中学信息技术课堂计算思维评价研究

2023-08-10宋丽

艺术科技 2023年16期

摘要：计算思维是学生适应信息社会的必备素养，也是信息技术学科的核心素养之一。计算思维是一种自顶向下、逐步细化的思维，对各个学科中问题的解决皆有指导意义。评价是检验教育教学效果的必要环节，以“如何评”的视角了解计算思维，更有利于把握其内涵和培养现状。文章以评价为切入点，以中学信息技术课中的计算思维评价为主题，搜集筛选得到涉及中学信息技术课堂计算思维评价的质量较高的文献，总结其中主要的计算思维评价维度、工具或方法，并对类似的研究内容加以梳理归纳与讨论。文章主要总结出以下7个研究角度：构建新的计算思维评价框架、分析总结现有的典型评价工具、分析有关测评主题的研究并总结评价方式、依据现有评价体系编制问卷进行前后测、采用现有评价工具评价学生作品、作品+访谈+任务前后测、自主设计评测量表或体系。最后阐明三点研究发现：其一，当下中学信息技术课堂中的计算思维评价方式向多元化、综合化发展；其二，目前研究中的评价手段更多是结果性评价，生成性评价体现较少，但评价体系有优化趋势；其三，目前较多的研究还是以欧美国家的相关理论或研究成果为依据进行本土化实践。

关键词：信息技术课堂；计算思维；评价工作；测评

中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）16-0-03

0 引言

计算思维与计算机科学关联，却超越计算机科学领域，被认为是“21世纪核心的复合能力”，是当前及未来时代不可或缺的心智素养之一。与此同时，计算思维也被称为科学思维的第三种类型，它除了理论和实验思维之外，还促进了人类文明和技术进步［1］。计算思维即以计算机科学家的思维方法分析和解决问题，是一种自顶向下、逐步细化的思维，也可以理解为一种分而治之、将大问题拆分为若干个小问题逐个加以解决的思维。范文翔、李艺2018年关于计算思维应用研究层次分布的研究，将分布领域划分为普通高等教育、中小学教育、学前教育和其他领域，其中占比最高的是普通高等教育领域，中小学教育相关研究数量也有一定增幅［2］。这表明我国关于计算思维培养的研究所面向的教育阶段在发生改变，开始向中小学阶段转移［3］。

中学阶段是学生计算思维发展的关键时期，信息技术课程是学生计算思维得以发展的重要载体。教学评价是促进教学反思和优化教学效果的必要环节。因此，本研究以评价为切入点，以中学信息技术课中的计算思维评价为主题，进行文献综述。

1 中学信息技术课中计算思维评价维度、工具或方法

本研究将搜集到的文献分为两类：类型一为主题或子主题，即研究计算思维评价的文献；类型二为在实验或实证环节，检验研究成果是否促进学生计算思维水平提升的研究，或是案例中涉及中学信息技术课计算思维评价的研究。需要提前说明的是：其一，本研究认为中学信息技术课堂本就应包含编程教学，因此涉及面向中学阶段学生的，以培养学生计算思维为目的的编程教学相关研究中，若不明确指出是发生在社团课、兴趣班等类似情境中的教学，则划归为面向中学信息技术课堂的教学；其二，样本文献中存在面向整个中小学阶段的相关研究，因其受众包括中学阶段，所以一并纳入综述范围内。

1.1 类型一文献分析

1.1.1 构建新的计算思维评价框架

孙立会、王晓倩认为，教学目标设计是教学评价的逻辑起点，由此开发了由认知评价、元认知评价、自我评价三个层次构成的计算思维测评框架。认知评价重视通过静态测量方法（试题、量表等）对认知进行量化，元认知评价重视中学生计算思维的形成与发展过程，自我评价则侧重计算思维自我内化成效［4］。冯友梅、王珊针对计算思维评价设计了由计算概念与计算策略两个维度组成的二维框架，该框架可为计算思维评价及其目标评价体系的构建提供多层次参考，且可作为信息技术课程单元教学设计的辅助工具［5］。以上研究大多基于学习与教学理论设计评价维度，也有研究针对具体的教学组织形式对计算思维评价维度进行设计。例如，有研究在项目式学习的流程之下，尝试进行计算思维的评价设计，构建了相应的评价体系。

1.1.2 分析总结现有的典型评价工具

目前针对计算思维评价的研究，已生成多种典型工具，朱珂、徐紫娟等总结的类型包括诊断型、总结性型、形成性迭代型等［6］。也有研究迎合国内信息技术课程需要和其他实际情况，从众多文献中筛选出国内外典型的工具，并归纳为基于试题、量表、任务、环境的评价［7］。李锋、程亮等采用内容分析法，以25篇国际计算思维评价文献为研究对象，进行关键词编码并形成组织序列，构建了K-12计算思维评价“目标—内容”结构体系［8］。这说明我国相关研究已在尝试借鉴国外典型案例，进行本土化实践。

1.1.3 分析有关测评主题的研究并总结评价方式

郁晓华、王美玲基于计算思维测评视角分析了41个测评实践案例，根据分析结果指出，目前题目或编程测试法、作品或图文分析法、调查法和观察访谈法等评价途径得到较多运用［9］，其中使用频率最高且操作性、适用性较强的是题目测试法，观察法和访谈法则一般作为辅助手段。罗海风、刘坚的研究分析归纳了现有的计算思维测评主题：基于代码读写能力的测评、基于游戏的情境式测评、基于问题解决式的测评、基于问卷题目的测评以及基于学科知识的测评［10］。另有研究尝试突破以往综合视角下的评价方式，着眼于設计计算思维微认证式的评价，主张细化和区分计算思维的各构成要素。微认证的视角和思路使计算思维评价更加具体化，也为信息技术课堂中的计算思维评价提供了一种实用可行的落地方式。

1.2 类型二文献分析

1.2.1 依据现有评价体系编制问卷进行前后测

张学军、岳彦龙等的相关研究在实证阶段采用陈兴冶等编制的计算思维评价体系，已被研究证明具有良好的信效度［11］。为保证评价工作的准确性，该项研究附加了作品分析、学习成绩分析等其他手段来考察高中信息技术课中学生计算思维水平的提升效果。

1.2.2 采用现有评价工具评价学生的作品

陈兴冶、马颖莹等2021年的研究面向信息技术学科教学，以学生计算思维发展为研究视角，构建深度学习模型，并以初中学生为实验对象进行效果评价。采用的方式为作品分析：思维导图（项目进行前）及Scratch作品［12］。两种作品运用了霍夫评价模式和Dr.Scratch计算思维评价工具，并验证了评价工具的可用性。

1.2.3 作品+访谈+任务前后测

在曹晓明的研究中，采用了“作品+访谈+任务前后测”的组合形式对学生计算思维水平进行评价，作品评价由教师进行，未明确运用了怎样的评价标准；访谈面向3名存在学习效果差异性的学生，任务考核测评运用了前后测以及先锋班、平行班的

分类［13］。

1.2.4 自主设计评测量表或体系

宁可为、杨晓霞认为，计算思维包含五个核心概念：抽象化、分解、算法思想、归纳和评价。据此设计测验量表，并在评价实施时辅以问卷调查进行补充［14］。丁世强、王平升等的研究在实验阶段以信息技术学科中的“程序与算法基础”课程为载体，开展计算思维能力评价［15］。余燕芳、李艺的研究以机器学习模块为例，展示了学习评价与计算思维评价层级间的关系，强调模块学习主要以单元学习评价的方式体现，且一个评价项目对应几个不同层级的评价水平［16］。陈兴冶、王昌国以高中信息技术课程中的网络故障排查为学习内容，采用自主编制的计算思维“二阶诊断测试问卷”进行课堂评价，并验证了可用性［17］。另有研究在评价阶段根据流程图设定评分标准，并辅以APP作品评价等手段［18］。多种评价手段的结合能够全面测评学习者计算思维发展情况。傅骞、解博超等的研究根据国际计算思维挑战赛试题重新编制试题进行计算思维评测，并依据国外权威专家提出的标准对试题进行了优化［19］。该研究给出的示例题目采用了选择题形式，与图形变换相关，具体描述如下：在三角形瓷砖的每一边分别放上同样的三角形瓷砖，组成一个大三角形，将这个大三角形顺时针旋转90°后，再像之前那样在三边都加上瓷砖，则形成什么样的图案？值得一提的是，该研究将计算思维试题得分与电子作品得分作一致性对比，发现两者之间呈显著相关。

可见，目前中学信息技术课堂中已然开展了较为丰富的计算思维评价实践，且更多研究倾向于自主设计评测量表或体系，同时依据国外研究成果进行本土化研究。

2 研究发现与讨论

其一，不难发现，当下中学信息技术课堂中的计算思维评价方式并不单一，目前以量表为主，且倾向于寻找理论依据，并根据教学实际自主设计评价量表或工具，并尝试将多种评价方式结合起来，即综合应用多种计算思维评价工具，以保证评价的科学性和有效性。

其二，目前研究中的评价手段更多的是结果性评价，生成性评价体现较少，但业界正开始对评价体系进行梳理，朝着优化评价体系的方向发展，计算思维的评价方式也朝着多元化和科学化方向发展。

其三，依据本研究梳理的文献情况，可以看出目前较多的研究还是以欧美国家的相关理论或研究成果为依据，进行本土化实践。对于国外的成果，要妥善应用，并努力实现与本土结合的创新性发展。同时，在正视国外计算思维评价工具的同时，应致力于开发我国本土的有效计算思维评价实践案例。

3 结语

评价工作是验收教学效果的必经之路，计算思维教育评价研究对促进计算思维教育发展有重要意义。中学是学生身心发展的重要阶段，同时信息技术课中关注学生计算思维发展已然成为落实素质教育的新要求，我国目前相关研究已取得了一定的成果。本文以“如何评”的视角进行文献综述研究，在一定程度上反映出当下国内中学信息技术课堂中的计算思维培养现状，但本研究视角较为单一，需要更全面深入的探索研究予以补充。

参考文献：

［1］何中胜，刘晓丹.面向计算思维的文献检索课程的教学改革探索［J］.图书馆学研究，2014（2）：8-11.

［2］范文翔，张一春，李艺.国内外计算思维研究与发展综述［J］.远程教育杂志，2018，36（2）：3-17.

［3］郁晓华，肖敏，王美玲.计算思维培养进行时：在K-12阶段的实践方法与评价［J］.远程教育杂志，2018，36（2）：18-28.

［4］孙立会，王晓倩.基于马扎诺教育目标新分类学的计算思维评价框架构建［J］.电化教育研究，2021，42（6）：20-26，33.

［5］冯友梅，王珊，王昕怡，等.支持我国信息技术课程评价体系构建的计算思维描述框架设计［J］.电化教育研究，2022，43（6）：115-121.

［6］朱珂，徐紫娟，陈婉旖.国际视阈下计算思维评价研究的理论和实践［J］.电化教育研究，2020，41（12）：20-27.

［7］惠恭健，兰小芳，钱逸舟.计算思维该如何评？：基于国内外14种评价工具的比较分析［J］.远程教育杂志，2020，38（4）：84-94.

［8］李锋，程亮，顾小清.计算思维学业评价的内容构建与方法设计：文献比较研究的视角［J］.中国远程教育，2022（2）：65-75，77.

［9］郁晓华，王美玲.计算思维培养之路还有多远？：基于计算思维测评视角［J］.开放教育研究，2020，26（1）：60-71.

［10］羅海风，刘坚，罗杨.人工智能时代的必备心智素养：计算思维［J］.现代教育技术，2019，29（6）：26-33.

［11］张学军，岳彦龙，梁屿藩. Python课程中数字化游戏教学培养高中生计算思维的实证研究［J］.电化教育研究，2021，42（7）：91-98.