K-12計(jì)算思維測評的國際經(jīng)驗(yàn)與啟示

林攀登 賀寶勛 周釜宇

【摘 要】有效的測評是科學(xué)、有序推進(jìn)K-12計(jì)算思維教育的重要依據(jù)。深入分析國際K-12計(jì)算思維測評的理論與實(shí)踐可以為我國計(jì)算思維測評提供有益借鑒。研究發(fā)現(xiàn)，國際K-12計(jì)算思維測評研究中，以國際教育技術(shù)協(xié)會等機(jī)構(gòu)發(fā)布的操作性定義和概念進(jìn)階框架為基礎(chǔ)構(gòu)建測評框架，多種測評方式組合應(yīng)用覆蓋計(jì)算思維各個(gè)維度的測評，并結(jié)合學(xué)科內(nèi)容和培養(yǎng)方式開發(fā)特定測評工具等相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值得參考。我國K-12計(jì)算思維測評應(yīng)該以計(jì)算思維核心素養(yǎng)為根本依據(jù)構(gòu)建測評框架，組合使用多種測評方式進(jìn)行全面測評，并積極開發(fā)本土化測評工具。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;測評框架;測評工具;測評方式;K-12

【中圖分類號】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）09-014-04

計(jì)算思維作為信息化社會中數(shù)字公民所應(yīng)具備的基本素養(yǎng)[1]，對于我們認(rèn)識和理解周圍的技術(shù)世界，適應(yīng)信息技術(shù)環(huán)境下的工作與生活具有重要作用。計(jì)算思維教育已經(jīng)成為各國K-12教育改革和發(fā)展的重要內(nèi)容，我國2018年頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》[2]提出將計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)。科學(xué)、有序地推進(jìn)K-12計(jì)算思維教育依賴于有效測評的開展。計(jì)算思維測評不僅可以診斷學(xué)情，驗(yàn)證教學(xué)效果，還可以監(jiān)控學(xué)生計(jì)算思維能力發(fā)展，比較不同階段學(xué)生計(jì)算思維能力差異。本文以國際K-12計(jì)算思維測評相關(guān)實(shí)證研究文獻(xiàn)為樣本，對國際K-12計(jì)算思維測評的理論和實(shí)踐進(jìn)行梳理分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并探究其對我國K-12計(jì)算思維測評的啟示。

國際K-12計(jì)算思維測評現(xiàn)狀分析

對國際計(jì)算思維測評研究分析發(fā)現(xiàn)，國際K-12計(jì)算思維研究從概念內(nèi)涵的挖掘到培養(yǎng)方式的探索，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展到對測評的重點(diǎn)關(guān)注，并且取得了豐富的研究成果。本文從測評框架、測評方式和測評工具三個(gè)方面進(jìn)行分析與討論。

1.測評框架

國際K-12計(jì)算思維測評框架構(gòu)建多以ISTE等機(jī)構(gòu)發(fā)布的操作性定義和概念進(jìn)階框架為理論基礎(chǔ)，具體測評內(nèi)容主要以問題解決為核心，涵蓋了計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念等方面。首先，從測評框架的維度上來看，國外已有實(shí)證研究主要關(guān)注了計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念三個(gè)方面，有少部分研究還關(guān)注了創(chuàng)造性思維、合作技能、批判性思維等方面。對計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念三個(gè)方面的測評研究表明，計(jì)算思維三維框架已經(jīng)得到眾多研究者的認(rèn)可。岡薩雷斯等人通過實(shí)證研究分析了計(jì)算思維的心理結(jié)構(gòu)，提出計(jì)算思維包含認(rèn)知和非認(rèn)知成分。[3]三維框架中的計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐屬于計(jì)算思維心理結(jié)構(gòu)中的認(rèn)知成分，計(jì)算觀念屬于非認(rèn)知成分，很好地支持了這一發(fā)現(xiàn)，加之在教育實(shí)踐中具有較強(qiáng)的可操作性[4]，因此，被眾多實(shí)證研究所借鑒或應(yīng)用。對創(chuàng)造性思維、合作技能等方面的測評研究體現(xiàn)了計(jì)算思維心理結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。其次，從測評框架的具體內(nèi)容上來看，國外已有實(shí)證研究重點(diǎn)關(guān)注了以問題解決為核心的思維技能。計(jì)算思維被認(rèn)為是一種問題解決能力[5]，問題分解、抽象與建模、評估等是其重要的思維過程和實(shí)踐。最后，從測評框架的內(nèi)容來源上進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，美國國際教育技術(shù)協(xié)會和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會等機(jī)構(gòu)發(fā)布的操作性定義和概念進(jìn)階框架[6]是絕大多數(shù)測評研究的參考依據(jù)。該概念進(jìn)階框架體現(xiàn)了依據(jù)學(xué)段的升遷和學(xué)生認(rèn)知發(fā)展變化，結(jié)合學(xué)科內(nèi)容分階段進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)和測評的思路。

2.測評方式

國際K-12計(jì)算思維實(shí)證研究中，主要有試題測試、情境任務(wù)分析、作品和行為分析、問卷和量表調(diào)查、訪談和反思五種測評方式。試題測試是指開發(fā)試題，對學(xué)生作答情況進(jìn)行評價(jià)，可以考察學(xué)生對計(jì)算概念的掌握情況，可操作性強(qiáng)、易于大規(guī)模實(shí)施。情境任務(wù)分析是指基于特定情境任務(wù)，通過分析學(xué)生的任務(wù)完成情況所進(jìn)行的測評，可以考察學(xué)生在實(shí)踐活動中計(jì)算思維技能的發(fā)展情況，但是其任務(wù)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，而且只針對特定的學(xué)科內(nèi)容或工具，不易大規(guī)模實(shí)施。作品和行為分析是指依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的作品和行為表現(xiàn)進(jìn)行測評，屬于形成性評價(jià)，可以對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的真實(shí)表現(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)，適合考查學(xué)生的真實(shí)能力發(fā)展情況，但是由于操作復(fù)雜、實(shí)施困難，所以也不易大規(guī)模實(shí)施。問卷和量表調(diào)查及訪談和反思兩種方式都屬于自我報(bào)告式測評，通過學(xué)生對自身能力、態(tài)度、觀念等的感知進(jìn)行評價(jià)，適合考查學(xué)生計(jì)算觀念的形成與發(fā)展情況。另外，訪談和反思測評方式非常適合于探究學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的生成性問題和概念。

在已有的測評研究中，使用單一測評方式比組合使用多種測評方式的研究較多。但是，計(jì)算思維作為一種復(fù)雜的心智能力，沒有一種單獨(dú)的方法能夠有效、全面地測評學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的發(fā)展[7]。因此，必須系統(tǒng)地結(jié)合不同類型的互補(bǔ)的測評方式和工具對學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展進(jìn)行全面測評。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因是組合使用多種測評方式會增加研究的設(shè)計(jì)復(fù)雜性和操作難度，因此，組合使用多種測評方式的研究較少。未來，隨著計(jì)算思維測評研究的不斷推進(jìn)以及測評工具的開發(fā)逐漸成熟，組合使用多種測評方式進(jìn)行全面測評將會成為計(jì)算思維測評的主流趨勢。

3.測評工具

研究者大多結(jié)合自身學(xué)科內(nèi)容和培養(yǎng)方式開發(fā)特定測評工具，通用測評工具較為缺乏。計(jì)算思維培養(yǎng)方式包括編程、游戲設(shè)計(jì)、教育機(jī)器人、不插電活動等[8]。從實(shí)證研究分析來看，研究者大多結(jié)合自身學(xué)科內(nèi)容和培養(yǎng)方式開發(fā)滿足自身研究需要的測評工具，所開發(fā)出的特定的測評工具種類多樣，而且彼此之間差異較大，通用測評工具較少。特定測評工具對于驗(yàn)證學(xué)科教學(xué)的效果、促進(jìn)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力發(fā)展發(fā)揮了巨大作用，但使用不同工具測評所得的結(jié)果之間很難進(jìn)行對比分析。而通用測評工具可以定期監(jiān)測學(xué)生計(jì)算思維能力發(fā)展，其測評結(jié)果也可以進(jìn)行縱向和橫向的對比分析，能夠?yàn)檫M(jìn)一步推進(jìn)K-12計(jì)算思維教育提供參考依據(jù)，但是對于驗(yàn)證特定學(xué)科的培養(yǎng)效果不具備針對性。由此可見，特定測評工具和通用測評工具對于計(jì)算思維測評各具優(yōu)勢。因此，結(jié)合目前特定測評工具較為豐富而通用測評工具較少這一現(xiàn)狀，未來測評研究應(yīng)該更加重視不依據(jù)特定學(xué)科內(nèi)容和培養(yǎng)方式的通用測評工具的開發(fā)，增強(qiáng)測評結(jié)果的可比性，以監(jiān)測和分析學(xué)生計(jì)算思維能力發(fā)展情況。另外，正如前文所述，多種測評方式的組合使用意味著多種測評工具的開發(fā)和組合使用，這對于測評工具的開發(fā)既是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)契機(jī)。未來計(jì)算思維測評工具的開發(fā)，需要綜合多種工具形式對學(xué)習(xí)者計(jì)算思維進(jìn)行全面測評[9]。

國際相關(guān)研究對我國K-12計(jì)算思維測評的啟示

1.依據(jù)計(jì)算思維核心素養(yǎng)，構(gòu)建中國K-12計(jì)算思維測評框架

如何構(gòu)建中國K-12計(jì)算思維測評框架是我國計(jì)算思維測評面臨的首要問題。首先，K-12計(jì)算思維測評構(gòu)建應(yīng)該秉持依據(jù)學(xué)段升遷和認(rèn)知發(fā)展變化設(shè)計(jì)測評的理念。人的思維發(fā)展具有階段性和連續(xù)性特征，處于不同階段的個(gè)體在思維能力方面差異明顯，但是下一階段發(fā)展建立在當(dāng)前階段發(fā)展的基礎(chǔ)之上[10]。K-12學(xué)生正處于心理的快速發(fā)展期，不同年齡段的學(xué)生不僅在知識水平方面存在差異，在思維結(jié)構(gòu)和認(rèn)知能力方面也存在著明顯的不同。另外，隨著學(xué)段的升遷，課程體系和學(xué)科內(nèi)容發(fā)生變化，由此導(dǎo)致計(jì)算思維培養(yǎng)環(huán)境和培養(yǎng)重點(diǎn)也發(fā)生變化。因此，只有依據(jù)學(xué)生學(xué)段升遷和認(rèn)知發(fā)展變化科學(xué)構(gòu)建測評框架，才能真正發(fā)揮評價(jià)的總結(jié)、診斷、監(jiān)控作用，以促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力持續(xù)發(fā)展。從對國際測評研究的分析來看，以概念進(jìn)階框架為理論依據(jù)構(gòu)建測評框架也較為明確地體現(xiàn)了這一理念。其次，K-12計(jì)算思維測評構(gòu)建應(yīng)該以計(jì)算思維核心素養(yǎng)為根本依據(jù)。在我國K-12教育當(dāng)中，計(jì)算思維被列為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，并且對其內(nèi)涵和操作性定義有明確的界定和描述[11]。這對我國K-12計(jì)算思維教育具有根本的指導(dǎo)作用，也是測評框架的根本依據(jù)。另外，K-12計(jì)算思維測評框架構(gòu)建不僅要關(guān)注計(jì)算思維的認(rèn)知成分，還要關(guān)注其非認(rèn)知成分。對計(jì)算思維非認(rèn)知成分的測評，不僅有助于選擇和設(shè)計(jì)合適的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)模式和教學(xué)策略等教學(xué)因素，還有助于全面評價(jià)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的發(fā)展變化，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力發(fā)展。

2.結(jié)合測評定位、測評內(nèi)容和學(xué)生特征，組合使用多種測評方式進(jìn)行全面測評

在國內(nèi)已有的K-12計(jì)算思維測評實(shí)證研究中，絕大多數(shù)研究采用單一測評方式[12][13]。從對國際經(jīng)驗(yàn)的分析來看，組合使用多種測評方式將會是未來計(jì)算思維測評研究的主流趨勢。因此，未來我國K-12計(jì)算思維測評研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注多種測評方式的組合使用。不同測評方式組合使用需要綜合考慮測評的定位、測評內(nèi)容和學(xué)生特征。首先，不同的測評方式所針對的思維水平不同，其定位也不同。依據(jù)修訂版的布盧姆教育目標(biāo)分類[14]，思維從低階到高階依次可分為識記、理解、應(yīng)用、分析、評價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)水平。試題測試可以考查學(xué)習(xí)者對已有知識和技能的掌握情況，側(cè)重于對識記、理解、應(yīng)用和分析水平的測評。情境任務(wù)分析也適合考查學(xué)生思維的應(yīng)用和分析水平。創(chuàng)造水平的測評需要更加開放、更加復(fù)雜的問題情境，而作品和行為分析可以對這種情境下的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行全面、深入、細(xì)致的測評。其次，不同的測評方式所針對的測評內(nèi)容不同。計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐屬于認(rèn)知領(lǐng)域，應(yīng)設(shè)計(jì)能力測驗(yàn)試題對其進(jìn)行測評，而計(jì)算觀念屬于非認(rèn)知領(lǐng)域，適合采用自我報(bào)告式的量表、訪談等方式。因此，計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐的測評適合采用試題測試、情境任務(wù)分析以及作品和行為分析三種方式，計(jì)算觀念的測評則適合采用問卷和量表調(diào)查以及訪談和反思兩種方式。最后，不同的測評方式適用于不同年齡段學(xué)生的測評。計(jì)算思維的學(xué)習(xí)需要學(xué)生具備一定的閱讀和理解能力，由于較低年齡的兒童閱讀和理解能力有限，其計(jì)算思維測評在方式的選取上有局限性。例如，幼兒階段和小學(xué)低年級階段的學(xué)生不適合使用復(fù)雜的試題測試和量表調(diào)查測評，而更適合采用觀察（行為分析）和訪談的方式進(jìn)行測評。

3.兼顧學(xué)科教學(xué)和學(xué)生能力發(fā)展監(jiān)測的需要，開發(fā)本土化測評工具

我國已有的計(jì)算思維測評研究大多數(shù)都關(guān)注到了測評的本土化，尤其是測評工具的本土化開發(fā)，但是對于如何本土化還缺乏深入的研究，目前國內(nèi)尚缺乏科學(xué)權(quán)威的K-12計(jì)算思維測評工具[15]。部分借鑒國外研究進(jìn)行改編的測評工具，其理論依據(jù)還有待商榷，適用范圍也有限。并且，由于測評工具開發(fā)環(huán)境和技術(shù)規(guī)范與我國存在差異，引入的過程往往面臨較高的文化適應(yīng)成本[16]。因此，如何開發(fā)本土化測評工具是我國K-12計(jì)算思維測評研究當(dāng)前面臨的核心問題。首先，本土化測評工具開發(fā)要兼顧學(xué)科教學(xué)和學(xué)生能力發(fā)展監(jiān)測的需要。特定測評工具對于驗(yàn)證學(xué)科教學(xué)效果具有針對性，通用測評工具對于學(xué)生能力發(fā)展監(jiān)測具有針對性。本土化測評工具的開發(fā)目的是促進(jìn)計(jì)算思維教育科學(xué)、持續(xù)發(fā)展，提升學(xué)生計(jì)算思維能力，為達(dá)到這一目的，兩種類型的測評工具都是必不可少的。其次，計(jì)算思維測評不是簡單的知識測評，而是復(fù)雜、抽象的思維測評[17]。我國計(jì)算思維測評工具的開發(fā)需要基于心理測量學(xué)，從思維測評入手，依據(jù)兒童心理發(fā)展階段進(jìn)行開發(fā)，并在理論和實(shí)踐的交互驗(yàn)證中不斷迭代完善，以保證其科學(xué)性和有效性。

注：本文系中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目“小學(xué)生計(jì)算思維測評模型構(gòu)建研究”（項(xiàng)目編號：2020TS069）研究成果

參考文獻(xiàn)

張立國，王國華. 計(jì)算思維：信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的核心議題[J]. 電化教育研究，2018 （5）： 115-121.

[11]教育部. 普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）[S]. 北京：人民教育出版社. 2018.

Marcos Román-González， Juan-Carlos Pérez-González，Jesús Moreno-León， Gregorio Robles. Extending the nomological network of computational thinking with non-cognitive factors[J]. Computers in Human Behavior，2018（80）：441-459.

Zhong，B.，Wang，Q.，Chen，J.，&Li，Y. An exploration of three-dimensional integrated assessment for computational thinking[J].Journal of Educational Computing Research，2016 （4）：562-590.

Wing J M. Computational Thinking[J].Communications of the ACM， 2006 （3）：33-35.

CSTA&ISTE. Computational Thinking in K-12 Education leadership toolkit[EB/OL].（2015-04-21）[2020-09-02]. https：//id.iste.org/docs/ct-documents/ct-leadershipt-toolkit.pdf？sfvrsn=4.

[13]郁曉華，王美玲. 流程圖支持下的計(jì)算思維培養(yǎng)實(shí)踐研究[J]. 中國遠(yuǎn)程教育，2019（9）： 83-91.

張進(jìn)寶. 計(jì)算思維教育：概念演變與面臨的挑戰(zhàn)[J]. 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2019 （6）： 89-101.

[16] [17]惠恭健，蘭小芳，錢逸舟. 計(jì)算思維該如何評？—基于國內(nèi)外14種評價(jià)工具的比較分析[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2020 （4）： 84-94.

斯滕伯格，威廉姆斯;張厚粲譯. 教育心理學(xué)[M]. 北京： 中國輕工業(yè)出版社，2003： 38-39.

姜強(qiáng)，王利思，趙蔚，潘星竹. 認(rèn)知水平與計(jì)算思維間的隱含關(guān)系挖掘——基于編程行為表征視角[J]. 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2020 （2）： 94-103.

安德森，克拉斯沃爾等;蔣小平，張琴美，羅晶晶譯. 布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)（修訂版）[M]. 北京： 外語教學(xué)與研究出版社，2009. 51-52.

白雪梅，顧小清. K12階段學(xué)生計(jì)算思維評價(jià)工具構(gòu)建與應(yīng)用[J]. 中國電化教育，2019（10）： 83-90.

作者單位：陜西師范大學(xué)教育學(xué)部