小學計算思維學習進階的構建、修正與檢驗

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674—2117（2025）19—0101—04

隨著《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的正式實施，小學信息科技課程正式走入“科”“技”并重的新時代，課程實施從注重技術應用轉向強調計算思維培養。但是，當前關于小學計算思維的研究多集中于計算思維的培養方法和評價體系構建層面，對計算思維的發展過程或內部結構的關注度不足，相關研究也不夠深入。在此背景下，構建計算思維學習進階過程成為當前課程實施的關鍵方向。計算思維學習進階指學生在學習和探索過程中，對計算思維的思考、理解與實踐活動逐步漸進式發展的過程。計算思維學習進階的核心價值在于描述一段時間內學生的計算思維發展軌跡。基于學習進階設計的課程能夠使學生的計算思維隨著年級的增長而持續深化，同時為學生學習與學校課程規劃搭建銜接橋梁。為適應我國小學信息科技教學實際，本研究設計了計算思維學習進階過程，旨在為信息科技課程實施提供理論依據和實踐路徑。

小學計算思維學習進階的\"構建”

1.計算思維學習進階維度 提取

計算思維維度是指計算思維概念所包含的維度，通過不同的計算思維維度可以綜合地獲得或提取學生計算思維整體的發展狀況。國內外對計算思維的研究較為豐富，對計算思維維度也有了進一步的細分，如周以真提出“抽象和自動化”的兩分法維度。各國信息科技課程標準也給出了計算思維維度，我國《義務教育信息科技課程標準（2022版）》（以下簡稱“新課標”）將計算思維定義為“問題解決過程中涉及的一系列思維活動”。根據新課標對計算思維定義的梳理，計算思維主要包括以下思維活動：能在問題解決的過程中通過分解問題、抽象建模、設計算法來制訂問題解決方案，能夠模擬、反思、優化解決方案，并將其遷移到其他問題的解決中。本研究結合新課標及其他文獻資料，從問題解決角度進行了進階維度的提取，最終將小學計算思維的學習進階維度確定為分解、抽象、算法、概括和評估，如表1所示。

2.計算思維成就水平劃分

本研究依據皮亞杰認知發展理論和SOLO分類理論來表征和衡量計算思維學習進階，并以此為依據劃分成就水平。SOLO分類理論能夠很好地呈現學生思維發展的螺旋式上升過程（包括抽象拓展結構水平、關聯結構水平、多點結構水平、單點結構水平、前結構水平等），符合學習進階的漸進式特征。2皮亞杰的認知發展理論主要是闡釋認知發展過程，包括從具體運算階段到形式運算階段。

3.計算思維學習進階終點 構建

計算思維學習進階終點是指期望學生經過學習之后達到的最高水平。本研究在參考了各國信息科技課程標準中高年級學生需要達到的計算思維要求之后，按照計算思維的五個維度，構建了小學計算思維學習進階的終點標準，即能將問題解決方案或想法遷移應用到其他類似的問題中，體現了綜合應用所學知識解決問題的素養要求。

綜上，本研究根據學習進階的構成要素，從進階維度、成就水平和進階終點三個方面構建了小學計算思維學習進階 （初稿），其中主要包括五個進階維度（分解、抽象、算法、概括、評估），每個進階維度分別包含了三個成就水平（水平1、水平2、水平3）。

小學計算思維學習進階的“修正”

本研究在小學計算思維學習進階初稿的基礎上，采用德爾菲法和專家訪談法共同對小學計算思維學習進階的科學性進行了修正，圍繞進階維度、進階終點和成就水平設計了合理性征詢意見，并且對每個水平學生的預期表現描述進行合理性考查。

1.德爾菲法審定

表1 計算思維進階維度

根據實際情況，本研究進行了兩輪德爾菲法專家征詢。德爾菲法專家組成員（大學教師、教研員、小學教師）的信息科技領域理論或實踐經驗豐富并有著相關計算思維教育背景。本研究在計算思維學習進階初稿基礎上編制了德爾菲法征詢問卷并進行了試測與修正，然后發放了兩輪專家征詢問卷。第一輪專家征詢共發放專家問卷11份，最終回收9份，問卷回收率為 81.82% ，其中有效問卷9份，問卷有效率 100% 第一輪專家征詢主要收集初始意見，并根據反饋對問卷進行數據分析與修正完善，刪除共識度不達標的選項，將專家增加的內容列出新條目。第二輪專家征詢共發放專家問卷9份，最終回收7份，問卷回收率為 77.78% ，其中有效問卷7份，問卷有效率 100‰ 本研究用SPSS21.0軟件對專家征詢收集到的數據進行了細致的處理。總體來看，專家對學習進階的意見較為統一，本研究根據具體的意見對內容進行修改。

2.訪談法修正

為了使小學計算思維學習進階更加科學準確，本研究選取了6名訪談對象進行訪談（包括具有一線教學經驗且從事教研工作10年以上的小學信息科技教研員或有15年以上教齡的小學信息科技教師），并由兩位研究者對訪談對象進行半結構化訪談。通過對訪談對象訪談資料的三級編碼分析，最終得到了計算思維內涵、計算思維發展、計算思維維度等3個核心范疇與計算思維涵義、小學生計算思維發展過程、抽象維度、分解維度、算法維度、概括維度、評估維度等7個主范疇。根據訪談編碼分析情況，本研究對計算思維學習進階進行了修正。

3.修正小學計算思維學習進階

根據編碼與訪談內容，本研究對小學計算思維學習進階進行了最后的修正，主要是對各個水平進行了細致的修改和完善，最終形成定稿，如下頁圖所示。

小學計算思維學習進階的“檢驗”

表2 計算思維學習進階試題分布

在確定了小學計算思維學習進階之后，需通過實證驗證其與學生認知發展規律的契合度，從而評估學習進階的合理性，并精準掌握學生的計算思維發展現狀與水平層次。

1.測試題編制

測評工具可以驗證學生的表現與預設水平的一致性，也能描述學生的計算思維能力發展，為課程設計、教學實施等提供實證依據。為了保證測評工具的科學性，本研究遵照了以下測評工具的編制流程：首先，在查閱文獻以及借鑒國際計算思維挑戰賽測試題（Bebras）的基礎上，根據計算思維學習進階編制各水平的測評試題；其次，將初步編制的試題與相關專家討論，并對試題進行修正；再次，選取部分學生進行試測；最后，基于Rasch模型，運用Winsteps軟件對數據進行分析，檢驗測評工具的科學性。對于不符合預期的項目，本研究對其進行重新分析與征詢，最終修正測評工具，如表2所示。

2.試測實施與分析

本研究的試測對象為在W市某小學隨機抽取的90名四年級至六年級的學生。根據分析結果來看，測評工具基本符合Rasch模型對數據的要求，測評工具的總體質量良好，因此不對題目進行大幅的修正，僅針對擬合度接近臨界值的第29題和第30題進行修正。對于這兩道試題，本研究通過文獻重新分析題目的內容及其所在水平，并再次與專家和一線信息科技教師討論，在此基礎上對試題內容和學習進階成就水平做出了修改。

3.正式測試與分析

根據測試結果分析，被試小學生能力水平整體偏向正態分布，大部分學生的計算思維能力處于水平2層次，即大部分學生處于中間水平，較少學生處于很高或很低的水平，整體呈現逐漸完善的趨勢。從不同年級來看，四、五、六年級學生的能力均值分別為0.0742、0.1969、0.3695，可以看出，從四年級到六年級，隨著年級的增長，學生的能力依次遞增。六年級的全距最大，說明小學六年級學生在學習信息科技課程后，其計算思維能力的分化程度較大，但大部分學生的水平都處于中等偏上。基于Rasch模型，本研究對數據進行了分析，結果顯示擬合度、信度、分離度參數良好，學習進階符合學生實際的發展規律，學習進階的成就水平基本通過實證檢驗，驗證了計算思維學習進階的合理性。

結束語

小學計算思維學習進階不只是對當前的小學生計算思維培養現狀進行評估，也是為了“對癥下藥”，為其有效發展提供恰當的改善方案。小學計算思維學習進階能連接和貫通學生發展與課程教學之間的聯系，讓教學有依據、課程有體系。同時，小學計算思維學習進階讓信息科技教師不僅是聚焦于一個孤立的時間點，而是將視角從課時教學轉向單元整體教學，甚至關注跨年級的持續發展。

參考文獻：

[1中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022版）[].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]馬志強，沈詩淼，杜鴻羽.基于SOL0分類理論的思維發展表現性評價研究[J.遠程教育雜志，2024，42（03）：52-58+67.e

本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃課題“小學生計算思維學習進階構建研究”（立項編號：XC/2022/03）的研究成果。