基于Scratch軟件的小學生計算思維能力評估初探

王彩云

摘 要：計算思維是信息技術學科四大核心素養之一，而程序教學是培養計算思維的重要手段。以Scratch編程教學為例，初步探索在教學過程如何就計算思維的三維框架（計算概念、計算實踐、計算觀念）進行多維評價，希望能給一線教師在教學中評價學生的計算思維能力是否提高方面提供幫助。

關鍵詞：Scratch軟件;三維框架;計算思維

我國的計算思維研究還處于發展早期，對計算思維的研究較少，對計算思維能力的評估文獻更少。而隨著信息2.0時代的到來，越來越多的人意識到了計算思維已經成為每個人都必須掌握的思維能力。

一、計算思維的內涵

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學周以真教授首次提出計算思維的概念。周教授指出計算思維和閱讀，寫作及算術一樣，應成為每個人的一項基本技能。計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。

二、計算思維的三維框架

2006年3月，周以真教授首次提出計算思維的概念，受到了廣泛關注。計算思維作為思維能力的主要特征，具有一定的抽象性，傳統評估方法因為評價維度單一，很難準確地評價出學生的計算思維能力是否提高。為了更加直觀地體現出小學生計算思維的培養情況， 2012 年，美國麻省理工學院終身幼兒園研究小組提出計算思維的三維編程框架。

三、Scratch軟件簡介

近幾年來，Scratch軟件逐漸被廣大一線教師認可，并被納入小學信息技術課程中。目前，蘇科版小學五年級信息技術教材（2020年）中使用的是2.0版本。這款軟件最大的優點在于孩子不用記住復雜的命令，只需要用鼠標將控件像堆積木一樣搭建、組合在一起，就可以實現游戲、動畫、故事等。

四、小學信息技術的三維目標與計算思維的三維框架

筆者通過分析計算思維的三維框架與小學信息技術教學目標之間的聯系，整理了以下基于計算思維三維框架的評估模型。（1）計算概念（知識與技能）：序列、事件、條件、循環、并行、運算符、數據;（2）計算實踐（過程與方法）：增量迭代、復用和混合、抽象和模塊化、測試和調試;（3）計算觀念（情感、態度與價值觀）：創意與表達、溝通與協作、理解與質疑。

五、基于Scratch軟件的小學生計算思維能力評估方法

計算思維的評估方法包括量表評估、作品分析評估、訪談式評估以及題測評估[1]。筆者以蘇科版小學信息技術五年級（2020年）教材中的《編排節目順序》這節課為例，筆者通過Scratch軟件再現《狐假虎威》這個故事。根據不同的評估方式設計了以下學習單。

（一）量表評估

2015 年，Korkmaz等人提出用量表來測量學生的計算思維技能水平，并且計算思維量表的信度和效度已得到驗證[2]。計算思維量表包括五個維度：創造、算法思維、批判性思維、解決問題、建立合作。

以《編排節目順序》——狐假虎威這節課為例，筆者分別在故事創作、能力提升、盡善盡美、課堂測試、自由創作五個方面進行自我評價、師生互評。

（二）訪談式評估

訪談式評估指學生做完任務后，對學生進行訪談。以本節課為例設計以下三個部分：（1）歷史和動機：本節課你學到了什么？（2）創建過程：本節課的主題是什么？角色腳本制作的先后順序？故事是如何發展的？在整個過程中遇到了什么問題？如何處理這些問題？森林里還會發生哪些故事嗎？（3）反思和創新：有哪些創新點？運用本節課學習的知識點想去設計什么程序？

（三）分析評估

學生作品分析分為：教師評價、學生自評、學生互評以及網絡評價，最后將各部分的分數相加得到總分。

基于本節課筆者設計以下五個方面：（1）故事創作：1個角色腳本1分（共計4 分）、程序正常運行（2 分）、熟練（2 分）（共計8分）;（2）測試：1題1分（共計2分）;（3）能力提升：每句配音錄制好并放在合適位置加1分（共計3分）;（4）盡善盡美：角色切換合適的造型（共計4分）;（5）自由創作：一個創新點1分（共計3分）。

Scratch軟件分為線上和線下兩個免費的版本。設計完作品后，可以將作品提交到Scratch的社區平臺，如中國少年創客學院、咔噠咔噠、熊貓編程、西瓜創客Scratch交流社區、helloworldroom網頁平臺等。

（四）題測評估

題測評估的典型代表就是計算思維測試。根據以下五個維度來設計和表征的：計算概念、項目環境界面、回答選項方式、嵌套的存在與否、所需任務。筆者設計了基于本節課的以下測試題。

測試題1：以下角色的出場順序正確的是（? ）

1.老虎 2.狐貍 3.小狗 4.斑馬

A.1234? ? B.2134? ? C.1243? ? D.2143

測試題2：以下的廣播消息名稱哪一個最合適（? ）

A.廣播“老虎”并等待? B.廣播“角色2”并等待

C.廣播“111”并等待? ? D.廣播“老虎出場”并等待

參考文獻：

[1]劉嬌，李建生.計算思維的評估方法及應用案例[J].現代教育技術，2019（10）.

[2]胡盈瀅.中小學計算思維培養課程設計與開發研究[D].上海：上海外國語大學，2019.