important research problem faced by the theoretical and practical fields. In addition to robot programming courses， interdisciplinary learning， game-based teaching and other ways， the use of picture books to cultivate the calculative thinking of young children has become an emerging way. In this paper， four picture books for children are selected as the objects for content analysis， to encode the concepts and attitudes of calculative thinking， as well as core abilities. It is found that among the concepts and attitudes of calculative thinking， “solving open problems” and “teamwork and communication skills” are the most valued concepts and attitudes in picture books. Among the core competencies of calculative thinking， data-related skills， algorithms and programs， automation， etc.， are the most valued core competencies in picture books. Therefore， the importance of context introduction and task setting， the preliminary learning of programming languages， the attention to gender differences in calculative thinking education， the highlighting of problem-solving ability and transfer ability are all important issues in calculative thinking education based on picture books.
Key words：calculative thinking; picture books; children
（責任编辑：杨 波）
关键词：计算思维;绘本;儿童
中图分类号：G622
文献标识码：A 文章编号：1674-7615（2021）04-0071-11
DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2021.04.011
计算思维对儿童成长的重要性已经得到了充分的讨论和研究。计算思维被认为和智力一样，都是解决问题的方法，是把现实问题通过新的计算逻辑解决的新思维，是面对未来社会各种复杂问题的利器[1]。计算思维对于学生知识的增长，合作能力的提高，跨学科综合问题解决能力[2]和迁移能力的培养[3]，以及科学精神的养成等方面都有着重要意义。随着计算思维日益受到重视，促进计算思维发展的教学活动也日趋低龄化，低龄儿童（3—8岁）的计算思维学习的概念和内涵是否与其他年龄段有所不同，以及如何在低龄儿童开展合适且有效的促进计算思维的教学等问题，成为理论界和实践界都试图回答的问题。
一、低龄儿童计算思维的培养
（一）计算思维是什么
早在1980年，麻省理工学院教授西蒙·派珀特在其著作《头脑风暴：儿童、计算机及充满活力的创意》（Mindstorms： Children，Computers，and Powerful Ideas）中，将计算思维解释为儿童在通过计算机学习时所训练与培养的思维技能[4]。随后，加德纳（Gardner）也提出，要借鉴计算机信息处理模式，探索人类认知模型化来描述与认知思维的信息加工过程[5]。可见，早期的计算思维主要依托于计算机学科提出，其培养领域也局限于计算机学科领域。随着计算思维概念的发展，目前众多专家学者较为认同、普遍采用的观点是卡内基·梅隆大学周以真教授于2006年提出的系统的概念，即计算思维是利用计算的基本概念来解决问题、设计系统和理解人类行为的一种方法[6]。还有一些专家学者从不同视角提出计算思维的不同解读，如周佳伟等人提出计算思维观念层（认识论、方法论）、思维层（抽象、模拟、自动化）和实践层（建模与模拟、数据收集与分析）的具体内容[7]。塞尔比（Cynthia C.Selby）等人则尝试将计算思维分类，探讨了计算思维、教学编程和布鲁姆分类法的关系[8]。此外，各国也在国家层面积极建构计算思维的框架。如2011年，美国计算机科学教师协会（CSTA）和美国教育技术协会共同发布了《CSTA计算思维教师资源手册》（简称《手册》）。《手册》中提出，计算思维是一个解决问题的过程，主要有以下几个特征：将问题公式化，能够使用计算机和其他工具来帮助解决问题;有逻辑地组织和分析数据;通过抽象来表示数据;通过算法思维实现解决问题的自动化;识别、分析和实施可能的解决方案，目标是实现最高效和最有效的步骤和资源组合;将这个问题解决过程推广和转移到各种各样的问题上[9]。
关于低龄儿童的计算思维，美国麻省理工学院媒体实验室终身幼儿园小组在2012年开发了计算思维的三重框架：计算概念（顺序、循环、并行等）、计算实践（递增和重复、测试和调试等）、计算观念（表达、联系、质疑）[10]。2016年，欧盟委员会联合研究中心发布了《在义务教育阶段发展计算思维研究报告》，给出了计算思维核心技能及其定义，其中6个核心技能分别是：抽象、算法思维、自动化、分解、调试和概括化[11]。孙立会等人以皮亚杰认知发展阶段论为基础，认为幼儿到小学阶段属于前计算思维阶段，这一阶段是构建计算思维的基础阶段，培养一种潜在的计算思维意识，在大脑中埋下计算思维的“种子”[12]。虽然在实践领域中许多教师对计算思维的概念理解还存在许多误解[13]，但这一概念正在不断丰富和发展，其中低龄儿童的计算思维的研究也处于起步阶段，其定义和内涵也日益受到关注和重视。
（二）计算思维如何培养
随着时代的发展，计算思维对于个人、社会的重要意义逐渐凸显，很多国家都在政策层面进行了学生计算思维培养方式的探寻。美国教育技术协会（ISTE）和计算机科学教师协会（CSTA）提供了许多计算思维相关的资源给领域内的从业者，包括但不限于教师手册、研讨会和相关的学术活动等。在欧洲，荷兰课程开发研究所（SLO）于2014年发布了21世纪技能概念框架，其中包括数字扫盲和计算思维培养[14];在希腊、西班牙、丹麦，编程也是小学或中学教育的一部分[15]。在亚洲其他国家和地区，韩国12岁以下儿童已经引入了计算机辅助教学;中国台湾地区2019年推出的新课程中，强调了计算思维的基础概念和高级概念;中国香港特别行政区主要通过编码来培养学生计算思维的概念[16]。总体而言，儿童的计算思维培养主要有机器人编程课程、跨学科课程学习、基于游戏学习等方式。
1.机器人编程课程
机器人编程课程是目前计算思维的主流教育方式，即通过设计机器人学习编程提高學生的计算思维和创造力。有学者提出，针对学生的现有情况进行机器人编程课程设计，并将其应用到实际课堂中是培养学生计算思维的最佳途径[17]。近些年出现了很多面向低龄儿童的计算思维教育的编程产品，如Wonder·share 机器人、Google Blockly、Robot Turtles、Scratch Jr、Bee-Bot、Cargo-Bot、Daisy the Dinosaur等。其中，Cargo-Bot就是一款移动App应用程序，通过设置指令指挥机器人移动木箱，内容包括迭代、排序算法、分类、模式及执行效率等概念[2]。这些机器人编程课程是学生计算思维培养的重要途径，但计算思维关注使用计算机的基本概念来解决实际问题，计算思维的教育绝不可和编程教育划等号。从已有研究来看，编程、机器人教学对于中学、高中学生的计算思维培养有很好的教学效果，这阶段的学生已基本具备学习编程语言的能力。但低龄儿童在编程语言基础不牢甚至为零的情况下，采用编程、机器人教学脱离了低龄儿童的现有认知发展水平，是揠苗助长的行为。编程教育“低龄化”带来的弊端[18]，需要我们谨慎思考如何合理地培养学生的思维能力。 2.跨学科课程学习
跨学科课程学习也是培养计算思维的重要方式，典型的如STEM课程就在计算思维教育中发挥重要作用[19]。由于计算思维与数学学科的要求具有相似性，使得数学学科成为培养计算思维的主要学科。如在进行编程基础教学之前，通过扩展学生的数学逻辑推理，开发相应的流程图等活动来发展学生计算思维，使学生能够以更好的方式进行编程的学习[20]。国内也有学者在数学课中融入计算思维的培养[21]。但也有学者对于将计算思维融入现有学科中产生了一些担忧，数学教学比较关注成绩，里奇（Kathryn M.Rich）认为将计算思维融入数学学科教学中的前提是要能够提高学生对于数学的理解[22]。此外，计算思维中的核心能力之一建模也是物理学教育中的重要内容，将计算思维引入传统物理课程，可以重组课程来培养学生的建模技能[23]。
3.基于游戏学习
游戏也是计算思维教育的重要方式，尤其在较落后地区，不插电游戏可以成为培养学生计算思维的有效途径，如印度农村贫困儿童教育项目“我的大象朋友”（My Elephant Friend）就用实体游戏来教授學生编程和计算思维[24]。在蒙台梭利游戏教学观念的影响下，对于以计算机编程为基础的计算思维培养游戏 Dragon Architect[25]、Dash and Dot、Robot Turtles和Cubetto已经得到了许多研究者的关注，并正在尝试应用于正式教学中[26]。通过玩具（电子或实体）同样可以进行计算思维的教学，Megan Hamilton等人将市场上常见的30种培养学生计算思维的玩具进行分析后发现，算法和程序是所有玩具都涉及的内容，其他重要的计算思维核心技能分别是问题分解、调试和识别[26]。
可见，现阶段已经有多种形式的教学与学习，以促进低龄儿童计算思维的发展，但这些方式在实际使用中也受到了一定质疑。如大多数的计算思维的培养是将高中甚至大学教育的方式直接照搬进幼儿园、小学课堂，缺乏针对低龄儿童年龄特征的培养方式;过多的“屏幕时间”（scream time）对儿童发展可能引起不利影响;游戏化教学方式中涉及的实体玩具可能成本过高;计算思维定义按年龄段分析并未达成统一意见，面对幼儿、小学低年级学生计算思维培养缺少特定的学习目标，往往高估或者低估了学生的现有发展水平，导致计算思维的培养没有在最近发展区内进行。因此，我们也关注到不少研究者和实践者开始基于绘本针对低龄儿童进行计算思维的学习。这一方式不仅免除了研究者对于低龄儿童过多接触电子产品的担忧，也以适合低龄儿童的学习方式，获得了非常多的关注。
二、促进计算思维发展的绘本研究
（一）绘本以及基于绘本教学
绘本被认为是低龄儿童学习的重要途径，其主要是由文字和图画组成的书籍，又有某种逻辑穿插其中，多具有故事性。日本“绘本之父”松居直先生在《我的图画书论》中给出了一个比较形象的公式：文+画=带插图的书，文×画=图画书，即绘本并不是简单的文字与图画的堆砌，而是文字与图画的有机结合。
利用绘本进行教学的历史，最早可以追溯到17世纪扬·阿姆斯·夸美纽斯的《世界图解》。夸美纽斯提出了直观性的教学原则，并将之称为“金科玉律”。使用绘本进行教学对低年级儿童的发展是多方面的。如相较于教科书，英语绘本在培养学生阅读素养方面具有明显优势[27]。对于语文学科的教学，绘本也可以发挥重要作用[28]。在学生数学素养的提高方面，绘本也有着显著的成效。有研究者通过绘本对学生进行环境知识、环保意识培养，取得了很好的效果[29]。绘本给学生带来的，不仅仅是知识、语言上的提升，同样也可以培养学生的情感[30]、价值观[31]、思维[32]等方面内容。绘本还可以帮助学生关心、帮助弱势儿童，自闭症相关绘本可以使学生产生对自闭症儿童的移情，进而使学生知道要欣赏所有个体差异与才能[33]。由此可见，绘本对于低龄儿童的知识、技能、思维、情感态度、价值观等全面发展起着重要作用。本研究因此将选择优秀的计算思维绘本进行内容分析，试图了解计算思维学习的主要内容以及学习方式。
（二）选择案例绘本
本研究的对象主要是选取已经引入国内的优秀计算思维绘本，具体的选择标准如下：在国内外市场上具有较高知名度或获得教育领域内资深学者推荐;其读者为3—8岁儿童;主要培养目标在于学生思考问题方式、思维层面的转变，而非具体编程软件和语言的操作教学;语言简练、色彩丰富，符合儿童年龄发展阶段和相关标准。通过筛选，选择了《儿童编程大冒险》《奥拉学编程》《编程帮帮忙》《孩子看的编程书》四本（套）计算思维绘本作为分析对象（见表1）。
（三）绘本分析框架和编码方式
针对低龄儿童计算思维发展的特征，本研究主要将计算思维分为计算观念和态度、核心技能两个维度。计算观念与态度的分析框架主要包含：对解决复杂问题有信心，对困难问题抱有持之以恒的态度，对不确定问题的承受力，解决开放性问题，小组合作和交流能力[2] 。其中CSTA对于计算思维的核心技能提出了包括问题解决（Problem Solving）、抽象（Abstraction）等9项能力在内的技能框架。其他研究者对众多计算思维的定义研究发现，所使用的词汇频率从高到低为：问题解决（Problem Solving，25%）、抽象 （Abstraction，12%）、过程（Process，11%）、计算机（Computer，10%）、算法（Algorithm，7%）、数据 （Data，7%）、科学 （Science，6%）、有效（Effective，5%）、概念（Concepts，5%）、能力（Ability，5%）、分析（Analysing，4%）和工具（Tools，3%）[2]，基本与CSTA的计算思维核心技能框架吻合，可见这一框架的全面性和权威性。本研究对于核心技能的分析基本采用这一框架进行。由于计算思维核心技能中的“数据收集”“数据分析”和“数据呈现”3个数据相关的技能是儿童对于问题的整个求解过程，这三者往往连续出现形成一整套的问题分析动作，故将三者合并为“数据相关技能”进行编码分析。 本研究进一步将5个计算思维的观念和态度定义与9个计算思维核心技能定义，对绘本内容进行编码，对绘本中的文字和图画所涉及的概念进行计量（见表2和表3）。以每个单页作为分析单位，只分析绘本的正文部分。同一概念在单页中出现文字和对应绘画各一次，以一次计数;多次出现文字或绘画的：若文字与绘画对应（描述同一概念），将文字与图画对应后计一次数，同一概念一页最多计数一次;若文字与绘画未描述同一概念的，各自分别计数。
三、四种绘本分析
（一）情境和主要内容
1.《编程大冒险》
全书以Ruby这一小女生形象为线索，以Ruby生活中的故事情境为基础设计了10个学习任务情境（见表4），并将编程语言和计算思维融入故事之中。书中有大量的插画，帮助儿童理解学习，引导儿童解决问题。
2.《奥拉学编程》
《奥拉学编程》这一绘本的主要目的是让更多人（男生和女生）进入计算机领域，让女孩和男孩一样都可以从小接触到STEAM教育。通过此书来启发女生参与技术行业，打破男性更加適合从事技术行业的偏见，建立女孩成为工程师的信心。这个绘本主要讲述了奥拉和她的机器人朋友“迪迪”的一次旅程，起因是小女孩奥拉希望数出天上有多少颗星星，在机器人“迪迪”的建议下，她们一起来到了充满新奇发明的梦想之地——创新园区，她们在那里发现了一种可以解决问题的算法，然后经历了将算法转化为代码并纠错的过程，最终她们成功数出了星星的数量。根据故事情节发生地点，前后经过了创新园区、数据中心、创意实验室和X空间。在这次旅程中，书中还描述了四位榜样人物，都是对现实中人物的映射，这些榜样人物借鉴了谷歌公司中女性高级工程师的形象。
3.《编程帮帮忙》
《编程帮帮忙》以生活中的例子为主线，在其中穿插许多编程语言与算法，通过实际生活中问题的解决来营造情境、引入任务，进而培养儿童的计算思维。编程语言只是一种工具，更新换代很快，但背后的计算思维却是不变的。此绘本主要讲述了女孩小珍珠和机器人帕斯卡在沙滩堆沙堡的故事。整个夏天，小珍珠一直在努力建造一个完美的沙堡，但总会遇到一些各种各样的问题。今天是小珍珠和她的机器人朋友帕斯卡的最后一次机会，这次他们用编程的方法将堆沙堡的问题分解成小的、可管理的步骤，终于堆好了完美的沙堡。绘本中的主要内容分为选定地点、准备沙子、塑形和装饰、挖壕沟4个部分。在解决堆沙堡这个问题的过程中，作者引入了代码、序列、循环、条件等观念，鼓励读者通过迁移来解决实际问题。
4.《孩子看的编程启蒙书》
《孩子看的编程启蒙书》分为1、2两辑，每辑有4册，共计8册。其主题与主要内容为：算法原来是这样的、掌握常用的算法、用流程图描绘生活、有趣的算法游戏、编程真有趣、编程来帮忙、编程能做的事、生活中的编程。情境引入十分有趣，对于学生算法思维和技能的培养也是由浅入深，其主要编写逻辑在于从算法简介、尝试使用算法技能、编程入门到最后寻找编程在生活中的影子，十分符合儿童思维和技能发展循序渐进的特点。此绘本从6个常见的生活情境入手，让儿童在故事中学习算法思维;又设置了17个有趣的算法游戏来对学生思维培养成效进行检验，巩固学习成果。
（二）计算思维的编码分析结果
1.计算思维观念与态度的编码结果
由编码结果可以看出，5种计算思维观念与态度在四本绘本中都有所体现。其中，“解决开放性问题”和“小组合作与交流能力”这两种观念与态度出现的次数最多，占比最重（见图1）。
解决开放性问题是学生发展非常重要的素养之一，以上4本绘本不谋而合地采用了问题情境引入（往往是开放性问题）来引导读者阅读与思考。《孩子看的编程启蒙书》中这一观念与态度占比较高，是因为其内部结构是由很多开放性问题构成的。基于问题的教学（PBL）在教育中应用的优点已经得到充分论证，国内也有学者构建了基于计算思维的PBL教学模式[37]。解决开放性问题这一观念，并不是指具体的解决开放性问题时的技能，而是具备区分开放性问题与非开放性问题的观念，以及应用多种方法解决开放性问题的态度。
小组合作与交流能力在绘本中的比重也较高，以上四本绘本中的主人公，大多数不是单打独斗，而是有一个或几个朋友共同协作。随着故事情节的发展，不断遇到新的问题，不断地与新的人物沟通、协助来解决问题。学会合作本身就是一个重要的教育目标，协作意识和团队合作在21世纪所有的素养中占有关键地位[38]。合作与交流通常会带来更高的成就和效率，具有良好的心理健康、社交能力以及帮助读者建立起自尊等好处[39]。
对困难抱有持之以恒的态度，在这几本绘本中都有涉及，主要体现形式为主人公尝试解决问题反复调整解决策略的过程。恒心是低龄儿童适应社会所不可缺少的一种生存能力，也是发展健康人格的重要内容。我国在《幼儿园教育指导纲要》[40]中提出，要“培养幼儿坚强、勇敢、不怕困难的意志品质”。
对解决复杂问题有信心，在这几本绘本中占的比例较为均衡，所有绘本都几乎以同样的比重来描述这一观念与态度。按照埃里克森人生的心理发展阶段理论，低龄儿童正处于主动对内疚、勤奋对自卑的心理发展期。这一阶段的儿童，需要受到来自内部或者外部的鼓励来树立对解决问题的信心，在绘本中加入对于学生信心培养的内容，能够使他们在今后的生活和工作中拥有解决问题的主动性与勤奋感。
对不确定问题的承受力，在绘本中的体现大多是主人公接受到新的任务时表现出的积极乐观的态度，以及面对失败时不放弃的信念。从失败中学习是一种有利于学习的方法[41]，学习同样是一种不断试错的过程。在节奏不断加快的现代社会，学生所需要承受的压力也是与日俱增的，目前对于学术承受力培养的相关研究，大多集中于医学生和大学生之中，对于低龄儿童承受力培养的研究还处于开拓阶段，对于不确定问题的承受力将会是以后教育教学中的重点培养内容。 2.计算思维核心技能的编码结果
在对4本绘本共计11册书的内容编码计量后，共计量191次核心技能，其具体结果见表5。
由编码结果可以看出，在上述培养计算思维的绘本中，数据相关技能（数据收集、数据分析、数据呈现）共占38%，出现了72次，占比最高。由此可见，在这阶段儿童绘本对于学生数据收集、分析和呈现能力的培养摆在了很重要的地位，这同样是科学实践的重要组成部分，对于学生科学概念的形成和提升学生科学素养具有非常重要的意义。我国《小学科学课程标准》也提到，通过收集和分析信息获取证据或经过推理得出结论是科学探究的总目标之一。在低年级儿童中，重点培养学生的数据相关核心技能与算法和程序技能，是这些绘本内容中体现出的目标导向。
算法和程序这一核心技能占了很高的比重（35%），出现了67次。这一情况或与绘本的故事性有关，以上绘本都是通过主人公解决具体实际问题作为引入进行的。在解决实际问题的过程中，会用到各种算法和程序，问题解决能力体现了学生对多学科知识的综合运用，体现了学生多种学科能力的全面发展，是学生适应社会、参与社会生活的基本能力[42] 。
自动化这一核心技能在几本绘本中也占有较高比重（11%），出现了21次。几本绘本都采用机器人作为主人公的朋友来进行故事情境的创设，进而培养读者的计算思维，所以自动化大多体现在主人公给机器人下的一系列可以自动执行的指令上。自动化是学生学习编程语句要达到的主要目的之一，是节省劳动力和提高效率的方法[43]，也是未来人工智能社会发展的重要方向。自动驾驶技术[44]、自动面部识别[45]等自动化技术正日益改变着我们的社会与生活。
一项有趣的发现是仿真、抽象、并行这三项计算思维核心技能，在许多专家学者对于计算思维内容的阐释中都有出现，且在他们的论述中出现频次不低，但在低年级儿童绘本中却很少提及这几个核心技能。
计算思维中的仿真技能大多是基于三维建模。建模是仿真的核心[36]，但在绘本这种2D表现形式中，不适合进行三维建模观念的培养。皮亚杰的“三山实验”同样也可以说明此阶段儿童不但具有自我中心主义，同时也不能很好地在大脑中进行建模表征事物。
抽象能力是较高层面的思维能力，根据皮亚杰的认知发展理论，3—8岁儿童处于前运算阶段，此阶段儿童思维活动具有相对具体性，不能进行抽象运算。有学者提出，儿童应于皮亚杰的具体运算阶段培养学生的抽象能力，儿童的抽象性思维在此阶段才会逐渐展现其作用[12]。由此可见，在儿童的低年级阶段，抽象能力的培养优先级较之其他计算思维核心技能是较低的。
并行这一技能仅在这4本（套）绘本中出现两次。并行对于低龄儿童的要求较高，需要学习者拥有同时处理两种以上任务的能力。对于3—8岁的儿童而言，这一阶段的思维较为单一，要求其具有同时处理多个任务的能力较为困难。
四、启示
（一）注重情境引入与任务设置
情境的创设，对低龄儿童计算思维的培养起到了良好效用。基于情境的教学可以促进低龄儿童文本的理解能力和元认知能力[46]。以《儿童编程大冒险》中“雪豹的烦恼”为例，主人公Ruby来到山顶，遇到了雪豹，它看起來有些沮丧。这段文字之后，绘本用整页纸的内容塑造了一个充满沮丧的雪豹形象：斜歪着小嘴，尾巴上还夸张地画上了小火苗。在它的头顶上还有一团乱糟糟的黑线，黑线的上面是一个死机的小机器人，表示此时雪豹的心情比较糟糕。当小女孩问到雪豹沮丧的原因时，它描述自己喜欢简单整洁的环境，而周围的环境五颜六色，充满各种光比较刺眼。小女孩仔细观察了这个复杂的环境，发现了在屋顶闪闪发光的宝石。在这之后，通过雪豹之口来教育绘本的读者“专注于事物的本质，忽略那些复杂的细节，才能更好地解决问题”。这就是极具故事性的情境引入，目的是培养学生的抽象能力。在低年级儿童的教学中，为学生营造情境性的环境，可以使学生更具有参与感;在此阶段，提早接触真实任务的情境，更有利于学生的学习效率与各方面综合素养的提高。
（二）涉及编程语言的初步学习
虽然3—8岁低年级儿童不适合直接进行系统的编程教学来培养计算思维，但编程语言与计算思维是紧密相关的。作为本研究对象的绘本中未涉及具体编程操作性的内容和软件，但在低龄计算思维绘本中加入编程语言已经成为各绘本的普遍做法。例如，《儿童编程大冒险》中提到了布尔值、Linux系统、bug等内容，《奥拉学编程》中提到了古戈尔、404、BOOM、BANG、CRASH等内容。在编程教育已经被越来越多的国家纳入国家战略的大环境下[47]，于绘本中加入一些编程的基本语句和名词有利于学生提前适应编程环境。与此同时，脱离了具体语言去培养思维是有一定难度的，对于计算思维的培养，编程语言可以起到一定的辅助作用，帮助学生理解、运用计算思维的相关概念。
（三）关注计算思维教育中的性别差异
儿童学习的性别差异在低龄阶段中已经有所表现，计算思维的培养也不例外。有研究指出，由于男女生在自我效能水平、空间感知能力等方面存在差异，女生在计算思维的养成上弱于男生[48]。但也有研究表明，在女生低年龄段（一年级）如果给以相应计算思维训练，能够很好地提高女生自我效能感和对于计算技术的兴趣[49]，进而培养计算思维。本研究发现，计算思维绘本的作者大多为女性（仅《孩子看的编程启蒙书》作者为男性），这些女性在著书目的中都明确提到女童参与的重要性，以及鼓励女孩在各方面要树立自信，打破行业性别偏见。例如，《奥拉学编程》编写团队中的5位女性明确指出：开发绘本的目的之一，是努力弥补女性在计算思维学习中存在的差距。在学校教学中，我们要对相对处于弱势的女性群体进行针对性教学，打破性别刻板印象，设置专门的计算思维课程，对女童进行专门的、有区别性的教育[50]。
（四）凸显问题解决能力与迁移能力 计算思维的培养，不仅仅局限于解决具体问题，还在于启发学生将之前问题解决过程迁移应用到其他情境中的问题。以《奥拉学编程》为例，这一培养理念与绘本不进行实际编程语言和编程软件教学的理念比较符合。编程所使用的软件和语言是不断变化的，而绘本进行学生计算思维层面的培养，是帮助学生能够举一反三，将计算思维应用到更多的问题情境中，从而解决问题。
问题解决能力和迁移能力对于学生未来发展的重要性，已经得到了充分证明，在学校教学中同样是重点内容。计算思维作为一种高阶思维能力，其本身就具有很高的可迁移性与指导问题解决的特点，在计算思维的培养过程中，应更加关注这一方面。
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Abstract：Calculative thinking is considered as a necessary ability for children to face the future. With the increasing attention of calculative thinking in the field of education， the cultivation of calculative thinking is getting to focus on small children. What is the specific content of this thinking and how to cultivate it becomes an important research problem faced by the theoretical and practical fields. In addition to robot programming courses， interdisciplinary learning， game-based teaching and other ways， the use of picture books to cultivate the calculative thinking of young children has become an emerging way. In this paper， four picture books for children are selected as the objects for content analysis， to encode the concepts and attitudes of calculative thinking， as well as core abilities. It is found that among the concepts and attitudes of calculative thinking， “solving open problems” and “teamwork and communication skills” are the most valued concepts and attitudes in picture books. Among the core competencies of calculative thinking， data-related skills， algorithms and programs， automation， etc.， are the most valued core competencies in picture books. Therefore， the importance of context introduction and task setting， the preliminary learning of programming languages， the attention to gender differences in calculative thinking education， the highlighting of problem-solving ability and transfer ability are all important issues in calculative thinking education based on picture books.
Key words：calculative thinking; picture books; children
（責任编辑：杨 波）