K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)與啟示

林攀登 賀寶勛 周釜宇

【摘 要】有效的測(cè)評(píng)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(guó)際K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)的理論與實(shí)踐可以為我國(guó)計(jì)算思維測(cè)評(píng)提供有益借鑒。研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)際K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究中，以國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)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(cè)評(píng)框架，多種測(cè)評(píng)方式組合應(yīng)用覆蓋計(jì)算思維各個(gè)維度的測(cè)評(píng)，并結(jié)合學(xué)科內(nèi)容和培養(yǎng)方式開發(fā)特定測(cè)評(píng)工具等相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值得參考。我國(guó)K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)應(yīng)該以計(jì)算思維核心素養(yǎng)為根本依據(jù)構(gòu)建測(cè)評(píng)框架，組合使用多種測(cè)評(píng)方式進(jìn)行全面測(cè)評(píng)，并積極開發(fā)本土化測(cè)評(píng)工具。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;測(cè)評(píng)框架;測(cè)評(píng)工具;測(cè)評(píng)方式;K-12

【中圖分類號(hào)】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）09-014-04

計(jì)算思維作為信息化社會(huì)中數(shù)字公民所應(yīng)具備的基本素養(yǎng)[1]，對(duì)于我們認(rèn)識(shí)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(guó)K-12教育改革和發(fā)展的重要內(nèi)容，我國(guó)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)?？茖W(xué)、有序地推進(jìn)K-12計(jì)算思維教育依賴于有效測(cè)評(píng)的開展。計(jì)算思維測(cè)評(píng)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(guó)際K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)相關(guān)實(shí)證研究文獻(xiàn)為樣本，對(duì)國(guó)際K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)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(duì)我國(guó)K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)的啟示。

國(guó)際K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)現(xiàn)狀分析

對(duì)國(guó)際計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)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(duì)測(cè)評(píng)的重點(diǎn)關(guān)注，并且取得了豐富的研究成果。本文從測(cè)評(píng)框架、測(cè)評(píng)方式和測(cè)評(píng)工具三個(gè)方面進(jìn)行分析與討論。

1.測(cè)評(píng)框架

國(guó)際K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)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(cè)評(píng)框架的維度上來看，國(guó)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(duì)計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念三個(gè)方面的測(cè)評(píng)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(duì)創(chuàng)造性思維、合作技能等方面的測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)框架的具體內(nèi)容上來看，國(guó)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(píng)估等是其重要的思維過程和實(shí)踐。最后，從測(cè)評(píng)框架的內(nèi)容來源上進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，美國(guó)國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)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(cè)評(píng)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(cè)評(píng)的思路。

2.測(cè)評(píng)方式

國(guó)際K-12計(jì)算思維實(shí)證研究中，主要有試題測(cè)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(cè)評(píng)方式。試題測(cè)試是指開發(fā)試題，對(duì)學(xué)生作答情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以考察學(xué)生對(duì)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(cè)評(píng)，可以考察學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)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(duì)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(cè)評(píng)，屬于形成性評(píng)價(jià)，可以對(duì)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(píng)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(cè)評(píng)，通過學(xué)生對(duì)自身能力、態(tài)度、觀念等的感知進(jìn)行評(píng)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(cè)評(píng)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(cè)評(píng)研究中，使用單一測(cè)評(píng)方式比組合使用多種測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)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(cè)評(píng)方式和工具對(duì)學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展進(jìn)行全面測(cè)評(píng)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因是組合使用多種測(cè)評(píng)方式會(huì)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(cè)評(píng)方式的研究較少。未來，隨著計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究的不斷推進(jìn)以及測(cè)評(píng)工具的開發(fā)逐漸成熟，組合使用多種測(cè)評(píng)方式進(jìn)行全面測(cè)評(píng)將會(huì)成為計(jì)算思維測(cè)評(píng)的主流趨勢(shì)。

3.測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)工具，通用測(cè)評(píng)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(dòng)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(cè)評(píng)工具，所開發(fā)出的特定的測(cè)評(píng)工具種類多樣，而且彼此之間差異較大，通用測(cè)評(píng)工具較少。特定測(cè)評(píng)工具對(duì)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(cè)評(píng)所得的結(jié)果之間很難進(jìn)行對(duì)比分析。而通用測(cè)評(píng)工具可以定期監(jiān)測(cè)學(xué)生計(jì)算思維能力發(fā)展，其測(cè)評(píng)結(jié)果也可以進(jìn)行縱向和橫向的對(duì)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(duì)于驗(yàn)證特定學(xué)科的培養(yǎng)效果不具備針對(duì)性。由此可見，特定測(cè)評(píng)工具和通用測(cè)評(píng)工具對(duì)于計(jì)算思維測(cè)評(píng)各具優(yōu)勢(shì)。因此，結(jié)合目前特定測(cè)評(píng)工具較為豐富而通用測(cè)評(píng)工具較少這一現(xiàn)狀，未來測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)工具的開發(fā)，增強(qiáng)測(cè)評(píng)結(jié)果的可比性，以監(jiān)測(cè)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(cè)評(píng)方式的組合使用意味著多種測(cè)評(píng)工具的開發(fā)和組合使用，這對(duì)于測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)工具的開發(fā)，需要綜合多種工具形式對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維進(jìn)行全面測(cè)評(píng)[9]。

國(guó)際相關(guān)研究對(duì)我國(guó)K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)的啟示

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

如何構(gòu)建中國(guó)K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)框架是我國(guó)計(jì)算思維測(cè)評(píng)面臨的首要問題。首先，K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)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(shí)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(cè)評(píng)框架，才能真正發(fā)揮評(píng)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(duì)國(guó)際測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)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(cè)評(píng)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(guó)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(duì)其內(nèi)涵和操作性定義有明確的界定和描述[11]。這對(duì)我國(guó)K-12計(jì)算思維教育具有根本的指導(dǎo)作用，也是測(cè)評(píng)框架的根本依據(jù)。另外，K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)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(duì)計(jì)算思維非認(rèn)知成分的測(cè)評(píng)，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(píng)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(cè)評(píng)定位、測(cè)評(píng)內(nèi)容和學(xué)生特征，組合使用多種測(cè)評(píng)方式進(jìn)行全面測(cè)評(píng)

在國(guó)內(nèi)已有的K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)實(shí)證研究中，絕大多數(shù)研究采用單一測(cè)評(píng)方式[12][13]。從對(duì)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)的分析來看，組合使用多種測(cè)評(píng)方式將會(huì)是未來計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究的主流趨勢(shì)。因此，未來我國(guó)K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注多種測(cè)評(píng)方式的組合使用。不同測(cè)評(píng)方式組合使用需要綜合考慮測(cè)評(píng)的定位、測(cè)評(píng)內(nèi)容和學(xué)生特征。首先，不同的測(cè)評(píng)方式所針對(duì)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(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)水平。試題測(cè)試可以考查學(xué)習(xí)者對(duì)已有知識(shí)和技能的掌握情況，側(cè)重于對(duì)識(shí)記、理解、應(yīng)用和分析水平的測(cè)評(píng)。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(cè)評(píng)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(duì)這種情境下的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行全面、深入、細(xì)致的測(cè)評(píng)。其次，不同的測(cè)評(píng)方式所針對(duì)的測(cè)評(píng)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(cè)驗(yàn)試題對(duì)其進(jìn)行測(cè)評(píng)，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(cè)評(píng)適合采用試題測(cè)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(cè)評(píng)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(cè)評(píng)方式適用于不同年齡段學(xué)生的測(cè)評(píng)。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(cè)評(píng)在方式的選取上有局限性。例如，幼兒階段和小學(xué)低年級(jí)階段的學(xué)生不適合使用復(fù)雜的試題測(cè)試和量表調(diào)查測(cè)評(píng)，而更適合采用觀察（行為分析）和訪談的方式進(jìn)行測(cè)評(píng)。

3.兼顧學(xué)科教學(xué)和學(xué)生能力發(fā)展監(jiān)測(cè)的需要，開發(fā)本土化測(cè)評(píng)工具

我國(guó)已有的計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究大多數(shù)都關(guān)注到了測(cè)評(píng)的本土化，尤其是測(cè)評(píng)工具的本土化開發(fā)，但是對(duì)于如何本土化還缺乏深入的研究，目前國(guó)內(nèi)尚缺乏科學(xué)權(quán)威的K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)工具[15]。部分借鑒國(guó)外研究進(jìn)行改編的測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)工具開發(fā)環(huán)境和技術(shù)規(guī)范與我國(guó)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(cè)評(píng)工具是我國(guó)K-12計(jì)算思維測(cè)評(píng)研究當(dāng)前面臨的核心問題。首先，本土化測(cè)評(píng)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(cè)的需要。特定測(cè)評(píng)工具對(duì)于驗(yàn)證學(xué)科教學(xué)效果具有針對(duì)性，通用測(cè)評(píng)工具對(duì)于學(xué)生能力發(fā)展監(jiān)測(cè)具有針對(duì)性。本土化測(cè)評(píng)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(cè)評(píng)工具都是必不可少的。其次，計(jì)算思維測(cè)評(píng)不是簡(jiǎn)單的知識(shí)測(cè)評(píng)，而是復(fù)雜、抽象的思維測(cè)評(píng)[17]。我國(guó)計(jì)算思維測(cè)評(píng)工具的開發(fā)需要基于心理測(cè)量學(xué)，從思維測(cè)評(píng)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?；究蒲袠I(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(cè)評(píng)模型構(gòu)建研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2020TS069）研究成果

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作者單位：陜西師范大學(xué)教育學(xué)部