基于馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)框架構(gòu)建

孫立會(huì)　王曉倩

[摘要]計(jì)算思維評(píng)價(jià)框架的構(gòu)建是計(jì)算思維教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)。以計(jì)算思維三維框架與馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)為基礎(chǔ)構(gòu)建國(guó)際計(jì)算思維評(píng)價(jià)C-M-S分類框架，該框架由認(rèn)知水平評(píng)價(jià)、元認(rèn)知水平評(píng)價(jià)及自我水平評(píng)價(jià)構(gòu)成。認(rèn)知水平評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)通過(guò)試題、量表等靜態(tài)測(cè)量工具量化基礎(chǔ)認(rèn)知的形成，元認(rèn)知水平評(píng)價(jià)側(cè)重觀察解決問(wèn)題過(guò)程中學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的形成與發(fā)展，自我水平評(píng)價(jià)指向計(jì)算思維自我內(nèi)化成效。計(jì)算概念層厘清計(jì)算思維、計(jì)算機(jī)科學(xué)及編程的基本概念，夯實(shí)以計(jì)算機(jī)科學(xué)概念為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)內(nèi)容：過(guò)程遷移層重視計(jì)算思維的元認(rèn)知過(guò)程性評(píng)價(jià)，以“分層列點(diǎn)”的方式進(jìn)行過(guò)程性學(xué)習(xí)評(píng)價(jià);思維理念層正確看待計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的形式，以“3E”原則普及計(jì)算思維的應(yīng)用與評(píng)價(jià)。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算思維;評(píng)價(jià)方式;三維框架：教育目標(biāo)新分類學(xué);C-M-S框架

[中圖分類號(hào)]G434 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

一、引言

身處計(jì)算機(jī)越來(lái)越重要的信息化時(shí)代，幾乎每個(gè)人都在享受智能機(jī)器所帶來(lái)的福祉。為了更好地參與“計(jì)算機(jī)世界”、最有效地利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，我們需要發(fā)展一種可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效溝通或像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考問(wèn)題的能力——計(jì)算思維（Computational Thinking）。計(jì)算思維這一術(shù)語(yǔ)最早由西蒙·派珀特（Seymour Papert）提出，后經(jīng)美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真（Jeannette M.Wing）教授界定，并被眾多研究者探討。然而，計(jì)算思維概念定義的“多元”與“曖昧”導(dǎo)致其評(píng)價(jià)的“困難”與“朦朧”，缺少科學(xué)有效的評(píng)價(jià)方式做支撐，計(jì)算思維培養(yǎng)很難被納入K-12教育體系中。課堂教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)的開展起到風(fēng)向標(biāo)作用。羅伯特·馬扎諾（Robert J.Marzano）博士著力于構(gòu)建指向思維技能培養(yǎng)課堂的教育目標(biāo)分類體系，其2007年出版的《教育目標(biāo)新分類學(xué)》一書中詳細(xì)介紹了認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)及其與知識(shí)領(lǐng)域間的相互作用關(guān)系。作為一種普遍認(rèn)識(shí)與普適技能的思維能力，計(jì)算思維理應(yīng)歸于馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)指向?qū)ο蟮姆懂?。伯南與雷斯尼克（Karen Brennan & Mitchel Resnick）提出的計(jì)算思維三維框架與馬扎諾在其教育目標(biāo)新分類學(xué)中所闡述的知識(shí)領(lǐng)域的分類在劃歸角度與內(nèi)容指向上的契合，為計(jì)算思維評(píng)價(jià)框架構(gòu)建提供了從計(jì)算思維本身出發(fā)的理論導(dǎo)向。

二、映射與建構(gòu)：計(jì)算思維三維框架與馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)

（一）定義原點(diǎn)：伯南與雷斯尼克計(jì)算思維三維框架

目前在國(guó)際上具有較強(qiáng)影響力與較高認(rèn)同度的計(jì)算思維定義當(dāng)屬伯南與雷斯尼克基于編程環(huán)境構(gòu)建的計(jì)算思維三維框架，該框架分為三個(gè)維度：（1）計(jì)算概念：學(xué)生在從事面向計(jì)算思維的實(shí)踐時(shí)所涉及的基本概念，如算法思維、分解、抽象、并行、概括等;（2）計(jì)算實(shí)踐：學(xué)生在接觸概念時(shí)培養(yǎng)與發(fā)展實(shí)踐的能力，包括數(shù)據(jù)收集、模型設(shè)計(jì)、調(diào)試模擬等;（3）計(jì)算視角：學(xué)生在理解這些概念和從事此類實(shí)踐時(shí)，對(duì)自己與周圍世界的看法，涉及學(xué)生自身能動(dòng)性和技術(shù)流暢性等方面。

（二）目標(biāo)導(dǎo)向：馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)

馬扎諾對(duì)布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類體系中邏輯表述模糊、線性思維貫穿、思維本質(zhì)與學(xué)習(xí)關(guān)系的簡(jiǎn)化等不足進(jìn)行彌補(bǔ)與完善，構(gòu)建具有濃厚心理學(xué)色彩的嶄新體系，其勾勒的教育目標(biāo)新分類學(xué)框架中涉及知識(shí)領(lǐng)域與加工水平兩個(gè)維度。其中，知識(shí)領(lǐng)域涉及三個(gè)內(nèi)容：信息、心智程序以及心理動(dòng)作程序，分別代表內(nèi)容性知識(shí)（術(shù)語(yǔ)、事實(shí)、原理等“是什么”的問(wèn)題）、過(guò)程性知識(shí)（技巧、算法、規(guī)則等“如何做”的問(wèn)題）以及復(fù)雜的身體活動(dòng)能力（技能、過(guò)程等層面的行動(dòng)與思維），任何知識(shí)領(lǐng)域都可以是這三種具體類別知識(shí)的不同結(jié)合。計(jì)算思維三維框架能夠與馬扎諾對(duì)知識(shí)領(lǐng)域的分類完美契合。加工水平分為六個(gè)水平、三個(gè)系統(tǒng)層次，分別是信息提取（認(rèn)知系統(tǒng)）、理解（認(rèn)知系統(tǒng)）、分析（認(rèn)知系統(tǒng)）、知識(shí)應(yīng)用（認(rèn)知系統(tǒng)）、元認(rèn)知系統(tǒng)、自我系統(tǒng)，通過(guò)自我系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的價(jià)值判斷，利用元認(rèn)知系統(tǒng)生成問(wèn)題解決的策略與方法，調(diào)用認(rèn)知系統(tǒng)的基本認(rèn)知技能完成任務(wù)，三個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)與協(xié)作離不開知識(shí)領(lǐng)域的支持基礎(chǔ)。

（三）融合創(chuàng)生：計(jì)算思維評(píng)價(jià)C-M-S分類框架

伯南與雷斯尼克提出的計(jì)算思維三維框架與馬扎諾的知識(shí)領(lǐng)域三方面能夠完美映射，馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)中對(duì)加工水平的劃分，為我們探討計(jì)算思維的學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)提供了思路與方向。馬扎諾的新分類法本就具有提供思維技能課程框架的功能，早在1987年，雷斯尼克就談到思維技能課程不應(yīng)被戴上“高階的帽子”而被束之高閣，這是在學(xué)生通過(guò)練習(xí)與實(shí)踐以掌握知識(shí)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技能之后傳授與培養(yǎng)的一項(xiàng)內(nèi)容。因此，計(jì)算思維以依附知識(shí)系統(tǒng)的形態(tài)存在于課程中，這也是運(yùn)用馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)的理論來(lái)探討計(jì)算思維評(píng)價(jià)方式的可行性所在，是一種在思維培養(yǎng)與目標(biāo)指向上的貫通與融合。利用計(jì)算思維三維框架在知識(shí)領(lǐng)域三方面的映射關(guān)系，基于教育目標(biāo)新分類學(xué)思維系統(tǒng)的劃分，建構(gòu)計(jì)算思維評(píng)價(jià)C-M-S分類框架，以期為計(jì)算思維評(píng)價(jià)提供理論可循且條理清晰的劃分依據(jù)，如圖1所示。將計(jì)算思維評(píng)價(jià)中側(cè)重的內(nèi)容方面及目標(biāo)指向劃分為認(rèn)知水平評(píng)價(jià)（Cognitive Level Evaluation）、元認(rèn)知水平評(píng)價(jià)（Metacognitive Level Evaluation）以及自我水平評(píng)價(jià)（Self Level Evaluation），認(rèn)知水平評(píng)價(jià)指向計(jì)算思維基本維度認(rèn)知與技能運(yùn)用的“概念維”，元認(rèn)知水平評(píng)價(jià)側(cè)重學(xué)習(xí)者運(yùn)用計(jì)算思維生成問(wèn)題解決方案及策略的“過(guò)程維”，自我水平評(píng)價(jià)則是與利用計(jì)算思維思考生活問(wèn)題的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)與思維建構(gòu)相關(guān)的“思想維”。

三、劃歸與統(tǒng)整：計(jì)算思維評(píng)價(jià)框架層次

（一）認(rèn)知水平：計(jì)算思維的靜態(tài)測(cè)量彰顯基礎(chǔ)認(rèn)知形成

1.五維度CT測(cè)試題設(shè)計(jì)

2015年，Marcos Roman Gonzalez構(gòu)建了一套針對(duì)12～13歲西班牙學(xué)生的計(jì)算思維測(cè)試工具，每道題均從計(jì)算概念、交互界面、回答方式、有無(wú)嵌套以及所需任務(wù)五個(gè)維度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)39位專家的評(píng)審反饋，進(jìn)一步完成了測(cè)試題2.0版本的修訂。試題按照由易到難的順序排列，每一道題涉及一個(gè)或多個(gè)計(jì)算概念。試題的編制主要依據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念和使用編程語(yǔ)言的邏輯語(yǔ)法，包括基本序列、循環(huán)、迭代、條件、函數(shù)和變量等。試題也被用來(lái)測(cè)評(píng)西班牙小學(xué)生參與“非計(jì)算機(jī)化的活動(dòng)”（Unplugged Activities）后計(jì)算思維水平的變化。

2.注重遷移應(yīng)用的CT測(cè)試題設(shè)計(jì)

陳冠華等人認(rèn)為，計(jì)算思維就應(yīng)該能夠像其他技能一樣進(jìn)行遷移應(yīng)用，由此開發(fā)了一款針對(duì)五年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人課程的SDARE計(jì)算思維評(píng)估方案。SDARE框架基于計(jì)算思維的操作性定義提出，S指語(yǔ)法（Syntax）——使用機(jī)器可識(shí)別的語(yǔ)法制定問(wèn)題和解決方案;D指數(shù)據(jù)（Date）——組織和分析數(shù)據(jù);A指算法（Algorithms）——通過(guò)算法概念化并生成解決方案（一系列有序步驟）;R指表示（Representing）——通過(guò)多種外部手段（如模型和公式）表示問(wèn)題和解決方案：E指效率和效果（Efficient and Effective）——生成、修訂和評(píng)估解決方案，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最有效率和效果的步驟和資源組合。該測(cè)試題的內(nèi)容涉及兩個(gè)不同的問(wèn)題情境，即機(jī)器人編程試題以及五年級(jí)學(xué)生計(jì)算思維推理題，并開發(fā)了一組試題的編碼量化規(guī)則。試題隨后在美國(guó)東南部城市公立小學(xué)的機(jī)器人課堂中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，該試題具有良好的心理測(cè)量學(xué)特性，能夠揭示學(xué)生在計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)和取得的進(jìn)步。

3.基于分類組合法的CT測(cè)試題設(shè)計(jì)

Meerbaum等人開發(fā)了一套基于圖形化編程工具對(duì)教學(xué)進(jìn)行測(cè)評(píng)的方案。在修訂的布魯姆分類法與SOLO分類法相結(jié)合的基礎(chǔ)上，從單點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次三個(gè)維度進(jìn)行分類，每個(gè)維度又包括理解、應(yīng)用和創(chuàng)造三個(gè)子類別，從而產(chǎn)生了九層分類法，據(jù)此設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷和測(cè)驗(yàn)來(lái)評(píng)估學(xué)生計(jì)算概念的習(xí)得和內(nèi)化，并在兩所中學(xué)的正式課堂中進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)，試題分別在教學(xué)實(shí)施前、中、后被用作前測(cè)、中測(cè)和后測(cè)。該評(píng)價(jià)方法在評(píng)價(jià)過(guò)程中不僅使用描述性統(tǒng)計(jì)的方法評(píng)估學(xué)生計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的內(nèi)化，還使用內(nèi)容分析法分析媒體的實(shí)際內(nèi)容和內(nèi)部特征，是一次定性和定量評(píng)估相結(jié)合的嘗試。

計(jì)算思維應(yīng)用與拓展的基礎(chǔ)是由計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)概念提煉總結(jié)的程序運(yùn)演原理，因此，對(duì)計(jì)算概念掌握情況的測(cè)評(píng)同樣是計(jì)算思維評(píng)價(jià)的重要組成部分：計(jì)算思維靜態(tài)測(cè)量工具的最大優(yōu)勢(shì)在于其可被用于純粹的預(yù)測(cè)試中，因此，便于大規(guī)模篩選和早期發(fā)現(xiàn)高水平的學(xué)生，也可用于收集定量數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的習(xí)得進(jìn)行后測(cè)等，使得測(cè)評(píng)更具科學(xué)性。但其局限性在于，這種評(píng)價(jià)只停留在計(jì)算思維的概念基礎(chǔ)表層，未能真正觸及計(jì)算思維內(nèi)涵，類似于傳統(tǒng)的總結(jié)性評(píng)價(jià)，一般注重對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的測(cè)量，可能會(huì)忽視學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中思維及能力的發(fā)展，所以其結(jié)果不能完全反映學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展水平。

（二）元認(rèn)知水平：計(jì)算思維的動(dòng)態(tài)測(cè)評(píng)展現(xiàn)元認(rèn)知發(fā)展

計(jì)算思維的動(dòng)態(tài)測(cè)評(píng)指向?qū)W生元認(rèn)知的過(guò)程，學(xué)生通過(guò)積極參與評(píng)估過(guò)程來(lái)監(jiān)控自身計(jì)算思維的習(xí)得和發(fā)展，這為他們提供了調(diào)整、重新思考以及表達(dá)自己理解和想法的機(jī)會(huì)，是新一輪的反饋和學(xué)習(xí)的延伸。而往往復(fù)雜的技能如監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)等，也只有在不斷地反饋和實(shí)踐中才能真正掌握。相較于學(xué)生做了什么，怎么做則更能體現(xiàn)學(xué)生的計(jì)算思維。

1.從游戲設(shè)計(jì)到科學(xué)模擬

Koh等人利用視覺(jué)語(yǔ)義分析技術(shù)開發(fā)了一款實(shí)時(shí)語(yǔ)義評(píng)估系統(tǒng)，借用計(jì)算思維模式圖（Computational Thinking Pattern）對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)到的計(jì)算思維概念進(jìn)行可視化處理，并關(guān)注學(xué)生的計(jì)算思維技能在科學(xué)模擬情境中的應(yīng)用。CTP圖的內(nèi)部基本原理是“程序行為相似性”（Program Behavior Similarity），能夠在沒(méi)有程序執(zhí)行的情況下識(shí)別語(yǔ)義級(jí)別模式。因此，CTP為游戲中的潛在語(yǔ)義提供了一個(gè)真實(shí)圖景，反映了學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展水平，一定程度上表明學(xué)生從游戲到科學(xué)模擬過(guò)程中計(jì)算思維的遷移。

2.可視化程序塊迭代測(cè)試

新澤西學(xué)院開發(fā)的Scrap、Boe等人開發(fā)的Hairball以及MIT基于圖形化編程軟件開發(fā)的Dr.Scratch是計(jì)算思維動(dòng)態(tài)測(cè)評(píng)的有效工具。其中，Scrap通過(guò)對(duì)用戶上傳的項(xiàng)目組合（作品集）進(jìn)行分析，并生成所使用（或未使用的）程序塊的可視圖，從而反映學(xué)生對(duì)計(jì)算概念的學(xué)習(xí)掌握情況;Hairball是一種代碼分析工具，可以檢測(cè)出程序中存在的潛在問(wèn)題，如未正確初始化的屬性、從未執(zhí)行的代碼、沒(méi)有對(duì)象接收的消息等：Dr. Scratch是一個(gè)免費(fèi)且開源的Web應(yīng)用程序，它改進(jìn)了Hairball必須手動(dòng)啟動(dòng)Python腳本這一弊端，從而更便于教師和學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行分析。以上三種工具都是基于學(xué)生作品的程序塊進(jìn)行分析，可以生成每個(gè)項(xiàng)目中所使用的（或未使用）程序塊的可視圖，從而得知學(xué)生對(duì)每類程序塊的使用頻率，進(jìn)而推斷學(xué)生對(duì)某類計(jì)算概念掌握的熟練程度，以此來(lái)反映學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的習(xí)得情況。但Scrap主要側(cè)重對(duì)程序塊使用頻率的測(cè)評(píng)，從而推斷出學(xué)生對(duì)某類計(jì)算概念掌握的熟練程度：Hairball側(cè)重于對(duì)事件驅(qū)動(dòng)編程即狀態(tài)初始化和消息傳遞方面的學(xué)習(xí)評(píng)估：Dr.Scratch側(cè)重對(duì)作品水平的綜合分析，除了給學(xué)生的作品進(jìn)行CT評(píng)分（0～21分），還可診斷出程序中潛在的錯(cuò)誤或某些編程的不良習(xí)慣，從而提出修改意見(jiàn)等反饋信息，鼓勵(lì)學(xué)生不斷提高自己的編程技能。

3.基于同伴采訪的CT測(cè)評(píng)

Portelance等人使用圖形化編程軟件為一所公立小學(xué)的二年級(jí)學(xué)生介紹基礎(chǔ)的計(jì)算思維概念，并讓他們通過(guò)iPad進(jìn)行基于作品的同伴視頻采訪（Peer Video Interviews），以此作為一種評(píng)估學(xué)習(xí)者早期計(jì)算思維學(xué)習(xí)的方法，通過(guò)與同齡人的交流訪談，學(xué)習(xí)者能夠彼此分享、互相學(xué)習(xí)，并且對(duì)作品的每一個(gè)新構(gòu)想都可能變成推動(dòng)故事情節(jié)發(fā)展的新契機(jī)。同時(shí)，教師也可在情境化的項(xiàng)目中通過(guò)觀察、交流和指導(dǎo)來(lái)了解學(xué)習(xí)者對(duì)編程學(xué)習(xí)的思考。結(jié)果表明，這種基于視頻的采訪方法比傳統(tǒng)的其他技術(shù)更能廣泛地評(píng)估學(xué)生的計(jì)算思維。

計(jì)算思維的動(dòng)態(tài)測(cè)評(píng)中，學(xué)生可以成為評(píng)價(jià)的主體，他們?yōu)樽约汉屯樘峁┟枋鲂苑答仯ㄗ栽u(píng)和同伴互評(píng)），并通過(guò)對(duì)計(jì)算思維作品的定期測(cè)評(píng)促使自己成為一個(gè)反思性的、自我監(jiān)控的學(xué)習(xí)者。學(xué)生通過(guò)使用Scrap、Hairball等分析工具對(duì)自己的作品進(jìn)行分析，可以得到可視化的測(cè)評(píng)反饋以及相應(yīng)的測(cè)評(píng)分?jǐn)?shù)，學(xué)生可以根據(jù)測(cè)評(píng)報(bào)告上的反饋信息開始自己下一步的修改和學(xué)習(xí)，這是一個(gè)修改一測(cè)評(píng)的迭代過(guò)程，是學(xué)生進(jìn)行自我反思和調(diào)整的過(guò)程。這種評(píng)價(jià)方式能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使他們作為學(xué)習(xí)的主人積極參與學(xué)習(xí)，通過(guò)詢問(wèn)同伴、教師、家長(zhǎng)等人的意見(jiàn)，在原有作品的基礎(chǔ)上提出新的想法。將計(jì)算思維的訓(xùn)練與測(cè)評(píng)融入學(xué)生課堂項(xiàng)目制作以及問(wèn)題解決的過(guò)程之中，使學(xué)生對(duì)目標(biāo)有更加清晰的定位，同時(shí)教師也可借助這些可視化分析工具，將學(xué)生作品檔案袋的分析等作為對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)科學(xué)概念習(xí)得的評(píng)價(jià)補(bǔ)充，記錄他們的學(xué)習(xí)軌跡，測(cè)量每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)改進(jìn)的具體方面。

（三）自我水平：計(jì)算思維觀念層評(píng)價(jià)凸顯自我內(nèi)化成效

1.基于PTD框架的CT測(cè)評(píng)

Bers提出用PTD（Positive Technological Development）理論框架來(lái)設(shè)計(jì)兒童機(jī)器人的編程課程活動(dòng)。PTD是一種跨學(xué)科的研究方法，它將應(yīng)用發(fā)展科學(xué)的研究與計(jì)算機(jī)中介通信、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)及技術(shù)的思想相結(jié)合。PTD關(guān)注技術(shù)支持的積極行為（6C）：交流（Communication）、合作（Collaboration）、社區(qū)建設(shè)（Community Building）、內(nèi)容創(chuàng)作（Content Creation）、創(chuàng)造力（Creativity）和行為選擇（Choice of Behavior）以PTD框架為指導(dǎo)原則設(shè)計(jì)的兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展評(píng)價(jià)主要從三個(gè)方面展開：一是學(xué)生的作品檔案，包括學(xué)生的設(shè)計(jì)日志、編程的腳本代碼和學(xué)生創(chuàng)作的機(jī)器人項(xiàng)目，旨在評(píng)估項(xiàng)目的復(fù)雜程度和復(fù)雜性隨時(shí)間的變化情況：二是視頻日志，用來(lái)記錄學(xué)生一直在做什么并解釋他們的活動(dòng)：三是SSS評(píng)價(jià)量表，SSS分別代表句法（Syntactic）、語(yǔ)義（Semantic）和系統(tǒng)（System）三個(gè)不同層級(jí)的理解水平。句法水平指只理解單個(gè)指令的功能，但不了解如何選擇和組合它們來(lái)完成一個(gè)給定目標(biāo)的功能程序：語(yǔ)義水平指能夠?yàn)槌绦蜻x擇適當(dāng)?shù)闹噶畈凑_的順序排列，即理解以某種方式將各個(gè)部分組合在一起會(huì)產(chǎn)生一個(gè)整體的結(jié)果，但可能無(wú)法創(chuàng)建完全滿足給定目標(biāo)的程序：系統(tǒng)水平指理解每個(gè)程序指令的功能以及它們的排列順序會(huì)產(chǎn)生特定的總體結(jié)果，并且能夠有目的地按照正確的順序?qū)⒄_的指令放到程序中來(lái)實(shí)現(xiàn)給定的目標(biāo)。量表對(duì)整個(gè)課程中的每個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)以及不同復(fù)雜程度的每個(gè)任務(wù)按照0～5分的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分和制定，一般由兩部分組成。每堂課程結(jié)束時(shí)，教師通過(guò)完成量表的一系列問(wèn)題來(lái)記錄和評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)以及對(duì)機(jī)器人程序的理解水平。此外，通過(guò)分析學(xué)習(xí)者長(zhǎng)期以來(lái)的合作網(wǎng)以及學(xué)習(xí)者對(duì)科技圈的參與度來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)者的合作和溝通能力：通過(guò)觀察孩子的學(xué)習(xí)參與度和對(duì)TangibleK項(xiàng)目的整體參與度以及對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的貢獻(xiàn)，來(lái)評(píng)估孩子的社區(qū)建設(shè)能力和行為選擇能力。因此，基于PTD框架的CT測(cè)評(píng)主要是通過(guò)對(duì)學(xué)生的作品檔案、視頻日志、評(píng)價(jià)量表以及與教師和同伴的交流訪談等進(jìn)行分析，注重學(xué)生愛(ài)心、信心等方面的培養(yǎng)以及學(xué)習(xí)過(guò)程中想象創(chuàng)造、協(xié)作交流、問(wèn)題解決等能力的發(fā)展，進(jìn)而提高學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)用水平，而不是僅僅將計(jì)算思維評(píng)價(jià)體現(xiàn)在計(jì)算概念的獲得與基于項(xiàng)目的計(jì)算思維應(yīng)用層面，基于PTD框架的CT測(cè)評(píng)更具長(zhǎng)遠(yuǎn)視角，是計(jì)算思維評(píng)價(jià)理念與方式的結(jié)合。

2.PTD框架彰顯CT的本真

與其他評(píng)價(jià)方式相比，這種評(píng)價(jià)站在面向?qū)W生的學(xué)習(xí)過(guò)程以及未來(lái)發(fā)展的高度，而這正是計(jì)算思維發(fā)展的核心要義。如若僅將計(jì)算思維的評(píng)價(jià)停留在計(jì)算機(jī)環(huán)境的編程學(xué)習(xí)或是游戲設(shè)計(jì)中，則將與計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)“貌合神離”，因?yàn)檫@仍是對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)概念習(xí)得水平的測(cè)量，將計(jì)算思維的內(nèi)涵與應(yīng)用方式局限于工具形式中，縮小了計(jì)算思維的應(yīng)用領(lǐng)域，故其測(cè)評(píng)成績(jī)的優(yōu)劣并不能完全表明學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的高低。關(guān)注計(jì)算思維作為一種方式方法的普適性特征，正是指向計(jì)算思維作為一種問(wèn)題解決思維的本源之意，只有形成計(jì)算思維大環(huán)境意識(shí)，計(jì)算思維才能發(fā)揮其社會(huì)性意義上的作用。雖然這種評(píng)價(jià)方式較抽象且在具體操作中更具難度，但我們認(rèn)為這正是計(jì)算思維訓(xùn)練與評(píng)價(jià)的最終聚焦之處，只有當(dāng)計(jì)算思維真正成為人類生產(chǎn)生活實(shí)踐的思維指導(dǎo)方式與問(wèn)題解決的方法時(shí)，才堪稱“思維”二字。

四、應(yīng)用與啟發(fā)：計(jì)算思維C-M-S評(píng)價(jià)框架實(shí)施建議

（一）計(jì)算概念層——對(duì)計(jì)算思維的基礎(chǔ)性認(rèn)知整合

1.厘清計(jì)算思維、計(jì)算機(jī)科學(xué)及編程的概念

計(jì)算思維緣起于計(jì)算機(jī)科學(xué)，又高于計(jì)算機(jī)科學(xué)。計(jì)算思維作為一種邏輯思維方式，具有抽象性的本質(zhì)，但不可否認(rèn)，計(jì)算思維提煉于計(jì)算機(jī)基本概念及程序運(yùn)行原理。序列、循環(huán)、條件、并行、算法等具體的概念是計(jì)算思維應(yīng)用與遷移的基礎(chǔ)，離開計(jì)算機(jī)具體概念內(nèi)容，計(jì)算思維理解將成為一種抽象的狀態(tài)，成為一種虛無(wú)的哲學(xué)。與計(jì)算機(jī)科學(xué)不同，計(jì)算思維能夠?qū)⒂?jì)算概念與技能遷移到計(jì)算機(jī)以外的領(lǐng)域，有著更廣泛的應(yīng)用范圍，包含了一種思考日常活動(dòng)與問(wèn)題的方法，倡導(dǎo)人們學(xué)會(huì)像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考。有研究表明，編程是計(jì)算思維培養(yǎng)的重要實(shí)現(xiàn)形式，與問(wèn)題解決密切相關(guān)，不可否認(rèn)，編程形式確實(shí)是計(jì)算機(jī)科學(xué)概念掌握、計(jì)算式思考方式形成及計(jì)算思維養(yǎng)成的重要形式，但計(jì)算思維不是計(jì)算機(jī)編程，像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考比編寫程序更有意義。在開展計(jì)算思維評(píng)價(jià)時(shí)，首先應(yīng)厘清概念，正確地把握計(jì)算思維的開展形式及實(shí)施范圍，計(jì)算思維的應(yīng)用與評(píng)價(jià)不應(yīng)局限于計(jì)算機(jī)科學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域或必須依托計(jì)算機(jī)及其他技術(shù)環(huán)境，由此才能更好地把握評(píng)價(jià)的目標(biāo)與方向。

2.夯實(shí)以計(jì)算機(jī)科學(xué)概念為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)內(nèi)容

知識(shí)內(nèi)容與思維操作是分不開的，就如在日常生活中用“序列”這一計(jì)算機(jī)概念解決做飯這一實(shí)際問(wèn)題一樣，若不了解程序運(yùn)行的序列原理，便無(wú)須再談其實(shí)踐應(yīng)用。計(jì)算概念相對(duì)客觀固定，所以對(duì)其測(cè)量可采用量化的方式，如使用測(cè)試題、量表等評(píng)價(jià)工具。桑代克曾指出，凡是客觀存在的事物都是有數(shù)量的，凡是有數(shù)量的東西都是可以測(cè)量的。量化具有科學(xué)性，是評(píng)價(jià)當(dāng)中重要且具有說(shuō)服力的一種“武器”，在教育評(píng)價(jià)中不應(yīng)也不會(huì)被輕易舍棄。雖然我們更強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維作為一種普適思維方式的全面性，但也要重視認(rèn)知信息的基礎(chǔ)作用。對(duì)可以測(cè)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)基本概念的理解掌握情況進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，可作為計(jì)算思維以及學(xué)習(xí)者“計(jì)算感”測(cè)評(píng)的基礎(chǔ)依據(jù)，并以此為依據(jù)開展對(duì)計(jì)算思維技能以及情感態(tài)度等方面的評(píng)估。

（二）過(guò)程遷移層——作為計(jì)算思維的元認(rèn)知實(shí)踐與監(jiān)控

1.強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的元認(rèn)知過(guò)程性評(píng)價(jià)

學(xué)科核心素養(yǎng)的要義有二：一是讓學(xué)科核心觀念植根于真實(shí)問(wèn)題情境：二是讓學(xué)生通過(guò)親身參與學(xué)科實(shí)踐而學(xué)習(xí)學(xué)科。計(jì)算思維作為學(xué)生應(yīng)該掌握的基本核心素養(yǎng)之一，不論是否與何種課程進(jìn)行整合，均應(yīng)體現(xiàn)在真實(shí)問(wèn)題情境下的實(shí)踐學(xué)習(xí)中，這在一定程度上強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的過(guò)程性學(xué)習(xí)。計(jì)算思維的評(píng)估需要?jiǎng)討B(tài)的過(guò)程性信息，以此反映隨著時(shí)間推移學(xué)習(xí)者的能力發(fā)展情況。計(jì)算思維的發(fā)展必須體現(xiàn)在某一情境下學(xué)習(xí)者的應(yīng)用過(guò)程中，同時(shí)也體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者是否能將這一技能遷移到其他情境中。要促進(jìn)相應(yīng)思維技能的提升，需要有建設(shè)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者有機(jī)會(huì)反復(fù)設(shè)計(jì)解決方案并反思自己的學(xué)習(xí)過(guò)程。將計(jì)算思維的訓(xùn)練與評(píng)估同特定的基于某種技術(shù)環(huán)境的項(xiàng)目程序性操作相結(jié)合，體現(xiàn)并訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的元認(rèn)知能力，讓學(xué)習(xí)者更多地了解他們用于調(diào)試問(wèn)題的策略，并不斷地改進(jìn)他們的方法，以此支持學(xué)習(xí)者思考自己的思維與學(xué)習(xí)。

2.以“分層列點(diǎn)”的方式進(jìn)行計(jì)算思維過(guò)程性學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

周以真教授曾表示，抽象是計(jì)算思維的基礎(chǔ)，可以以“層”的角度來(lái)呈現(xiàn)應(yīng)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的過(guò)程，同時(shí)要正確處理不同“層”之間的關(guān)系。計(jì)算思維主要體現(xiàn)在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，體現(xiàn)計(jì)算思維的問(wèn)題解決過(guò)程一般可以總結(jié)為抽象模擬、分解、調(diào)試、自動(dòng)化、泛化等，基于學(xué)習(xí)者過(guò)程性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)設(shè)想“分層列點(diǎn)”評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者問(wèn)題解決過(guò)程中所體現(xiàn)的計(jì)算思維，以“計(jì)算思維采分點(diǎn)”的形式來(lái)完善這種過(guò)程性評(píng)價(jià)形式，如評(píng)價(jià)實(shí)施者可以按照以下層次來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)者問(wèn)題解決過(guò)程中所體現(xiàn)的計(jì)算思維進(jìn)行測(cè)評(píng)：（1）學(xué)習(xí)者是否能夠?qū)⒛繕?biāo)事件抽象為一個(gè)具體可解的問(wèn)題;（2）是否能夠?qū)Τ橄蟮膯?wèn)題展開分析，將問(wèn)題分解為具體易解的模塊;（3）是否在問(wèn)題解決的過(guò)程中經(jīng)過(guò)不斷地試誤，直至輸出正確的結(jié)果;（4）是否對(duì)問(wèn)題的解決操作過(guò)程熟練掌握并達(dá)到自動(dòng)化的程度;（5）是否能夠提煉本次操作的技能，并將該技能應(yīng)用到相似情境中。以“采分點(diǎn)”這一形式幫助處理過(guò)程性評(píng)價(jià)中的主觀以及抽象程度更高的問(wèn)題，能夠增強(qiáng)評(píng)價(jià)的客觀性，更好地實(shí)施測(cè)評(píng)。

（三）思維理念層——促進(jìn)計(jì)算思維的普及應(yīng)用與自我內(nèi)化

1.正確看待計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的形式

目前，國(guó)際上對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的訓(xùn)練與評(píng)估大多以計(jì)算機(jī)技術(shù)環(huán)境為依托，研究者一般基于所用技術(shù)工具的可操作性以及便利性的特點(diǎn)，傾向于在不同的研究中開發(fā)與應(yīng)用自己編制的CT測(cè)量方法，如根據(jù)所用工具的操作性特點(diǎn)，將計(jì)算思維劃分為不同維度，對(duì)各維度進(jìn)行總結(jié)性或形成性評(píng)價(jià)，此做法使得評(píng)價(jià)“依附”并“服務(wù)”于工具本身，不利于計(jì)算思維的應(yīng)用與發(fā)展。研究者應(yīng)深知，不能以工具形式來(lái)決定評(píng)價(jià)的方式方法，而應(yīng)依據(jù)計(jì)算思維的本質(zhì)內(nèi)涵來(lái)指導(dǎo)評(píng)價(jià)的開展，我們并不希望計(jì)算機(jī)妨礙我們對(duì)計(jì)算思維的理解與應(yīng)用，不希望人們只會(huì)使用這種工具而不理解計(jì)算思維的含義，就如一個(gè)人會(huì)使用計(jì)算器但是不懂得算數(shù)一樣。計(jì)算思維關(guān)注的是人們?nèi)绾问褂糜?jì)算機(jī)來(lái)解決或研究問(wèn)題，而不是在計(jì)算機(jī)硬件上模仿計(jì)算機(jī)的思維模式。當(dāng)然我們并不否認(rèn)以技術(shù)工具為依托的計(jì)算思維訓(xùn)練與評(píng)估形式對(duì)學(xué)生計(jì)算思維習(xí)得和測(cè)評(píng)帶來(lái)的便利，并且可以幫助學(xué)生強(qiáng)化對(duì)計(jì)算思維概念的理解與應(yīng)用，使得抽象變得可視化，但是過(guò)于外化的工具主義縮小了計(jì)算思維的評(píng)價(jià)范圍，阻礙了其拓展實(shí)施，計(jì)算教育觀念的轉(zhuǎn)變尤為重要，研究人員在開展計(jì)算思維的評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)探索多樣化的評(píng)價(jià)形式并將其融入學(xué)習(xí)者的基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)與生活實(shí)踐中。

2.以“3E”原則普及計(jì)算思維的應(yīng)用與評(píng)價(jià)

計(jì)算思維體現(xiàn)了思維方式中“人”這一層面，其應(yīng)體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者基礎(chǔ)課程與生活實(shí)踐的方方面面，由于實(shí)踐情境的復(fù)雜多變，對(duì)計(jì)算概念層和應(yīng)用遷移層的相關(guān)維度進(jìn)行單一測(cè)評(píng)難以滿足對(duì)計(jì)算思維本質(zhì)的理解和內(nèi)化，故我們?cè)谝陨蟽蓪踊A(chǔ)上拓展出計(jì)算思維框架的思維理念層，以適應(yīng)多樣化的計(jì)算思維應(yīng)用情境，力求達(dá)到對(duì)計(jì)算思維本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和踐行，促使計(jì)算思維作為一種生活哲學(xué)方法論而存在。計(jì)算思維應(yīng)根植于每一個(gè)人的認(rèn)知與行為方式中，將其內(nèi)化為個(gè)體的思維理念，普及計(jì)算思維的應(yīng)用范圍。我們倡導(dǎo)每一個(gè)人都是計(jì)算思維的踐行者與評(píng)判者，將計(jì)算思維的日常應(yīng)用與評(píng)價(jià)判斷相結(jié)合，才能真正加快計(jì)算思維向基礎(chǔ)能力方向的演化步伐，真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維作為思維方式的轉(zhuǎn)變。我們倡導(dǎo)計(jì)算思維應(yīng)回歸“人”這一層面，踐行“3E”原則，即計(jì)算思維的應(yīng)用與評(píng)估應(yīng)面向全體受眾，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家或計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的從業(yè)人員（Everyone），并且要將其滲透在人們?nèi)粘Ｉ钆c學(xué)習(xí)的方方面面，不拘泥于T具形式，而是作為一種思想來(lái)指導(dǎo)我們的生活（Everywhere），同時(shí)嘗試捕捉日常生活和學(xué)習(xí)事件中與計(jì)算思維的“接口”及契合之處（Everything），加速計(jì)算思維真正成為一種指導(dǎo)人類行為方式的思想與哲學(xué)。