安徽某市计算思维教学胜任力调查分析

彭飞，姚琦

（1.淮南师范学院计算机学院，安徽淮南 232038；2.淮南市田家庵区第十六小学，安徽淮南 232001）

目前，计算思维的培养受到世界各国的重视，并在课程中增设了计算思维教学内容，旨在中小学教育中培养计算思维能力，如2011年美国《CSTA K-12计算机科学标准》、2013年英国的“新课程计划”、2015年澳大利亚的“新课程方案”[1]等。我国发布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》[2]中，把计算思维列为核心素养之一。斯滕伯格（Sternberg）指出，思维教学存在必然的方法，但在此之前，教师首先要掌握这种思维能力[3]。从2015年开始，欧洲一些国家针对教师群体进行计算思维的教育和培养[4]。随着计算机思维教育在理论和实践中逐步深入，计算思维的评价也越来越受到国内外研究关注，除了对学生评价计算思维的知识和技能评价外，对教育者的计算思维培养所需要的素质和能力的评价同样重要，国内外研究中，尚未有成熟的对于教育者的计算思维能力评价的工具。参照使用基于教学胜任力的师范生计算思维评价量表[5]对中部某市的信息技术教师和师范院校学生进行调查，从教学胜任能力角度对计算机思维教育现状进行分析，期望从研究过程中完善本土评价量表的开发和应用的实践，并为教育者计算思维评价提供参考。

1 近年来计算思维评价的研究梳理

通过中国知网检索，主题词设置为“计算思维”并含“评价”进行检索共得到1193条结果，其中为2020年1月至今发表470篇。关键词“计算思维”“评价”检索得到66篇文章。近年来国内对计算思维研究越来越重视，对计算思维评价的研究尚处初始阶段。

在关于计算思维和评价的研究中，钟柏昌等人提出了三个维度的综合评价（TDIA）框架[6]。孙立会等提出基于马扎诺教育目标新分类学的计算思维评价框架构建为基础构建国际计算思维评价C-M-S分类框架[7]。朱珂等通过梳理国际上计算思维评价理论研究的发展脉络、目标内容及内在逻辑,分析典型计算思维评价工具功能类型及适用范围,提出建议：重视国内计算思维教育的发展、构建计算思维评价的理论框架、自主研发计算思维评价工具[8]。2019年史文崇在对国际社会计算思维教育活动现状进行分析后，归纳12种计算思维评价工具，提出测评工具“六多六少”特点，其中只有一种评价工具（CTS）适应各层次测评，其余11种适用于中小学生计算机思维的测评[9]。惠恭健等对国内外14种典型的计算思维评价工具展开多维比较与深入分析，认为计算思维评价工具可以划分为基于试题、基于量表、基于编程任务、基于系统环境四种类型，认为我国学者可依据计算思维的理论框架，自主开发本土化的计算思维评价工具[1]。陈兴冶等通过文献分析和专家咨询等研究方法确立了计算思维评价框架，形成评价指标体系，该体系可为高中学生计算思维教学实践，提供测量工具的支持[10]。赵福生等通过研究认为国外计算思维评价的研究在工具内容分为：非计算机科学的和计算机科学的，并对教师和未来教师通过编程课程培训，对计算思维进行前测和后测评价[11]。房敏等[5]基于教学胜任力的角度，以斯滕伯格成功智力等理论通过专家咨询、1223名师范生样本调查、信度和效度检验等方法开发了适合师范生的计算思维评价量表。

国内学者在计算思维和其评价的研究和实践中拓新思路，丰富了计算思维评价的理论和实践，而基于教学胜任力的计算思维量表补充了对教育者计算思维评价工具的研究空白。

2 基于胜任能力的计算机思维现状调查过程和信效度分析

计算思维已被描述为一项基本的技能，计算机思维的培养需要教育者具备基本的计算思维能力。调查针对安徽省中部地区某市进行，安徽省在2017年发布中小学幼儿园教师信息技术应用能力提升工程的通知，旨在提高中小学教师的信息技术能力。该市在课程内容上为中小学中、高年级开设信息技术课程，其中部分学校使用Scratch编程语言进行教学，在基于计算机思维培养基础上，对培养学生的逻辑思维能力、创造能力以及解决问题能力有着积极的意义。然而该市在计算机思维的培养上是否有一定的成效，信息技术教师的素质能力对中小学生计算思维培养是否存不足。立足该地区，通过调查了解，分析找出现状和不足，并提出有针对性的建议。

1）调查对象的确定

调查对象分成三类人员，分别是该市中小学信息技术一线教师，其中包括信息技术学科教师和教育信息化管理人员、师范院校非师范教育计算机相关专业的大三、大四学生（该部分学生毕业后部分会选择考取教师资格从而从事中小学教育）、师范院校师范类大三、大四学生。

调查量表参考基于教学胜任力的师范生计算思维评价量表，该量表从问题界定与分析、问题认知与解决、教学策略与实施、教学兴趣与设计、创造力等五个维度设计，共计32个题目进行调查。

调查过程在线进行，通过在问卷星平台设置调查量表，并在不同时间区间分别发放，统计时按照时间节点区分，有少数调查对象填写时间误差忽略，回收有效量表552份，其中一线信息技术教师113份，师范生212份，计算机相关专业非师范类222份。使用SpssAu在线分析信度、效度以及相关分析，基于Excel进行数据统计，使用Countif（）和Count（）函数等统计结果。

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2）信度分析

首先对数据进行效度分析，分析结果见下表1简化格式表：

表1 Cronbach信度分析简化格式

分析可知，信度系数值为0.979，大于0.9，研究数据信度质量很高。针对“项已删除的α系数”，问题13如果被删除，信度系数会有较为明显的上升，可考虑对此项进行修正或者删除处理，在实际统计中，该题是反向设计问题，保留该项调查结果。针对“CITC值”，分析项的CITC值均大于0.4，分析项之间具有良好的相关关系，同时说明信度水平良好。综上所述，研究数据信度系数值高于0.9，数据信度质量高，可用于进一步分析。

3）效度分析

效度分析有助于了解调查量表的设计结构的合理性，分析结果见表2：

表2 效度分析结果表

从上表可知：所有研究项对应的共同度值均高于0.4，研究项信息可以被有效地提取。KMO值为0.978，大于0.6，数据可以被有效提取信息应用。5个因子的方差解释率值分别是21.158%,19.561%,12.978%,12.305%,8.998%，旋转后累积方差解释率为75.000%＞50%。意味着研究项的信息可以有效地提取出来。在量表设计时，分成5个维度进行设计，维度和研究项对应关系符合预期。

使用KMO和Bartlett检验进行效度验证，见表3：

表3 KMO和Bartlett的检验

从上表可以看出：KMO值为0.978，KMO值大于0.8，研究数据非常适合提取信息，从侧面反映出效度很好。

4）相关分析

相关分析可以反映问题相互之间的关系紧密程度。对该量表5个维度的32个问题进行相关分析，分析结果表明除了第13、29题（反向设计题）为负相关之外，其余问题之间均呈现出显著性，说明量表设计为一个相互关联的整体系统。

4 调查数据统计以及结果分析

使用Excel分别对五个维度32个问题调查结果进行统计，统计选择项为完全同意和同意的占比，统计结果如表4：

表4 完全同意和同意占比表

1）问题界定与分析指标

同意以上占比最低达66%,调查人员中普遍具有对问题界定的素质和能力，表现最突出的是师范类学生，稍微高于信息技术一线教师，他们是基础教育的未来力量，在大学培养教育中一定程度上有助于未来教师群体对计算思维知识和能力的掌握，提高了计算思维问题界定的能力和素质。

2）问题认知与解决能力指标

在五个指标调查中，该因素同意人数占比最高，说明该地区基础中小学教师以及未来教师群体对计算思维问题的认知与解决具有良好的素质和能力，其中信息技术一线教师高达80%，经过一定时间的一线实践经验，对问题的认知与解决能力的提升具有明显的效果。而师范类学生在该指标的能力表现上高于非师范计算机类学生3个百分点，师范教育对未来基础教育的从业人员问题认知能力有一定的提升。

3）计算机思维教学策略与实施能力指标

调查结果中，信息技术一线教师是三组中同意人数较少的，该结果反映了对于中小学生计算机思维的培养以及对于学生的解决问题的心理过程等方面具有一定的欠缺，计算思维的培养是近年来新的课题，对于一线教师而言，其接受的教育背景知识中欠缺计算思维部分，本地区在教师继续教育培养知识结构也欠缺，缺少对计算思维知识和能力的部分，另一个侧面也反映出该地区推动中小学计算思维的政策措施缺失。反观师范类高校在人才培养过程中能够紧跟社会发展需求，及时把新的知识和技术融合到教育过程中。

4）教学兴趣与设计指标

三类群体都对新一代信息技术表现较高的兴趣，对基于探究合作等给予学生为中心的教学策略充满意愿并有信心能够在教学中运用和探究计算机思维以及培养的能力。一线教师在该指标中同样具有较大的占比，对信息化教学和计算思维教学在基础教育中的发展有较大的信心，一定程度上助推教育信息化的深入。

5）创造力指标

总体结果不太高，是五个指标中结果最低的，遇到问题经验以及直觉认可度较高是中小学教师群体中较为普遍的现象。

5 结论和建议

基于教学胜任力计算思维量表很有借鉴价值，可以根据调查的实际需要修改完善。对教育者的评价中，教师计算思维评价的量表还没有形成公认的有影响的量表，基于教学胜任力计算思维量表是针对师范生计算思维评价开发的量表，同时对一线教育者的评价在设计和应用上有很好的借鉴意义，具有较好的普适性，在实际调查中可以在此基础上，修改形成自主的量表来实施；选项设计上，使用李克特立量表5等级更能反映被调查者态度强弱。

本调查地区计算思维教育者和未来教师的计算思维胜任力水平总体不高。同意和不同意总体占比平均72%，最高同意和不同意的占比是信息技术学科教师的问题认知与解决能力水平，仅达到80.23%，计算机专业的学生在创造力维度上占比仅为64.45%。

需要增强信息技术教师和师范生在计算思维教育、培训力度。对于教育主管部门和师范教育院校而言，需要提高认识，把计算思维的知识和能力以及计算思维培养的素质能力提高纳入到师资培养体系中，作为一项长远任务来推动。