基于Scratch軟件的小學(xué)生計(jì)算思維能力評估初探

王彩云

摘 要：計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一，而程序教學(xué)是培養(yǎng)計(jì)算思維的重要手段。以Scratch編程教學(xué)為例，初步探索在教學(xué)過程如何就計(jì)算思維的三維框架（計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐、計(jì)算觀念）進(jìn)行多維評價(jià)，希望能給一線教師在教學(xué)中評價(jià)學(xué)生的計(jì)算思維能力是否提高方面提供幫助。

關(guān)鍵詞：Scratch軟件;三維框架;計(jì)算思維

我國的計(jì)算思維研究還處于發(fā)展早期，對計(jì)算思維的研究較少，對計(jì)算思維能力的評估文獻(xiàn)更少。而隨著信息2.0時(shí)代的到來，越來越多的人意識到了計(jì)算思維已經(jīng)成為每個(gè)人都必須掌握的思維能力。

一、計(jì)算思維的內(nèi)涵

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授首次提出計(jì)算思維的概念。周教授指出計(jì)算思維和閱讀，寫作及算術(shù)一樣，應(yīng)成為每個(gè)人的一項(xiàng)基本技能。計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。

二、計(jì)算思維的三維框架

2006年3月，周以真教授首次提出計(jì)算思維的概念，受到了廣泛關(guān)注。計(jì)算思維作為思維能力的主要特征，具有一定的抽象性，傳統(tǒng)評估方法因?yàn)樵u價(jià)維度單一，很難準(zhǔn)確地評價(jià)出學(xué)生的計(jì)算思維能力是否提高。為了更加直觀地體現(xiàn)出小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)情況， 2012 年，美國麻省理工學(xué)院終身幼兒園研究小組提出計(jì)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(rèn)可，并被納入小學(xué)信息技術(shù)課程中。目前，蘇科版小學(xué)五年級信息技術(shù)教材（2020年）中使用的是2.0版本。這款軟件最大的優(yōu)點(diǎn)在于孩子不用記住復(fù)雜的命令，只需要用鼠標(biāo)將控件像堆積木一樣搭建、組合在一起，就可以實(shí)現(xiàn)游戲、動(dòng)畫、故事等。

四、小學(xué)信息技術(shù)的三維目標(biāo)與計(jì)算思維的三維框架

筆者通過分析計(jì)算思維的三維框架與小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)目標(biāo)之間的聯(lián)系，整理了以下基于計(jì)算思維三維框架的評估模型。（1）計(jì)算概念（知識與技能）：序列、事件、條件、循環(huán)、并行、運(yùn)算符、數(shù)據(jù);（2）計(jì)算實(shí)踐（過程與方法）：增量迭代、復(fù)用和混合、抽象和模塊化、測試和調(diào)試;（3）計(jì)算觀念（情感、態(tài)度與價(jià)值觀）：創(chuàng)意與表達(dá)、溝通與協(xié)作、理解與質(zhì)疑。

五、基于Scratch軟件的小學(xué)生計(jì)算思維能力評估方法

計(jì)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(xué)信息技術(shù)五年級（2020年）教材中的《編排節(jié)目順序》這節(jié)課為例，筆者通過Scratch軟件再現(xiàn)《狐假虎威》這個(gè)故事。根據(jù)不同的評估方式設(shè)計(jì)了以下學(xué)習(xí)單。

（一）量表評估

2015 年，Korkmaz等人提出用量表來測量學(xué)生的計(jì)算思維技能水平，并且計(jì)算思維量表的信度和效度已得到驗(yàn)證[2]。計(jì)算思維量表包括五個(gè)維度：創(chuàng)造、算法思維、批判性思維、解決問題、建立合作。

以《編排節(jié)目順序》——狐假虎威這節(jié)課為例，筆者分別在故事創(chuàng)作、能力提升、盡善盡美、課堂測試、自由創(chuàng)作五個(gè)方面進(jìn)行自我評價(jià)、師生互評。

（二）訪談式評估

訪談式評估指學(xué)生做完任務(wù)后，對學(xué)生進(jìn)行訪談。以本節(jié)課為例設(shè)計(jì)以下三個(gè)部分：（1）歷史和動(dòng)機(jī)：本節(jié)課你學(xué)到了什么？（2）創(chuàng)建過程：本節(jié)課的主題是什么？角色腳本制作的先后順序？故事是如何發(fā)展的？在整個(gè)過程中遇到了什么問題？如何處理這些問題？森林里還會(huì)發(fā)生哪些故事嗎？（3）反思和創(chuàng)新：有哪些創(chuàng)新點(diǎn)？運(yùn)用本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)想去設(shè)計(jì)什么程序？

（三）分析評估

學(xué)生作品分析分為：教師評價(jià)、學(xué)生自評、學(xué)生互評以及網(wǎng)絡(luò)評價(jià)，最后將各部分的分?jǐn)?shù)相加得到總分。

基于本節(jié)課筆者設(shè)計(jì)以下五個(gè)方面：（1）故事創(chuàng)作：1個(gè)角色腳本1分（共計(jì)4 分）、程序正常運(yùn)行（2 分）、熟練（2 分）（共計(jì)8分）;（2）測試：1題1分（共計(jì)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(jì)3分）;（4）盡善盡美：角色切換合適的造型（共計(jì)4分）;（5）自由創(chuàng)作：一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)1分（共計(jì)3分）。

Scratch軟件分為線上和線下兩個(gè)免費(fèi)的版本。設(shè)計(jì)完作品后，可以將作品提交到Scratch的社區(qū)平臺，如中國少年創(chuàng)客學(xué)院、咔噠咔噠、熊貓編程、西瓜創(chuàng)客Scratch交流社區(qū)、helloworldroom網(wǎng)頁平臺等。

（四）題測評估

題測評估的典型代表就是計(jì)算思維測試。根據(jù)以下五個(gè)維度來設(shè)計(jì)和表征的：計(jì)算概念、項(xiàng)目環(huán)境界面、回答選項(xiàng)方式、嵌套的存在與否、所需任務(wù)。筆者設(shè)計(jì)了基于本節(jié)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(gè)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(xiàn)：

[1]劉嬌，李建生.計(jì)算思維的評估方法及應(yīng)用案例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2019（10）.

[2]胡盈瀅.中小學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)課程設(shè)計(jì)與開發(fā)研究[D].上海：上海外國語大學(xué)，2019.