安徽某市計算思維教學(xué)勝任力調(diào)查分析

彭飛，姚琦

（1.淮南師范學(xué)院計算機(jī)學(xué)院，安徽淮南 232038；2.淮南市田家庵區(qū)第十六小學(xué)，安徽淮南 232001）

目前，計算思維的培養(yǎng)受到世界各國的重視，并在課程中增設(shè)了計算思維教學(xué)內(nèi)容，旨在中小學(xué)教育中培養(yǎng)計算思維能力，如2011年美國《CSTA K-12計算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》、2013年英國的“新課程計劃”、2015年澳大利亞的“新課程方案”[1]等。我國發(fā)布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[2]中，把計算思維列為核心素養(yǎng)之一。斯滕伯格（Sternberg）指出，思維教學(xué)存在必然的方法，但在此之前，教師首先要掌握這種思維能力[3]。從2015年開始，歐洲一些國家針對教師群體進(jìn)行計算思維的教育和培養(yǎng)[4]。隨著計算機(jī)思維教育在理論和實(shí)踐中逐步深入，計算思維的評價也越來越受到國內(nèi)外研究關(guān)注，除了對學(xué)生評價計算思維的知識和技能評價外，對教育者的計算思維培養(yǎng)所需要的素質(zhì)和能力的評價同樣重要，國內(nèi)外研究中，尚未有成熟的對于教育者的計算思維能力評價的工具。參照使用基于教學(xué)勝任力的師范生計算思維評價量表[5]對中部某市的信息技術(shù)教師和師范院校學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，從教學(xué)勝任能力角度對計算機(jī)思維教育現(xiàn)狀進(jìn)行分析，期望從研究過程中完善本土評價量表的開發(fā)和應(yīng)用的實(shí)踐，并為教育者計算思維評價提供參考。

1 近年來計算思維評價的研究梳理

通過中國知網(wǎng)檢索，主題詞設(shè)置為“計算思維”并含“評價”進(jìn)行檢索共得到1193條結(jié)果，其中為2020年1月至今發(fā)表470篇。關(guān)鍵詞“計算思維”“評價”檢索得到66篇文章。近年來國內(nèi)對計算思維研究越來越重視，對計算思維評價的研究尚處初始階段。

在關(guān)于計算思維和評價的研究中，鐘柏昌等人提出了三個維度的綜合評價（TDIA）框架[6]。孫立會等提出基于馬扎諾教育目標(biāo)新分類學(xué)的計算思維評價框架構(gòu)建為基礎(chǔ)構(gòu)建國際計算思維評價C-M-S分類框架[7]。朱珂等通過梳理國際上計算思維評價理論研究的發(fā)展脈絡(luò)、目標(biāo)內(nèi)容及內(nèi)在邏輯,分析典型計算思維評價工具功能類型及適用范圍,提出建議：重視國內(nèi)計算思維教育的發(fā)展、構(gòu)建計算思維評價的理論框架、自主研發(fā)計算思維評價工具[8]。2019年史文崇在對國際社會計算思維教育活動現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，歸納12種計算思維評價工具，提出測評工具“六多六少”特點(diǎn)，其中只有一種評價工具（CTS）適應(yīng)各層次測評，其余11種適用于中小學(xué)生計算機(jī)思維的測評[9]。惠恭健等對國內(nèi)外14種典型的計算思維評價工具展開多維比較與深入分析，認(rèn)為計算思維評價工具可以劃分為基于試題、基于量表、基于編程任務(wù)、基于系統(tǒng)環(huán)境四種類型，認(rèn)為我國學(xué)者可依據(jù)計算思維的理論框架，自主開發(fā)本土化的計算思維評價工具[1]。陳興冶等通過文獻(xiàn)分析和專家咨詢等研究方法確立了計算思維評價框架，形成評價指標(biāo)體系，該體系可為高中學(xué)生計算思維教學(xué)實(shí)踐，提供測量工具的支持[10]。趙福生等通過研究認(rèn)為國外計算思維評價的研究在工具內(nèi)容分為：非計算機(jī)科學(xué)的和計算機(jī)科學(xué)的，并對教師和未來教師通過編程課程培訓(xùn)，對計算思維進(jìn)行前測和后測評價[11]。房敏等[5]基于教學(xué)勝任力的角度，以斯滕伯格成功智力等理論通過專家咨詢、1223名師范生樣本調(diào)查、信度和效度檢驗(yàn)等方法開發(fā)了適合師范生的計算思維評價量表。

國內(nèi)學(xué)者在計算思維和其評價的研究和實(shí)踐中拓新思路，豐富了計算思維評價的理論和實(shí)踐，而基于教學(xué)勝任力的計算思維量表補(bǔ)充了對教育者計算思維評價工具的研究空白。

2 基于勝任能力的計算機(jī)思維現(xiàn)狀調(diào)查過程和信效度分析

計算思維已被描述為一項(xiàng)基本的技能，計算機(jī)思維的培養(yǎng)需要教育者具備基本的計算思維能力。調(diào)查針對安徽省中部地區(qū)某市進(jìn)行，安徽省在2017年發(fā)布中小學(xué)幼兒園教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程的通知，旨在提高中小學(xué)教師的信息技術(shù)能力。該市在課程內(nèi)容上為中小學(xué)中、高年級開設(shè)信息技術(shù)課程，其中部分學(xué)校使用Scratch編程語言進(jìn)行教學(xué)，在基于計算機(jī)思維培養(yǎng)基礎(chǔ)上，對培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)造能力以及解決問題能力有著積極的意義。然而該市在計算機(jī)思維的培養(yǎng)上是否有一定的成效，信息技術(shù)教師的素質(zhì)能力對中小學(xué)生計算思維培養(yǎng)是否存不足。立足該地區(qū)，通過調(diào)查了解，分析找出現(xiàn)狀和不足，并提出有針對性的建議。

1）調(diào)查對象的確定

調(diào)查對象分成三類人員，分別是該市中小學(xué)信息技術(shù)一線教師，其中包括信息技術(shù)學(xué)科教師和教育信息化管理人員、師范院校非師范教育計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的大三、大四學(xué)生（該部分學(xué)生畢業(yè)后部分會選擇考取教師資格從而從事中小學(xué)教育）、師范院校師范類大三、大四學(xué)生。

調(diào)查量表參考基于教學(xué)勝任力的師范生計算思維評價量表，該量表從問題界定與分析、問題認(rèn)知與解決、教學(xué)策略與實(shí)施、教學(xué)興趣與設(shè)計、創(chuàng)造力等五個維度設(shè)計，共計32個題目進(jìn)行調(diào)查。

調(diào)查過程在線進(jìn)行，通過在問卷星平臺設(shè)置調(diào)查量表，并在不同時間區(qū)間分別發(fā)放，統(tǒng)計時按照時間節(jié)點(diǎn)區(qū)分，有少數(shù)調(diào)查對象填寫時間誤差忽略，回收有效量表552份，其中一線信息技術(shù)教師113份，師范生212份，計算機(jī)相關(guān)專業(yè)非師范類222份。使用SpssAu在線分析信度、效度以及相關(guān)分析，基于Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，使用Countif（）和Count（）函數(shù)等統(tǒng)計結(jié)果。

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2）信度分析

首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行效度分析，分析結(jié)果見下表1簡化格式表：

表1 Cronbach信度分析簡化格式

分析可知，信度系數(shù)值為0.979，大于0.9，研究數(shù)據(jù)信度質(zhì)量很高。針對“項(xiàng)已刪除的α系數(shù)”，問題13如果被刪除，信度系數(shù)會有較為明顯的上升，可考慮對此項(xiàng)進(jìn)行修正或者刪除處理，在實(shí)際統(tǒng)計中，該題是反向設(shè)計問題，保留該項(xiàng)調(diào)查結(jié)果。針對“CITC值”，分析項(xiàng)的CITC值均大于0.4，分析項(xiàng)之間具有良好的相關(guān)關(guān)系，同時說明信度水平良好。綜上所述，研究數(shù)據(jù)信度系數(shù)值高于0.9，數(shù)據(jù)信度質(zhì)量高，可用于進(jìn)一步分析。

3）效度分析

效度分析有助于了解調(diào)查量表的設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性，分析結(jié)果見表2：

表2 效度分析結(jié)果表

從上表可知：所有研究項(xiàng)對應(yīng)的共同度值均高于0.4，研究項(xiàng)信息可以被有效地提取。KMO值為0.978，大于0.6，數(shù)據(jù)可以被有效提取信息應(yīng)用。5個因子的方差解釋率值分別是21.158%,19.561%,12.978%,12.305%,8.998%，旋轉(zhuǎn)后累積方差解釋率為75.000%＞50%。意味著研究項(xiàng)的信息可以有效地提取出來。在量表設(shè)計時，分成5個維度進(jìn)行設(shè)計，維度和研究項(xiàng)對應(yīng)關(guān)系符合預(yù)期。

使用KMO和Bartlett檢驗(yàn)進(jìn)行效度驗(yàn)證，見表3：

表3 KMO和Bartlett的檢驗(yàn)

從上表可以看出：KMO值為0.978，KMO值大于0.8，研究數(shù)據(jù)非常適合提取信息，從側(cè)面反映出效度很好。

4）相關(guān)分析

相關(guān)分析可以反映問題相互之間的關(guān)系緊密程度。對該量表5個維度的32個問題進(jìn)行相關(guān)分析，分析結(jié)果表明除了第13、29題（反向設(shè)計題）為負(fù)相關(guān)之外，其余問題之間均呈現(xiàn)出顯著性，說明量表設(shè)計為一個相互關(guān)聯(lián)的整體系統(tǒng)。

4 調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及結(jié)果分析

使用Excel分別對五個維度32個問題調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計選擇項(xiàng)為完全同意和同意的占比，統(tǒng)計結(jié)果如表4：

表4 完全同意和同意占比表

1）問題界定與分析指標(biāo)

同意以上占比最低達(dá)66%,調(diào)查人員中普遍具有對問題界定的素質(zhì)和能力，表現(xiàn)最突出的是師范類學(xué)生，稍微高于信息技術(shù)一線教師，他們是基礎(chǔ)教育的未來力量，在大學(xué)培養(yǎng)教育中一定程度上有助于未來教師群體對計算思維知識和能力的掌握，提高了計算思維問題界定的能力和素質(zhì)。

2）問題認(rèn)知與解決能力指標(biāo)

在五個指標(biāo)調(diào)查中，該因素同意人數(shù)占比最高，說明該地區(qū)基礎(chǔ)中小學(xué)教師以及未來教師群體對計算思維問題的認(rèn)知與解決具有良好的素質(zhì)和能力，其中信息技術(shù)一線教師高達(dá)80%，經(jīng)過一定時間的一線實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對問題的認(rèn)知與解決能力的提升具有明顯的效果。而師范類學(xué)生在該指標(biāo)的能力表現(xiàn)上高于非師范計算機(jī)類學(xué)生3個百分點(diǎn)，師范教育對未來基礎(chǔ)教育的從業(yè)人員問題認(rèn)知能力有一定的提升。

3）計算機(jī)思維教學(xué)策略與實(shí)施能力指標(biāo)

調(diào)查結(jié)果中，信息技術(shù)一線教師是三組中同意人數(shù)較少的，該結(jié)果反映了對于中小學(xué)生計算機(jī)思維的培養(yǎng)以及對于學(xué)生的解決問題的心理過程等方面具有一定的欠缺，計算思維的培養(yǎng)是近年來新的課題，對于一線教師而言，其接受的教育背景知識中欠缺計算思維部分，本地區(qū)在教師繼續(xù)教育培養(yǎng)知識結(jié)構(gòu)也欠缺，缺少對計算思維知識和能力的部分，另一個側(cè)面也反映出該地區(qū)推動中小學(xué)計算思維的政策措施缺失。反觀師范類高校在人才培養(yǎng)過程中能夠緊跟社會發(fā)展需求，及時把新的知識和技術(shù)融合到教育過程中。

4）教學(xué)興趣與設(shè)計指標(biāo)

三類群體都對新一代信息技術(shù)表現(xiàn)較高的興趣，對基于探究合作等給予學(xué)生為中心的教學(xué)策略充滿意愿并有信心能夠在教學(xué)中運(yùn)用和探究計算機(jī)思維以及培養(yǎng)的能力。一線教師在該指標(biāo)中同樣具有較大的占比，對信息化教學(xué)和計算思維教學(xué)在基礎(chǔ)教育中的發(fā)展有較大的信心，一定程度上助推教育信息化的深入。

5）創(chuàng)造力指標(biāo)

總體結(jié)果不太高，是五個指標(biāo)中結(jié)果最低的，遇到問題經(jīng)驗(yàn)以及直覺認(rèn)可度較高是中小學(xué)教師群體中較為普遍的現(xiàn)象。

5 結(jié)論和建議

基于教學(xué)勝任力計算思維量表很有借鑒價值，可以根據(jù)調(diào)查的實(shí)際需要修改完善。對教育者的評價中，教師計算思維評價的量表還沒有形成公認(rèn)的有影響的量表，基于教學(xué)勝任力計算思維量表是針對師范生計算思維評價開發(fā)的量表，同時對一線教育者的評價在設(shè)計和應(yīng)用上有很好的借鑒意義，具有較好的普適性，在實(shí)際調(diào)查中可以在此基礎(chǔ)上，修改形成自主的量表來實(shí)施；選項(xiàng)設(shè)計上，使用李克特立量表5等級更能反映被調(diào)查者態(tài)度強(qiáng)弱。

本調(diào)查地區(qū)計算思維教育者和未來教師的計算思維勝任力水平總體不高。同意和不同意總體占比平均72%，最高同意和不同意的占比是信息技術(shù)學(xué)科教師的問題認(rèn)知與解決能力水平，僅達(dá)到80.23%，計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在創(chuàng)造力維度上占比僅為64.45%。

需要增強(qiáng)信息技術(shù)教師和師范生在計算思維教育、培訓(xùn)力度。對于教育主管部門和師范教育院校而言，需要提高認(rèn)識，把計算思維的知識和能力以及計算思維培養(yǎng)的素質(zhì)能力提高納入到師資培養(yǎng)體系中，作為一項(xiàng)長遠(yuǎn)任務(wù)來推動。