《计算思维与人工智能基础》课程标准
人工智能时代需要关注的新素养计算思维
No.3.2021 General No. 374比较教育研究International and Comparative Education2021年第3期(总第374期）人工智能时代需要关注的新素养：计算思维王罗那\王建磐2(1.湖州师范学院理学院，浙江湖州313000; 2.华东师范大学数学科学学院，上海200241 )[摘要]计算思维作为智能时代的产物不仅影响计算机科学的转型，也正逐步渗透到教育的方方面面。
计算思维经历了萌芽、探索、发展三个阶段，通过对近十年国内外关于计算思维研究的梳理，借助CiteSpace软件进行聚类分析，结合内容分析等方法，发现计算思维的研究热点聚焦在理论研究、教学应用和教育评怙三大维度，重心随发展阶段不断演变并且深化。
结合国内外的经验，讨论了计算思维在内容设置、实施策略以及评价等方 面对中小学教育的意义。
对未来研究提出四点可能的发展方向：明晰计算思维的目标定位，聚焦问题解决；完善计算思维的内容组织，关注跨学科整合；明确计算思维的实施路径,培养创新型教师；厘清计算思维的评价导向，关注外显型测评。
[关键词]计算思维；中小学教育；核心素养中图分类号：G511 文献标识码：A文章编号：1003-7667 (2021) 03-0024-0721世纪以来，人工智能、智能机器学习、基 于AR/V R的学习等研究领域得到发展,计算思 维的研究不仅与计算机教育密切相关，而且也 越来越受到各学科教育学者的广泛关注。
何为 计算思维？它经历了怎样的发展，现在以及未 来的研究重点是什么？对现代社会和教育有何 意义？中小学教育如何进行计算思维的培养？上述问题值得探索和反思。
一、计算思维的概念与发展(一）计算思维的概念2006年，美国卡内基•梅隆大学教授周以 真（Jeannette M.Wing)首次在美国计算机协会 通讯杂志（Communications of the ACM)上正式提出计算思维的概念，并将其定义为：利用计 算机科学的基本概念进行问题求解、系统设计 并且理解人类行为的思维活动。
人工智能教学与计算思维培养
第19期计算机教育2010年10月10日Computer Education No.19 Oct.10,2010 68文章编号：1672-5913(2010)19-0068-03 中图分类号：G642 文献标识码：A人工智能教学与计算思维培养王甲海，印鉴(中山大学 计算机科学系，广东 广州 510006)摘要：计算机专业教育要选择适当的知识为载体，来进行能力培养和素质教育。
首先分析人工智能的基本教学内容和计算思维能力间的联系，然后给出了人工智能教学中计算思维能力的培养方法，并进行了总结。
关键词：人工智能；计算思维；创新思维教育理应摆脱单一的知识和技能传授功能，着重唤醒学生自身的潜能，培养其自我性，主动、抽象能力和理解能力。
从计算机专业教育的角度看，就是要处理好专业知识、能力和素质间的关系。
知识是基础和载体，是表现形式。
能力是技能化的知识，是知识的综合体现，它把知识运用的综合性、灵活性和探索性作为自己的重要内容。
素质是知识和能力的升华，素质教育就是在知识和能力的基础上全面提高学生的基本素质，尊重其主体作用和主动精神，开发其潜能，进而培养其健全的人格[1]1。
在人工智能的教学过程中，将一般的课本知识和内容传授给学生的同时，还要挖掘深层次的内容，传授典型的问题求解思路和方法，重视科学的世界观和方法论。
这样的教育过程将知识、能力和素质贯通，以人工智能的具体知识为载体，进行专业能力培养和专业素质教育，并强调创新意识的建立和培养。
笔者首先概述计算思维的内涵，然后分析人工智能课程内容与计算思维间的联系，最后论述如何通过人工智能的知识传授培养学生的计算思维能力，进而培养学生的专业素质和创新能力。
1 计算思维计算思维(Computational Thinking)于2006年由美国卡内基·梅隆大学的周以真(J.M. Wing)教授提出[2]，其定义为：运用计算机科学的基础概念(即思想和方法)去求解问题，设计系统和理解人类行为。
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《计算思维与人工智能基础》课程教学质量标准32学时 2学分“计算思维与人工智能基础”是高校计算机基础教育的第一门公共基础必修课，在培养学生的计算思维水平以及人工智能基础理论方面具有基础性和先导性的重要作用，适用于非计算机专业学生。
该课程主要讲述计算机与计算思维、互联网与物联网、计算机求解问题基础、人工智能基础和计算问题案例。
通过该课程的学习，使学生对计算思维和人工智能学科有一个整体的认识，掌握计算机软硬件的基础知识，计算机求解问题的基本方法以及人工智能的基本知识，以培养学生的信息素养和计算思维能力，运用计算机解决实际问题的能力，进一步提高学生对人工智能的整体认知和应用水平。
一、课程目标通过本课程学习，使学生了解计算机发展趋势，认识计算机在现代社会中的地位和作用，理解计算思维的概念、本质及应用，掌握计算机的基本工作原理，掌握人工智能学科的基本知识，熟悉计算机求解问题的基本方法，熟悉典型的计算机操作环境及工作平台，具备使用常用软件工具处理日常事务的能力。
该课程应培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力，并为学生学习计算机的后续课程打下坚实的基础。
二、课程内容、要求及学时分配主要教学内容5第5章大数据与云计算1）理解大数据的特点。
2）了解大数据对于科学研究和思维方式的影响。
3）理解大数据应用案例。
4）理解云计算的概念。
5）了解云计算的关键技术。
6）理解云计算的应用。
26 第6章计算机求解问题基础—算法1）理解算法的概念。
2）了解如何设计算法。
3）掌握算法的主要描述工具。
4）掌握枚举算法的基本原理。
5）掌握递推算法的基本原理。
6）了解递归算法的基本原理。
7）熟练运用枚举算法和递推算法解决实际问题。
8）理解冒泡排序、选择排序算法。
67第7章人工智能概述1）了解智能、人工智能的概念；2）了解人工智能的发展历程；3）理解图灵测试的基本原理；4）了解人工智能当前主要的应用领域；5）理解人工智能+的概念；48第8章搜索与博弈1）理解人工智能搜索的本质：2）掌握状态空间表示法；3）了解深度优先、宽度优先搜索的基本原理4）理解博弈的相关概念5）掌握极大极小过程的基本原理49第9章机器学习1）了解机器学习的概念、发展历程；2）理解机器学习的分类及依据；3）理解学习系统的基本模型；4）掌握常见的距离及相似度度量方法；5）掌握决策树ID3算法的原理与步骤；6）掌握k-means算法的原理与步骤；5合计32三、师资队伍课程负责人：具有计算机专业相关的硕士学位或副教授以上职称的教师。
课程标准
四、课程内容（一）、必修课程模块1：数据与计算信息技术与社会的交互融合引发了数据量的迅猛增长，数据对社会生产和人们生活的影响日益凸显。
本模块针对数据（包括大数据）在信息社会中的重要价值，分析数据与信息的关系，强调数据处理的基本方法与技能，发展学生利用信息技术解决问题的能力。
本模块是信息技术课程后续学习的基础。
通过本模块的学习，学生能认识到数据在信息社会中的重要价值，合理处理与应用数据，掌握算法与程序设计的基本知识，根据需要运用数学化工具解决生活与学习中的问题，认识到人工智能在信息社会中越来越重要的促进作用，逐步成为信息社会的积极参与者。
本模块包括“数据与信息”“数据处理与应用”“算法与程序实现”三部分内容。
[内容要求]1.1在具体的感知数据与信息的基础上，描述数据与信息特征，知道数据编码的基本方式。
1.2在运用数字化工具的学习活动中，理解数据、信息与知识的相互关系，认识数据对人们日常生活的影响。
1.3针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。
1.4通过典型的应用实例，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。
1.5根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告，理解对数据进行保护的意义。
1.6从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。
1.7掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。
通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试与运行的方法。
1.8通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。
[教学提示]在本模块的教学中，教师可通过项目活动创设问题情境，引导学生在解决问题的过程中感受信息技术对人们日常生活的影响，帮助他们探究数据与计算的知识，提高利用信息技术解决问题的能力，发展计算思维。
（1）、借助数字化学习环境，引导学生体验数字化学习与创新活动，通过整合其他学科的学习任务，帮助学生学会运用数字化工具（如移动终端、开源硬件、网络学习平台、编程软件、应用软件等）表达思想、建构知识。
新修订高中信息技术课标培训《以计算思维为导向的算法初步教学》
（2）在案例分析的过程中，使学生掌握抽象、界定、量化、建立数学模 型、算法设计、自动计算和结论分析等的基本方法，通过合作学习和自主探 究，形成解决问题的方案。
（3）在问题的解决过程中使学生理解“回溯”解决问题的方式，从计算 思维的角度认识算法。
目标与方法
3念和原理
1.回溯的概念
它是搜索算法中的一种控制策略。 基本思想 是：为了求得问题的解，先选择某一种可能情况 向前探索，在探索过程中，一旦发现原来的选择
01迷宫问题
110010 110110 010111
是错误的，就退回一步重新选择，继续向前探索， 1 1 0 1 0 1
如此反复进行，直至得到解或证明无解。
学科核心素养 内容标准 学业要求
了解算法的概念、基本要求和基本特征，能 够分析、描述实际问题，能够利用自然语言、 伪代码、流程图等形式描述算法，并利用符号 语言将其形式化；掌握贪心、分治 、动态规划、 回溯等常见算法及其编程应用。
目标与方法
2. 教学目标的设定
目标设定结果
（1）通过案例分析使学生进一步体会算法及其重要性。
011111
概念和原理
2.解决问题的思路和原理 从具体问题入手，分析问
题、建立数学模型，将其形式 化，最后用计算机语言编程解 决。一般可以通过计算思维的 五个环节来处理算法问题：
抽象并界定问题
从事实中抽象出需要解决的问题。
量化或结构化
转换成计算机可处理的方式。
建立模型
解决问题的计算方法、描述或公式。
少种摆法？
实施与过程
2.抽象并界定问题 抽象指从具体事物中抽取出属于本
学科本质的内容，去掉个别、背景及其 他与学科研究无关的东西。抽象可以从 解答问题出发，通过对各种经验事实的 比较，分析，排除那些无关紧要的因素， 提取研究对象的重要特征。抽象过程概 括为：分离—提纯—简略。
【2024版】中小学信息技术课程标准2022
可编辑修改精选全文完整版中小学信息技术课程标准2022一、指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的教育方针，遵循教育教学规律，落实立德树人根本任务，发展素质教育。
以人民为中心，扎根中国大地办教育。
坚持德育为先，提升智育水平，加强体育美育，落实劳动教育。
反映时代特征，努力构建具有中国特色、世界水准的义务教育课程体系。
聚焦中国学生发展核心素养，培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力，引导学生明确人生发展方向，成长为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。
二、修订原则(一)坚持目标导向认真学习领会习近平总书记关于教育的重要论述，全面落实有理想、有本领、有担当的时代新人培养要求，确立课程修订的根本遵循。
准确理解和把握党中央、国务院关于教育改革的各项要求，全面落实习近平新时代中国特色社会主义思想，将社会主义先进文化、革命文化、中华优秀传统文化、国家安全、生命安全与健康等重大主题教育有机融入课程，增强课程思想性。
(二)坚持问题导向全面梳理课程改革的困难与问题，明确修订重点和任务，注重对实际问题的有效回应。
遵循学生身心发展规律，加强一体化设置，促进学段衔接，提升课程科学性和系统性。
进一步精选对学生终身发展有价值的课程内容，减负提质。
细化育人目标，明确实施要求，增强课程指导性和可操作性。
(三)坚持创新导向既注重继承我国课程建设的成功经验，也充分借鉴国际先进教育理念，进一步深化课程改革。
强化课程综合性和实践性，推动育人方式变革，着力发展学生核心素养。
凸显学生主体地位，关注学生个性前言化、多样化的学习和发展需求，增强课程适宜性。
坚持与时俱进，反映经济社会发展新变化、科学技术进步新成果，更新课程内容，体现课程时代性。
三、主要变化(一) 关于课程方案一是完善了培养目标。
全面落实习近平总书记关于培养担当民族复兴大任时代新人的要求，结合义务教育性质及课程定位，从有理想、有本领、有担当三个方面，明确义务教育阶段时代新人培养的具体要求。
计算思维课程标准
计算思维课程标准
计算思维是一种以解决问题为导向的思维方式，它强调将计算机科学的基本概念和技术应用于实际问题中，帮助人们更好地理解和解决实际问题。
以下是一些计算思维课程的标准：
1. **教学目标**：计算思维课程的教学目标应该是以培养学生解决问题的能力为主，通过学习计算机科学的基本概念和技术，让学生掌握计算思维的方法和技能，并能够应用于实际问题中。
2. **教学内容**：计算思维课程的教学内容应该包括计算机科学的基本概念和技术，如算法、数据结构、程序设计、计算机网络、人工智能等，同时也应该包括计算机科学的历史和发展趋势。
3. **教学方法**：计算思维课程的教学方法应该注重实践和应用，让学生通过实际操作和编程实践来掌握计算思维的方法和技能，同时也应该注重理论联系实际，让学生能够将所学的知识应用于实际问题中。
4. **课程评估**：计算思维课程的评估应该注重学生的实践能力和应用能力，同时也应该注重学生的理论水平和思维能力。
5. **课程资源**：计算思维课程的资源应该包括教材、案例、实验、视频、网络资源等，同时也应该注重资源的更新和维护，以保证课程的质量和效果。
以上是计算思维课程的一些基本标准，具体的课程标准可能会因课程的目标、教学内容、教学方法等因素而有所不同。
信息技术课程标准核心素养计算思维解读
信息技术课程标准核心素养计算思维解读全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：信息技术课程标准核心素养是指在信息技术教育中应当培养和发展的学生的基本素质和能力。
而计算思维作为其中的一项重要要素，是信息技术课程中的核心内容之一。
计算思维是信息技术课程中的基本概念和核心素养，是指一种依靠计算机思维和技术解决问题的能力和方法。
计算思维和传统的数学思维有所不同，它强调通过应用计算机科学的原理和逻辑思维来解决问题，不仅是简单的计算，更注重的是如何用计算机科学的方法来解决实际问题。
计算思维强调的是对问题的分析、建模和解决方法的实践，而不是单纯的计算或编程。
它要求学生掌握计算机科学的基本概念和逻辑思维，能够运用这些知识和技能来解决现实生活中的问题。
计算思维在信息技术课程中的应用非常广泛，不仅仅是在编程课程中，在其他各个领域都需要运用计算思维。
在网络安全领域，学生需要通过计算思维来分析和解决网络安全问题；在数据分析领域，学生需要运用计算思维来处理和分析大量的数据；在人工智能领域，学生需要通过计算思维来设计和实现各种智能算法等等。
计算思维在信息技术课程中的重要性不言而喻，它不仅能提高学生的问题解决能力和创新能力，还能够培养学生的逻辑思维和抽象思维能力。
通过学习计算思维，学生能够更好地理解和应用信息技术知识，提高信息技术应用的能力和水平。
信息技术课程标准核心素养中的计算思维要求学生具备以下几方面的能力：1. 问题分析能力。
学生需要能够通过计算思维来分析和解决实际生活中的各种问题，包括技术问题、管理问题等。
他们需要通过对问题的分析和拆解，找到问题的关键因素和解决方法。
2. 模型建立能力。
学生需要能够通过计算思维来建立各种模型来描述和解决问题。
他们需要了解各种问题的内在关系和规律，然后通过建立模型来描述这些关系和规律。
3. 解决方法实施能力。
学生需要能够通过计算思维来设计和实施各种解决问题的方法。
他们需要掌握各种计算机科学的方法和技术，能够灵活运用这些方法和技术来解决不同类型的问题。
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《计算思维与人工智能基础》课程标准
“计算思维与人工智能基础”是高校计算机基础教育的第一门公共基础必修课，在培养学生的计算思维水平以及人工智能基础理论方面具有基础性和先导性的重要作用，适用于非计算机专业学生。
该课程主要讲述计算机与计算思维、互联网与物联网、计算机求解问题基础、人工智能基础和计算问题案例。
通过该课程的学习，使学生对计算思维和人工智能学科有一个整体的认识，掌握计算机软硬件的基础知识，计算机求解问题的基本方法以及人工智能的基本知识，以培养学生的信息素养和计算思维能力，运用计算机解决实际问题的能力，进一步提高学生对人工智能的整体认知和应用水平。
一、课程目标
通过本课程学习，使学生了解计算机发展趋势，认识计算机在现代社会中的地位和作用，理解计算思维的概念、本质及应用，掌握计算机的基本工作原理，掌握人工智能学科的基本知识，熟悉计算机求解问题的基本方法，熟悉典型的计算机操作环境及工作平台，具备使用常用软件工具处理日常事务的能力。
该课程应培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力，并为学生学习计算机的后续课程打下坚实的基础。
二、课程内容、要求及学时分配
三、师资队伍
课程负责人：具有计算机专业相关的硕士学位或副教授以上职称的教师。
主讲教师配置要求：具有计算机相关专业硕士学位或受聘计算机相关学科中级及以上职称。
四、教材及教学参考
1. 建议教材
2.参考书
五、教学组织
1．教学构思、教学设计、教学手段
针对本课程的特点和教学目标，进行合理的教学设计，结合计算思维能力培养，优化教学内容，改革教学方法，体现以学生为主体、以教师为主导的教育理念。
采用启发式教学、案例式教学、研讨式教学等多种教学方法，调动学生学习积极性，提高课程教学质量。
课程采用线上线下结合的授课模式。
2．课程服务
授课教师除了组织课堂研讨外，周末为学生提供答疑服务。
按照教学进度布置课外作业，教师对每次作业批改量达到1/3，并及时对作业进行讲评。
六、课程考核
本课程考核分为过程考核和期末考试相结合的考核方式。
本课程最终成绩由平时成绩(占50%)和期末考试成绩(占50%)按比例合成，成绩采用百分制。
平时成绩主要包含课堂考勤，线上章节测试，课堂测试等，期末考试采用上机考试的方式。
七、说明
1.本课程标准适用于非计算机专业学生第一学期学习。
2.本课程参考江苏省计算机等级考试大纲要求，全国计算机等级考试大纲要求进行教学。