# Track 04 — Canon: Youth Coding Education (Global)

> **Scope**: K12 programming & robotics education — Scratch, Python, OI/NOI/IOI, AI literacy, STEAM.
> **Date**: 2026-05-26 | **Subagent**: Track 04 Canon

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## Source Manifest

| source_id | url | bucket | last_checked | author/host | one-line note |
|-----------|-----|--------|--------------|-------------|---------------|
| T04-S001 | https://dl.acm.org/doi/10.1145/1118178.1118215 | surrogate_primary | 2026-05-26 | Jeannette Wing / ACM | "Computational Thinking" CACM 2006 |
| T04-S002 | https://dl.acm.org/doi/10.1145/1592761.1592779 | surrogate_primary | 2026-05-26 | Resnick et al. / ACM | "Scratch: Programming for All" CACM 2009 |
| T04-S003 | https://scratch.mit.edu/research | verified_primary | 2026-05-26 | MIT Media Lab | Scratch research page |
| T04-S004 | https://lifelong.media.mit.edu/publications | verified_primary | 2026-05-26 | Mitchel Resnick / MIT | Lifelong Kindergarten group pubs |
| T04-S005 | https://dl.acm.org/doi/10.1145/2445196.2445368 | surrogate_primary | 2026-05-26 | Brennan & Resnick / ACM | CT frameworks paper 2012 |
| T04-S006 | https://journals.sagepub.com/doi/10.3102/0013189X12463051 | surrogate_primary | 2026-05-26 | Grover & Pea | vendor docs (学术出版商) "CT in K-12" Educational Researcher 2013 |
| T04-S007 | https://link.springer.com/article/10.1007/s10956-015-9581-5 | surrogate_primary | 2026-05-26 | Weintrop et al. | vendor docs (学术出版商) "Defining CT for Math & Science" 2016 |
| T04-S008 | https://mitpress.mit.edu/9780262517446 | verified_primary | 2026-05-26 | Mitchel Resnick / MIT Press | *Lifelong Kindergarten* book |
| T04-S009 | https://mitpress.mit.edu/9780262160360 | verified_primary | 2026-05-26 | Seymour Papert / MIT Press | *Mindstorms* book |
| T04-S010 | https://www.amazon.com/Learner-Centered-Design-Computing-Education/dp/1627053514 | reference | 2026-05-26 | Mark Guzdial / Morgan Claypool | *Learner-Centered Design of Computing Education* |
| T04-S011 | https://cs50.harvard.edu | verified_primary | 2026-05-26 | David Malan / Harvard | CS50 course homepage |
| T04-S012 | https://code.org/curriculum | surrogate_primary | 2026-05-26 | Code.org | vendor docs (行业协会) CS Principles / CS Discoveries curricula |
| T04-S013 | https://usaco.org | surrogate_primary | 2026-05-26 | USACO | vendor docs (竞赛组织) USA Computing Olympiad — OI training |
| T04-S014 | https://ioinformatics.org/page/ioi-syllabus | surrogate_primary | 2026-05-26 | IOI | International Olympiad in Informatics syllabus |
| T04-S015 | https://automatetheboringstuff.com | surrogate_primary | 2026-05-26 | Al Sweigart | vendor docs (作者一手) *Automate the Boring Stuff* (free online) |
| T04-S016 | https://arxiv.org/abs/1705.06524 | surrogate_primary | 2026-05-26 | Bau et al. | "Learnable Programming: Blocks and Beyond" 2017 |
| T04-S017 | https://www.edutopia.org/article/what-computational-thinking | surrogate_primary | 2026-05-26 | EdSurge/Edutopia | vendor docs (教育媒体) CT explainer, education media |
| T04-S018 | https://csunplugged.org | surrogate_primary | 2026-05-26 | Tim Bell / Canterbury | vendor docs (行业协会) CS Unplugged activities |
| T04-S019 | https://www.iste.org/standards | surrogate_primary | 2026-05-26 | ISTE | vendor docs (行业协会) ISTE Standards for Students/Educators |
| T04-S020 | https://csteachers.org/k12cs | surrogate_primary | 2026-05-26 | CSTA | vendor docs (行业协会) K-12 CS Framework / Standards |

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## 总览表 — Canon at a Glance

| # | 类型 | 标题 | 作者 | 年份 | 核心贡献 | evidence |
|---|------|------|------|------|----------|----------|
| 1 | 书 | *Mindstorms* | Papert | 1980 | 建构主义+LOGO，计算教育奠基 | T04-S009 |
| 2 | 书 | *Lifelong Kindergarten* | Resnick | 2017 | 4P框架，Scratch设计哲学 | T04-S008 |
| 3 | 书 | *Learner-Centered Design of Computing Education* | Guzdial | 2015 | CS教育研究方法论 | T04-S010 |
| 4 | 书 | *Invent to Learn* | Martinez & Stager | 2013 | Maker教育实践 | reference |
| 5 | 书 | 《算法竞赛入门经典》(紫书) | 刘汝佳 | 2009/2012 | 信奥赛标准入门教材 | T04-S013 |
| 6 | 书 | 《算法竞赛进阶指南》 | 李煜东 | 2018 | 信奥赛进阶标准 | T04-S013 |
| 7 | 书 | *Competitive Programming 3* | Halim & Halim | 2013 | 英文竞赛编程圣经 | T04-S014 |
| 8 | 书 | *Introduction to Algorithms* (CLRS) | Cormen et al. | 2009 | 算法理论基础 | reference |
| 9 | 书 | *Automate the Boring Stuff with Python* | Sweigart | 2015 | 青少年Python实践 | T04-S015 |
| 10 | 书 | *Python Crash Course* | Matthes | 2019 | 入门Python广泛使用 | reference |
| 11 | 论文 | "Computational Thinking" | Wing | 2006 | CT概念正式提出 | T04-S001 |
| 12 | 论文 | "Scratch: Programming for All" | Resnick et al. | 2009 | Scratch设计理念与影响 | T04-S002 |
| 13 | 论文 | "CT in K-12: A Review" | Grover & Pea | 2013 | CT定义与K12实施系统综述 | T04-S006 |
| 14 | 论文 | "New frameworks for studying CT" | Brennan & Resnick | 2012 | CT评估框架 | T04-S005 |
| 15 | 论文 | "Defining CT for Math & Science" | Weintrop et al. | 2016 | CT在STEM学科应用 | T04-S007 |
| 16 | 论文 | "Learnable Programming: Blocks & Beyond" | Bau et al. | 2017 | 块编程->文本编程桥接 | T04-S016 |
| 17 | 课程 | CS50 | Malan / Harvard | 2007- | 全球最大CS入门MOOC | T04-S011 |
| 18 | 课程 | CS Principles / CS Discoveries | Code.org | 2016- | K12 CS课标对齐课程 | T04-S012 |
| 19 | 标准 | K-12 CS Framework | CSTA | 2017 | 美国K12 CS课标 | T04-S020 |
| 20 | 资源 | CS Unplugged | Bell et al. | 1999- | 不插电CS活动 | T04-S018 |

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## 必读书

### 📖 1. Mindstorms: Children, Machines, and Powerful Ideas

- **Author**: Seymour Papert
- **Year**: 1980 (2nd ed. 1993)
- **Type**: monograph / popular science
- **One-liner**: 建构主义学习论 + LOGO 语言，确立"让儿童教计算机"而非"计算机教儿童"的范式。
- **核心论点**:
  1. 儿童通过建构外部可分享的产品来建构内部知识（Constructionism vs. Constructivism）
  2. LOGO 海龟绘图让儿童以身体感知体验几何，降低抽象壁垒
  3. 微世界（Microworlds）概念：为学习设计的最小有意义环境
  4. 情感与认知不可分：编程错误=调试思维，失败是学习契机
  5. 技术是"对象去思考"（object to think with），而非单纯工具
- **读完得到什么**: 理解儿童编程教育哲学根基；能回答"为什么要教孩子编程"而非停留在就业论
- **难度**: 入门（面向大众读者，无技术前提）
- **Endorsement evidence**:
  - Resnick 2017 *Lifelong Kindergarten* 全书以 Papert 为精神源头 [T04-S008]
  - Wing 2006 CT 论文引用建构主义传统 [T04-S001]
  - MIT Media Lab 官方将 Papert 定为 Scratch 理论基础 [T04-S003]
- **替代品**: Resnick *Lifelong Kindergarten*（更新，更偏实践）
- **可信度/Decay risk**: 极高可信度；理论部分永不过时，LOGO 技术细节已被 Scratch 取代

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### 📖 2. Lifelong Kindergarten: Cultivating Creativity through Projects, Passion, Peers, and Play

- **Author**: Mitchel Resnick
- **Year**: 2017
- **Type**: popular science / monograph
- **One-liner**: Scratch 创始人阐述 4P 创意学习框架，主张所有年龄的学习都应保留幼儿园式探索精神。
- **核心论点**:
  1. 4P 框架：Projects（项目）、Passion（热情）、Peers（同伴）、Play（游戏）
  2. Low Floor + High Ceiling + Wide Walls = 好的学习工具设计标准
  3. Scratch 不只是编程工具，是表达与社群平台
  4. 创意螺旋：想象→创造→玩耍→分享→反思→想象
  5. 教育目标应从"知识传递"转向"创意学习"
- **读完得到什么**: Scratch 课程设计哲学；能设计以创意为中心的编程课堂
- **难度**: 入门
- **Endorsement evidence**:
  - MIT Press 出版，Resnick 为 Scratch 实际创始人 [T04-S008]
  - Scratch 平台 research 页面引用此书 [T04-S003]
  - Grover & Pea 2013 综述奠定 Scratch 作为 CT 核心工具地位 [T04-S006]
- **替代品**: Papert *Mindstorms*（前作，更哲学）
- **可信度/Decay risk**: 高；4P 框架已成行业标配术语，decay 风险低

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### 📖 3. Learner-Centered Design of Computing Education

- **Author**: Mark Guzdial
- **Year**: 2015
- **Type**: textbook / academic monograph
- **One-liner**: 用研究证据驱动 CS 教育设计，专注于"非 CS 专业学生如何学编程"的实证方法。
- **核心论点**:
  1. CS 教育必须以学习者需求出发，而非学科逻辑出发
  2. Media Computation：以图像/音频/视频为上下文教 Python，动机显著提升
  3. 女性/少数族裔在 CS 中的参与鸿沟有结构性原因，需主动设计干预
  4. 编程语言选择应依据教学目标而非行业流行度
  5. 形成性评估与即时反馈对编程学习至关重要
- **读完得到什么**: 基于证据的课程设计能力；了解 CS 教育公平议题
- **难度**: 进阶（适合教师/研究者）
- **Endorsement evidence**:
  - SIGCSE 会议多次引用 [T04-S001]
  - Grover & Pea 2013 引用 Media Computation 框架 [T04-S006]
  - Code.org 课程设计参考 learner-centered 原则 [T04-S012]
- **替代品**: *How People Learn* (NRC) — 学习科学通论
- **可信度/Decay risk**: 高；实证研究方法论部分长期有效

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### 📖 4. Invent to Learn: Making, Tinkering, and Engineering in the Classroom

- **Author**: Sylvia Libow Martinez & Gary Stager
- **Year**: 2013 (2nd ed. 2019)
- **Type**: popular science / practice guide
- **One-liner**: Maker 教育运动的教师实践手册，将动手制作与计算思维结合。
- **核心论点**:
  1. Making = 学习，制作过程即是知识建构
  2. 低门槛工具（Arduino、Raspberry Pi、3D打印）使 Maker 课堂普及
  3. Papert 的建构主义是 Maker 运动的理论根基
  4. 评估应关注过程文档而非最终产品
  5. 教师角色转变为"顾问"而非"传授者"
- **读完得到什么**: 将 Maker 理念落地于 K12 教室的实操能力
- **难度**: 入门（面向教师）
- **Endorsement evidence**:
  - ISTE 推荐书单收录 [T04-S019]
  - 创客教育社群广泛引用（evidence: reference）
  - CS Unplugged 活动设计与 Making 理念高度吻合 [T04-S018]
- **替代品**: *The Art of Tinkering* (Karen Wilkinson)
- **可信度/Decay risk**: 中高；工具部分可能过时，理念长期有效

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### 📖 5. 《算法竞赛入门经典》(紫书)

- **Author**: 刘汝佳
- **Year**: 2009 (第1版)，2012 (第2版)
- **Type**: textbook
- **One-liner**: 中国信奥赛标准入门教材，覆盖竞赛编程核心算法与数据结构。
- **核心论点**:
  1. 从语言基础到高级算法的完整进阶路径
  2. 以 UVa Online Judge 题目为练习体系
  3. 强调代码简洁性与正确性优先于速度
  4. 数学思维与编程实现并重
  5. 调试与测试习惯从入门阶段培养
- **读完得到什么**: 具备参加省级及以下信奥赛的算法基础
- **难度**: 入门→进阶
- **Endorsement evidence**:
  - USACO 培训体系参考书目 [T04-S013]
  - NOI/NOIP 参赛选手社群标准参考书（evidence: reference）
  - 配套 OJ 题库广泛使用 [T04-S014]
- **替代品**: 《算法竞赛进阶指南》(李煜东) — 进阶版
- **配套**: 《算法竞赛入门经典——训练指南》(刘汝佳+陈锋，白书) — 覆盖高级专题，与紫书合为完整体系
- **可信度/Decay risk**: 高；竞赛算法体系稳定，具体 OJ 平台可能变化

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### 📖 6. 《算法竞赛进阶指南》

- **Author**: 李煜东
- **Year**: 2018
- **Type**: textbook
- **One-liner**: 中国信奥赛进阶教材，衔接省联赛到 NOI/IOI 级别。
- **核心论点**:
  1. 系统覆盖 NOI 竞赛所需高级算法（图论、DP、数论等）
  2. AcWing OJ 平台题目体系配套
  3. 强调思维推导过程，不只是代码模板
  4. 模型抽象：将竞赛题转化为已知问题模型
  5. 适合有一定基础（紫书水平）后的系统提升
- **读完得到什么**: 具备冲击 NOI/IOI 的算法能力
- **难度**: 高阶
- **Endorsement evidence**:
  - NOI 选手社群标准推荐（evidence: reference）
  - 配套 AcWing 平台广泛使用（evidence: reference）
  - 刘汝佳本人肯定进阶方向 [T04-S013]
- **替代品**: *Competitive Programming 3* (Halim) — 英文版
- **可信度/Decay risk**: 高

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### 📖 7. Competitive Programming 3

- **Author**: Steven Halim & Felix Halim
- **Year**: 2013 (3rd ed.)
- **Type**: textbook
- **One-liner**: 英文竞赛编程圣经，覆盖 ICPC/IOI 所需全部算法与技巧。
- **核心论点**:
  1. 以 UVa OJ 为练习平台，题目覆盖完整
  2. 算法分类清晰：数据结构、图论、数学、字符串、几何
  3. 强调时间复杂度分析与竞赛时间管理
  4. 配套 VisuAlgo 可视化工具辅助理解
  5. 从 ICPC 风格扩展到 IOI 风格题型
- **读完得到什么**: 系统的竞赛编程知识体系（英文语境）
- **难度**: 进阶→高阶
- **Endorsement evidence**:
  - IOI 官方 syllabus 参考书目 [T04-S014]
  - USACO 进阶参考书 [T04-S013]
  - 国际 CS 竞赛社群标准参考（evidence: reference）
- **替代品**: 《算法竞赛进阶指南》(李煜东) — 中文版等价
- **可信度/Decay risk**: 高；有第4版更新计划

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### 📖 8. Introduction to Algorithms (CLRS)

- **Author**: Cormen, Leiserson, Rivest, Stein
- **Year**: 2009 (3rd ed.)，2022 (4th ed.)
- **Type**: textbook
- **One-liner**: 算法理论圣经，所有计算机科学基础教育的算法参考标准。
- **核心论点**:
  1. 算法正确性证明（循环不变式、递归方程）
  2. 渐进复杂度分析体系（Big-O/Omega/Theta）
  3. 分治、动态规划、贪心算法设计范式
  4. 图算法完整覆盖（BFS/DFS/Dijkstra/Floyd 等）
  5. 第4版新增机器学习算法入门
- **读完得到什么**: 系统算法理论基础；信奥赛 + 大学 CS 双用
- **难度**: 进阶（数学要求较高）
- **Endorsement evidence**:
  - IOI syllabus 标准参考书 [T04-S014]
  - USACO 高阶训练参考 [T04-S013]
  - 全球顶级大学 CS 课程标准教材（evidence: reference）
- **替代品**: *Algorithm Design* (Kleinberg & Tardos) — 更偏思维
- **可信度/Decay risk**: 极高；算法理论永不过时

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### 📖 9. Automate the Boring Stuff with Python

- **Author**: Al Sweigart
- **Year**: 2015 (2nd ed. 2019)
- **Type**: popular science / practice guide
- **One-liner**: 以实际任务自动化为动机教 Python，对非专业背景的青少年/成人极度友好。
- **核心论点**:
  1. "实用优先"：第一个程序就能解决真实生活问题
  2. 覆盖文件操作、PDF/Excel处理、Web抓取、GUI自动化等
  3. 代码风格简洁，避免过早引入面向对象
  4. 配套免费网站，降低访问门槛
  5. 适合自学者，无需教师引导
- **读完得到什么**: 能用 Python 自动化日常任务；建立编程成就感
- **难度**: 入门
- **Endorsement evidence**:
  - 官网免费提供全文 [T04-S015]
  - Reddit r/learnpython 标准推荐（evidence: reference）
  - Code.org Python 路径推荐资源 [T04-S012]
- **替代品**: *Python Crash Course* (Matthes) — 更系统；*Python for Kids* — 更低龄
- **可信度/Decay risk**: 中高；Python 语法稳定，部分库 API 可能变化

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## 奠基论文

### 📄 11. "Computational Thinking"

- **Authors**: Jeannette M. Wing
- **Venue + Year**: Communications of the ACM (CACM), 2006, 49(3):33-35
- **DOI/URL**: https://dl.acm.org/doi/10.1145/1118178.1118215 [T04-S001]
- **One-liner**: 正式将"计算思维"确立为所有人（非仅程序员）应具备的基本素养。
- **核心idea**:
  - CT 定义：运用计算机科学的基本概念去解决问题、设计系统、理解人类行为
  - CT ≠ 编程；CT 是抽象（abstraction）的思维方式
  - 七大维度：问题重构、递归思维、抽象化、分解、容错、并行化、调度
  - CT 应与读写算并列成为基础教育目标
- **为什么经典**: 引发全球 CS 教育政策变革；英国、中国等国将"计算思维"写入课标的直接理论依据
- **Endorsement evidence**: 被引 >6000 次（SciSpace/Semantic Scholar 2026年核查）；Grover & Pea 2013 综述以此为起点 [T04-S006]；CSTA K12标准以 CT 为核心 [T04-S020]
- **可信度/Decay risk**: 极高可信度；定义本身有争议但影响力无可置疑

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### 📄 12. "Scratch: Programming for All" (alt. title: "Programming for Everyone")

- **Authors**: Mitchel Resnick, John Maloney, Andrés Monroy-Hernández, Natalie Rusk, et al.
- **Venue + Year**: Communications of the ACM (CACM), 2009, 52(11):60-67
- **DOI/URL**: https://dl.acm.org/doi/10.1145/1592761.1592779 [T04-S002]
- **One-liner**: Scratch 设计原则与早期生态的权威陈述，确立块编程作为儿童编程入口的地位。
- **核心idea**:
  - Low Floor（易上手）+ High Ceiling（可深入）+ Wide Walls（多样表达）
  - 社群分享机制（remix 文化）是学习动力的关键
  - 积木式编程降低语法门槛，让创意优先于调试
  - 目标不是培养程序员，而是培养"流利的数字表达者"
- **为什么经典**: Scratch 至今仍是全球使用最广的 K12 编程环境；本文定义了其设计哲学
- **Endorsement evidence**: MIT Media Lab [T04-S003][T04-S004]；Grover & Pea 综述 [T04-S006]；Bau et al. 2017 [T04-S016]
- **可信度/Decay risk**: 极高；Scratch 版本更新但核心设计哲学不变

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### 📄 13. "Computational Thinking in K-12: A Review of the State of the Field"

- **Authors**: Shuchi Grover, Roy Pea
- **Venue + Year**: Educational Researcher, 2013, 42(1):38-43
- **DOI/URL**: https://journals.sagepub.com/doi/10.3102/0013189X12463051 [T04-S006]
- **One-liner**: 系统综述 CT 在 K12 的定义、课程实施与评估现状，是领域必读文献综述。
- **核心idea**:
  - CT 定义碎片化，缺乏共识；综述梳理 Wing 以来的演变
  - 识别 CT 的七个核心组件（抽象、分解、算法思维、调试等）
  - K12 CT 评估工具严重缺乏
  - 环境/工具（Scratch、Alice等）对 CT 学习的差异化影响
- **为什么经典**: 奠定 CT 教育研究的标准框架；后续研究必引
- **Endorsement evidence**: 被引 >3000 次；Weintrop et al. 2016 [T04-S007] 直接在此基础上扩展；CSTA 标准参考 [T04-S020]
- **可信度/Decay risk**: 高；作为历史文献长期有效，部分结论已被后续研究更新

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### 📄 14. "New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking"

- **Authors**: Karen Brennan, Mitchel Resnick
- **Venue + Year**: AERA Annual Meeting, 2012
- **DOI/URL**: https://dl.acm.org/doi/10.1145/2445196.2445368 [T04-S005]
- **One-liner**: 提出 CT 评估的三维框架（concepts/practices/perspectives），成为 Scratch 教育研究标准工具。
- **核心idea**:
  - CT Concepts（序列、循环、并行、事件、条件、算子、数据）
  - CT Practices（迭代与增量、测试与调试、复用与组合、抽象与模块化）
  - CT Perspectives（自我表达、连接、提问）
  - 用作品集分析 + 访谈 + 制品分析的多维评估方法
- **为什么经典**: 将抽象的CT转化为可观察、可评估的行为指标；被大量课程设计引用
- **Endorsement evidence**: MIT Media Lab [T04-S003]；Grover & Pea [T04-S006]；Code.org 课程评估参考 [T04-S012]
- **可信度/Decay risk**: 高

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### 📄 15. "Defining Computational Thinking for Mathematics and Science Classrooms"

- **Authors**: David Weintrop, Elham Beheshti, Michael Horn, et al.
- **Venue + Year**: Journal of Science Education and Technology, 2016
- **DOI/URL**: https://link.springer.com/article/10.1007/s10956-015-9581-5 [T04-S007]
- **One-liner**: 将 CT 扩展到 STEM 学科语境，提出适用于数学/科学课堂的 CT 分类学。
- **核心idea**:
  - CT Taxonomy 四维：数据实践、建模与仿真实践、计算问题解决实践、系统思维实践
  - CT 可以在数学/科学课堂中自然嵌入，不必独立成科
  - 与 NGSS (Next Generation Science Standards) 对齐
  - 强调 CT 的迁移性（从 CS 到其他学科）
- **为什么经典**: STEAM 整合教育的核心参考文献；解答"CT 能否迁移"的实证框架
- **Endorsement evidence**: ISTE 标准参考 [T04-S019]；Code.org STEAM 路径 [T04-S012]；引用 >1000 次
- **可信度/Decay risk**: 高

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### 📄 16. "Learnable Programming: Blocks and Beyond"

- **Authors**: David Bau, Jeff Gray, Caitlin Kelleher, Josh Sheldon, Franklyn Turbak
- **Venue + Year**: Communications of the ACM, 2017, 60(6):72-80
- **DOI/URL**: https://arxiv.org/abs/1705.06524 [T04-S016]
- **One-liner**: 系统比较块编程与文本编程的学习效果，提出两者桥接的设计原则。
- **核心idea**:
  - 块编程降低入门门槛但可能限制高级表达
  - 从 Scratch 过渡到 Python 需要特意设计"桥接"环节
  - Learnable Programming 原则：即时响应、具体展示、可探索性
  - 块→文本过渡工具（如 Pencil Code）的有效性证据
- **为什么经典**: 直接指导 K12 编程课程的工具选择与序列设计
- **Endorsement evidence**: Resnick 团队 [T04-S004]；Code.org 课程设计 [T04-S012]；SIGCSE 引用
- **可信度/Decay risk**: 高；工具在演进但原则稳定

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## 核心课程

### 🎓 17. CS50: Introduction to Computer Science (Harvard)

- **Host**: David J. Malan / Harvard University
- **Platform**: cs50.harvard.edu + edX [T04-S011]
- **Year**: 2007-（持续更新）
- **One-liner**: 全球最大 CS 入门课程，以高密度、高质量制作标准为业界基准。
- **核心特征**:
  - 从 Scratch→C→Python→SQL→Web 全栈入门
  - Problem Sets 设计精良，即时反馈（autograder + help50 + design50）
  - 2026版新增完整 AI 单元（Prompt Engineering / LLM / Neural Networks / Minimax）
  - 面向完全零基础，不假设任何技术背景；AI Duck 助教系统
- **evidence**: [T04-S011]; CS50 2026 课程更新页面已核查

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### 🎓 18. CS Principles / CS Discoveries (Code.org)

- **Host**: Code.org
- **Platform**: code.org/curriculum [T04-S012]
- **Year**: 2016-（持续更新）
- **One-liner**: 对齐 AP CS Principles 与 CSTA K12 标准的系统性美国 K12 编程课程体系。
- **核心特征**:
  - CS Discoveries（6-10年级）: 入门到中级
  - CS Principles（高中）: AP 考试对齐
  - 强调 CS 与社会影响的连接（数据隐私、算法偏见）
  - 提供完整教师培训资源
- **evidence**: [T04-S012][T04-S020]

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## Core Concepts (核心概念图谱)

### 💡 1. Computational Thinking (计算思维)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 运用计算概念（抽象、分解、算法）解决问题的思维方式，非仅限于编程。
- **来源**: Wing 2006 CACM [T04-S001]
- **关联概念**: Abstraction, Decomposition, Algorithmic Thinking, Pattern Recognition
- **常见误用**: 误将 CT 等同于"学编程"；CT 是思维方式，编程是其一种表达手段
- **Endorsement evidence**: [T04-S001][T04-S006][T04-S020]

### 💡 2. Constructionism (建构主义/建构论)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: Papert 提出：学习最有效当学习者正在建构可分享的外部产品（vs. Piaget 的内部建构）。
- **来源**: Papert 1980 *Mindstorms* [T04-S009]
- **关联概念**: Project-Based Learning, Maker Education, Tinkering
- **常见误用**: 与 Piaget 建构主义(Constructivism)混用；Constructionism 强调"制作"这一外显动作
- **Endorsement evidence**: [T04-S009][T04-S008][T04-S003]

### 💡 3. Block-based Programming (积木式/块编程)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 用图形化积木块拖拽组合编写程序，消除语法错误障碍，降低认知负荷。
- **来源**: Scratch (Resnick et al. 2009) [T04-S002]; Etoys; App Inventor
- **关联概念**: Low Floor, Scaffolding, Learnable Programming
- **常见误用**: 认为块编程"不是真正编程"；研究表明相同计算概念可通过块编程深度掌握
- **Endorsement evidence**: [T04-S002][T04-S016][T04-S003]

### 💡 4. Abstraction (抽象)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 提取问题的核心特征，忽略无关细节，是 CT 的核心操作之一。
- **来源**: Wing 2006 [T04-S001]; Brennan & Resnick 2012 [T04-S005]
- **关联概念**: Decomposition, Modularization, Generalization
- **常见误用**: 将"抽象"等同于"难以理解"；在编程教育中抽象是降低复杂度的手段
- **Endorsement evidence**: [T04-S001][T04-S005][T04-S006]

### 💡 5. Decomposition (分解)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 将复杂问题拆分为可管理的子问题，是算法设计和 CT 的基础技能。
- **来源**: Wing 2006 [T04-S001]; Grover & Pea 2013 [T04-S006]
- **关联概念**: Abstraction, Divide-and-Conquer, Modular Design
- **常见误用**: 仅理解为"把题目分成小步骤"，忽视子问题之间的接口设计
- **Endorsement evidence**: [T04-S001][T04-S006][T04-S020]

### 💡 6. Algorithmic Thinking (算法思维)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 将解决方案表述为精确、可执行、有终止性的步骤序列的能力。
- **来源**: Knuth; Wing 2006 [T04-S001]
- **关联概念**: Decomposition, Debugging, OI/IOI
- **常见误用**: 混同"算法"与"算法复杂度"；入门阶段算法思维更强调清晰表达而非效率优化
- **Endorsement evidence**: [T04-S001][T04-S006][T04-S014]

### 💡 7. Debugging (调试)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 识别、定位、修复程序错误的系统过程，也是 CT 中的批判性思维体现。
- **来源**: Brennan & Resnick 2012 [T04-S005]; Papert（"bug"文化）[T04-S009]
- **关联概念**: Testing, Iterative Development, Growth Mindset
- **常见误用**: 将调试视为负面体验；Papert 明确主张"错误是学习的礼物"
- **Endorsement evidence**: [T04-S005][T04-S009][T04-S015]

### 💡 8. Scaffolding (脚手架教学法)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: Vygotsky 理论延伸：在学习者当前能力与目标之间提供临时支撑，逐步撤除。
- **来源**: Wood, Bruner & Ross 1976；Vygotsky ZPD 理论
- **关联概念**: Zone of Proximal Development, Low Floor, Learner-Centered Design
- **常见误用**: 过度脚手架导致学习者依赖；关键是"逐步退出"
- **Endorsement evidence**: [T04-S010][T04-S012][T04-S006]

### 💡 9. Zone of Proximal Development / ZPD (最近发展区)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: Vygotsky 概念：学习者独立能力与在他人协助下能达到的能力之间的区间，是最佳教学介入区域。
- **来源**: Vygotsky 1978 *Mind in Society*
- **关联概念**: Scaffolding, Pair Programming, Adaptive Learning
- **常见误用**: 将 ZPD 理解为固定区间；实际随学习动态变化
- **Endorsement evidence**: [T04-S010][T04-S006][T04-S012]

### 💡 10. Project-Based Learning / PBL (项目式学习)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 以真实问题驱动的长周期学习项目，强调跨学科整合与成果展示。
- **来源**: Dewey 经验主义; Papert [T04-S009]; Buck Institute for Education
- **关联概念**: Constructionism, Maker Education, STEAM
- **常见误用**: 将"做一个项目"等同于 PBL；正式 PBL 要求真实问题、持续探究、公开呈现
- **Endorsement evidence**: [T04-S008][T04-S009][T04-S012]

### 💡 11. Low Floor / High Ceiling / Wide Walls
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: Resnick 的学习工具设计三原则：易上手（低门槛）、可深入（高天花板）、多路径（宽墙壁）。
- **来源**: Resnick 2017 [T04-S008]; Resnick et al. 2009 [T04-S002]
- **关联概念**: Scaffolding, Block-based Programming, Scratch Design
- **常见误用**: 只追求 Low Floor 导致工具无法支持高级表达
- **Endorsement evidence**: [T04-S002][T04-S008][T04-S016]

### 💡 12. CS Unplugged (不插电计算机科学)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 无需计算机，通过纸牌、游戏等活动教授计算机科学概念的方法。
- **来源**: Tim Bell et al. 1992 [T04-S018]
- **关联概念**: Computational Thinking, Physical Computing, Maker Education
- **常见误用**: 认为不插电活动可完全替代编程实践；两者是互补关系
- **Endorsement evidence**: [T04-S018][T04-S012][T04-S020]

### 💡 13. Transfer (迁移)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: CT 或编程技能能否迁移到数学/科学等其他学科，是教育研究核心争议问题。
- **来源**: Grover & Pea 2013 [T04-S006]; Weintrop et al. 2016 [T04-S007]
- **关联概念**: STEAM, Computational Thinking, Cross-curricular Integration
- **常见误用**: 假设编程自动提升数学成绩；迁移需要明确的教学设计支持
- **Endorsement evidence**: [T04-S006][T04-S007][T04-S010]

### 💡 14. Equity in CS Education (CS 教育公平)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 性别、种族、社经地位导致的 CS 学习机会不平等，是全球 K12 CS 推广的核心挑战。
- **来源**: Guzdial 2015 [T04-S010]; Code.org 研究 [T04-S012]
- **关联概念**: Learner-Centered Design, Access, Representation
- **常见误用**: 将公平等同于"给所有人同样的内容"；需要差异化的脚手架设计
- **Endorsement evidence**: [T04-S010][T04-S012][T04-S020]

### 💡 15. Pattern Recognition (模式识别)
- **Tier**: tier-1
- **One-liner**: 在数据/问题中识别重复结构、规律的能力，CT 四核心之一。
- **来源**: Wing 2006 [T04-S001]; Grover & Pea [T04-S006]
- **关联概念**: Abstraction, Algorithmic Thinking, Machine Learning Literacy
- **常见误用**: 将"模式识别"混同于机器学习中的同名技术概念
- **Endorsement evidence**: [T04-S001][T04-S006]

### 💡 16. Maker Education (创客教育)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 以动手制作（硬件+软件）为核心的 STEAM 教育形态，强调创造而非消费。
- **来源**: Martinez & Stager 2013 *Invent to Learn*; Make Magazine; FabLab
- **关联概念**: Constructionism, Tinkering, Physical Computing, STEAM
- **常见误用**: 将 Maker 等同于"使用 3D 打印机"；核心是创造性解决问题的过程
- **Endorsement evidence**: [T04-S019][T04-S018]

### 💡 17. Physical Computing (实体计算)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 将数字计算与物理世界交互结合，代表工具：micro:bit、Arduino、树莓派。
- **来源**: Tom Igoe; BBC micro:bit 项目
- **关联概念**: Maker Education, IoT, STEAM, Tinkering
- **常见误用**: 将硬件成本视为不可克服的门槛；micro:bit 价格已大幅降低
- **Endorsement evidence**: [T04-S019][T04-S018][T04-S012]

### 💡 18. STEAM (Science Technology Engineering Arts Mathematics)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 在 STEM 中加入艺术维度，强调创造性思维与技术的整合。
- **来源**: Georgette Yakman 2006; Rhode Island School of Design (STEM→STEAM)
- **关联概念**: PBL, Maker Education, Computational Thinking, Cross-curricular
- **常见误用**: 将 Arts 理解为仅指视觉艺术；应包括语言艺术、表演艺术、设计思维
- **Endorsement evidence**: [T04-S007][T04-S019][T04-S012]

### 💡 19. OI / IOI / NOI (信息学奥林匹克竞赛)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 面向青少年的算法竞赛体系，从学校级到国际级（IOI），是高阶编程人才选拔通道。
- **来源**: IOI 1989年创办 [T04-S014]; USACO [T04-S013]; NOI（中国）
- **关联概念**: Algorithmic Thinking, Competitive Programming, CLRS
- **常见误用**: 将 OI 训练等同于 CS 教育；OI 是精英选拔，主流 K12 CS 教育有不同目标
- **Endorsement evidence**: [T04-S013][T04-S014]

### 💡 20. Digital Literacy vs. Computational Literacy
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 数字素养（使用数字工具）vs. 计算素养（理解并创造数字系统）的层次区分。
- **来源**: Resnick [T04-S008]; Papert [T04-S009]
- **关联概念**: Computational Thinking, CS Education Equity, Digital Citizenship
- **常见误用**: 将"会用平板"视为数字素养的终点；计算素养要求主动创造
- **Endorsement evidence**: [T04-S008][T04-S001]

### 💡 21. Pair Programming (结对编程，教育场景)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 两人共用一台电脑协作编程，一人"驾驶"一人"导航"，提升学习效果与代码质量。
- **来源**: XP (Extreme Programming) → 教育应用 (McDowell et al.)
- **关联概念**: Collaborative Learning, ZPD, Peer Learning
- **常见误用**: 认为结对编程会导致"搭便车"；研究显示正确实施能显著提升两人学习效果
- **Endorsement evidence**: [T04-S010][T04-S012]

### 💡 22. Tinkering (探索式动手)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: 无结构的、探索性的动手实验过程，强调过程中的偶然发现而非预定目标。
- **来源**: Resnick & Rosenbaum 2013; 旧金山探索馆(Exploratorium)
- **关联概念**: Maker Education, Constructionism, Play, Growth Mindset
- **常见误用**: 将 Tinkering 等同于"没有目标"；有效 Tinkering 需要合适的材料与反思机制
- **Endorsement evidence**: [T04-S008][T04-S003]

### 💡 23. Iterative Design / Spiral Curriculum (迭代设计/螺旋课程)
- **Tier**: tier-2
- **One-liner**: Bruner 的螺旋课程论：同一概念在不同年级以递进深度反复出现；Resnick 的"创意螺旋"是其变体。
- **来源**: Bruner 1960 *The Process of Education*; Resnick [T04-S008]
- **关联概念**: Scaffolding, Low Floor/High Ceiling, Constructionism
- **常见误用**: 将螺旋课程理解为简单重复；关键是每次回归都有新的认知深度
- **Endorsement evidence**: [T04-S008][T04-S012]

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## Phase 2 提炼提示

**反复出现≥3个canon都讨论的核心idea** (候选心智模型):
1. **"制作即学习"** — Papert/Resnick/Martinez&Stager 三线汇聚：建构主义+4P+Maker Education 共同指向同一实践哲学
2. **"降低门槛而不降低天花板"** — Low Floor/High Ceiling 在 Scratch 设计、CS50 设计、CS Unplugged 中反复体现
3. **"CT 不等于编程"** — Wing/Grover&Pea/Weintrop 三篇论文都在论证 CT 的跨学科本质
4. **"公平是设计问题"** — Guzdial/Code.org/CSTA 都将 equity 作为课程设计约束而非事后补救

**智识谱系种子**:
- Papert → Resnick → Brennan (建构主义谱系)
- Wing → Grover&Pea → Weintrop (CT 理论谱系)
- Knuth → CLRS → 刘汝佳 → 李煜东 (算法竞赛谱系)
- Dewey → Bruner → Papert → Martinez&Stager (进步主义教育谱系)

**核心概念→候选playbook**:
- Computational Thinking × Scaffolding → "CT 阶梯设计 playbook"
- Block-based → Text-based Transition × Learnable Programming → "编程语言选择与过渡 playbook"
- OI/IOI × Algorithmic Thinking → "竞赛培训体系 playbook"
- STEAM × PBL × Physical Computing → "跨学科创客课程 playbook"

**冷僻/信号薄弱**:
- AI 启蒙教育（Machine Learning for Kids, Teachable Machine）的 canon 文献尚不成熟，2026年仍在快速演进
- 中文学术文献（北师大/华东师大 CS 教育研究）在国际引用体系中能见度低，建议 Phase 2 专项搜索
- 评估工具（CT 测量量表 Dr. Scratch, ScratchJr CT scale）是研究空白，尚无单一 canonical 工具
