K-12計算思維測評的國際經驗與啟示

林攀登 賀寶勛 周釜宇

【摘 要】有效的測評是科學、有序推進K-12計算思維教育的重要依據。深入分析國際K-12計算思維測評的理論與實踐可以為我國計算思維測評提供有益借鑒。研究發現，國際K-12計算思維測評研究中，以國際教育技術協會等機構發布的操作性定義和概念進階框架為基礎構建測評框架，多種測評方式組合應用覆蓋計算思維各個維度的測評，并結合學科內容和培養方式開發特定測評工具等相關經驗值得參考。我國K-12計算思維測評應該以計算思維核心素養為根本依據構建測評框架，組合使用多種測評方式進行全面測評，并積極開發本土化測評工具。

【關鍵詞】計算思維;測評框架;測評工具;測評方式;K-12

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）09-014-04

計算思維作為信息化社會中數字公民所應具備的基本素養[1]，對于我們認識和理解周圍的技術世界，適應信息技術環境下的工作與生活具有重要作用。計算思維教育已經成為各國K-12教育改革和發展的重要內容，我國2018年頒布的《普通高中信息技術課程標準（2017版）》[2]提出將計算思維作為信息技術學科的核心素養。科學、有序地推進K-12計算思維教育依賴于有效測評的開展。計算思維測評不僅可以診斷學情，驗證教學效果，還可以監控學生計算思維能力發展，比較不同階段學生計算思維能力差異。本文以國際K-12計算思維測評相關實證研究文獻為樣本，對國際K-12計算思維測評的理論和實踐進行梳理分析和經驗總結，并探究其對我國K-12計算思維測評的啟示。

國際K-12計算思維測評現狀分析

對國際計算思維測評研究分析發現，國際K-12計算思維研究從概念內涵的挖掘到培養方式的探索，當前已經發展到對測評的重點關注，并且取得了豐富的研究成果。本文從測評框架、測評方式和測評工具三個方面進行分析與討論。

1.測評框架

國際K-12計算思維測評框架構建多以ISTE等機構發布的操作性定義和概念進階框架為理論基礎，具體測評內容主要以問題解決為核心，涵蓋了計算概念、計算實踐和計算觀念等方面。首先，從測評框架的維度上來看，國外已有實證研究主要關注了計算概念、計算實踐和計算觀念三個方面，有少部分研究還關注了創造性思維、合作技能、批判性思維等方面。對計算概念、計算實踐和計算觀念三個方面的測評研究表明，計算思維三維框架已經得到眾多研究者的認可。岡薩雷斯等人通過實證研究分析了計算思維的心理結構，提出計算思維包含認知和非認知成分。[3]三維框架中的計算概念和計算實踐屬于計算思維心理結構中的認知成分，計算觀念屬于非認知成分，很好地支持了這一發現，加之在教育實踐中具有較強的可操作性[4]，因此，被眾多實證研究所借鑒或應用。對創造性思維、合作技能等方面的測評研究體現了計算思維心理結構的復雜性。其次，從測評框架的具體內容上來看，國外已有實證研究重點關注了以問題解決為核心的思維技能。計算思維被認為是一種問題解決能力[5]，問題分解、抽象與建模、評估等是其重要的思維過程和實踐。最后，從測評框架的內容來源上進一步分析發現，美國國際教育技術協會和計算機科學教師協會等機構發布的操作性定義和概念進階框架[6]是絕大多數測評研究的參考依據。該概念進階框架體現了依據學段的升遷和學生認知發展變化，結合學科內容分階段進行計算思維培養和測評的思路。

2.測評方式

國際K-12計算思維實證研究中，主要有試題測試、情境任務分析、作品和行為分析、問卷和量表調查、訪談和反思五種測評方式。試題測試是指開發試題，對學生作答情況進行評價，可以考察學生對計算概念的掌握情況，可操作性強、易于大規模實施。情境任務分析是指基于特定情境任務，通過分析學生的任務完成情況所進行的測評，可以考察學生在實踐活動中計算思維技能的發展情況，但是其任務設計較為復雜，而且只針對特定的學科內容或工具，不易大規模實施。作品和行為分析是指依據學生學習過程中的作品和行為表現進行測評，屬于形成性評價，可以對學生在學習過程中的真實表現進行準確的評價，適合考查學生的真實能力發展情況，但是由于操作復雜、實施困難，所以也不易大規模實施。問卷和量表調查及訪談和反思兩種方式都屬于自我報告式測評，通過學生對自身能力、態度、觀念等的感知進行評價，適合考查學生計算觀念的形成與發展情況。另外，訪談和反思測評方式非常適合于探究學生在學習過程中的生成性問題和概念。

在已有的測評研究中，使用單一測評方式比組合使用多種測評方式的研究較多。但是，計算思維作為一種復雜的心智能力，沒有一種單獨的方法能夠有效、全面地測評學習者計算思維的發展[7]。因此，必須系統地結合不同類型的互補的測評方式和工具對學生計算思維發展進行全面測評。導致這一現象的主要原因是組合使用多種測評方式會增加研究的設計復雜性和操作難度，因此，組合使用多種測評方式的研究較少。未來，隨著計算思維測評研究的不斷推進以及測評工具的開發逐漸成熟，組合使用多種測評方式進行全面測評將會成為計算思維測評的主流趨勢。

3.測評工具

研究者大多結合自身學科內容和培養方式開發特定測評工具，通用測評工具較為缺乏。計算思維培養方式包括編程、游戲設計、教育機器人、不插電活動等[8]。從實證研究分析來看，研究者大多結合自身學科內容和培養方式開發滿足自身研究需要的測評工具，所開發出的特定的測評工具種類多樣，而且彼此之間差異較大，通用測評工具較少。特定測評工具對于驗證學科教學的效果、促進學習者計算思維能力發展發揮了巨大作用，但使用不同工具測評所得的結果之間很難進行對比分析。而通用測評工具可以定期監測學生計算思維能力發展，其測評結果也可以進行縱向和橫向的對比分析，能夠為進一步推進K-12計算思維教育提供參考依據，但是對于驗證特定學科的培養效果不具備針對性。由此可見，特定測評工具和通用測評工具對于計算思維測評各具優勢。因此，結合目前特定測評工具較為豐富而通用測評工具較少這一現狀，未來測評研究應該更加重視不依據特定學科內容和培養方式的通用測評工具的開發，增強測評結果的可比性，以監測和分析學生計算思維能力發展情況。另外，正如前文所述，多種測評方式的組合使用意味著多種測評工具的開發和組合使用，這對于測評工具的開發既是一個挑戰，也是一個契機。未來計算思維測評工具的開發，需要綜合多種工具形式對學習者計算思維進行全面測評[9]。

國際相關研究對我國K-12計算思維測評的啟示

1.依據計算思維核心素養，構建中國K-12計算思維測評框架

如何構建中國K-12計算思維測評框架是我國計算思維測評面臨的首要問題。首先，K-12計算思維測評構建應該秉持依據學段升遷和認知發展變化設計測評的理念。人的思維發展具有階段性和連續性特征，處于不同階段的個體在思維能力方面差異明顯，但是下一階段發展建立在當前階段發展的基礎之上[10]。K-12學生正處于心理的快速發展期，不同年齡段的學生不僅在知識水平方面存在差異，在思維結構和認知能力方面也存在著明顯的不同。另外，隨著學段的升遷，課程體系和學科內容發生變化，由此導致計算思維培養環境和培養重點也發生變化。因此，只有依據學生學段升遷和認知發展變化科學構建測評框架，才能真正發揮評價的總結、診斷、監控作用，以促進學生計算思維能力持續發展。從對國際測評研究的分析來看，以概念進階框架為理論依據構建測評框架也較為明確地體現了這一理念。其次，K-12計算思維測評構建應該以計算思維核心素養為根本依據。在我國K-12教育當中，計算思維被列為信息技術學科核心素養之一，并且對其內涵和操作性定義有明確的界定和描述[11]。這對我國K-12計算思維教育具有根本的指導作用，也是測評框架的根本依據。另外，K-12計算思維測評框架構建不僅要關注計算思維的認知成分，還要關注其非認知成分。對計算思維非認知成分的測評，不僅有助于選擇和設計合適的教學環境、教學模式和教學策略等教學因素，還有助于全面評價學生在學習過程中的發展變化，進而促進學生計算思維能力發展。

2.結合測評定位、測評內容和學生特征，組合使用多種測評方式進行全面測評

在國內已有的K-12計算思維測評實證研究中，絕大多數研究采用單一測評方式[12][13]。從對國際經驗的分析來看，組合使用多種測評方式將會是未來計算思維測評研究的主流趨勢。因此，未來我國K-12計算思維測評研究應重點關注多種測評方式的組合使用。不同測評方式組合使用需要綜合考慮測評的定位、測評內容和學生特征。首先，不同的測評方式所針對的思維水平不同，其定位也不同。依據修訂版的布盧姆教育目標分類[14]，思維從低階到高階依次可分為識記、理解、應用、分析、評價和創造六個水平。試題測試可以考查學習者對已有知識和技能的掌握情況，側重于對識記、理解、應用和分析水平的測評。情境任務分析也適合考查學生思維的應用和分析水平。創造水平的測評需要更加開放、更加復雜的問題情境，而作品和行為分析可以對這種情境下的學習過程進行全面、深入、細致的測評。其次，不同的測評方式所針對的測評內容不同。計算概念和計算實踐屬于認知領域，應設計能力測驗試題對其進行測評，而計算觀念屬于非認知領域，適合采用自我報告式的量表、訪談等方式。因此，計算概念和計算實踐的測評適合采用試題測試、情境任務分析以及作品和行為分析三種方式，計算觀念的測評則適合采用問卷和量表調查以及訪談和反思兩種方式。最后，不同的測評方式適用于不同年齡段學生的測評。計算思維的學習需要學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，其計算思維測評在方式的選取上有局限性。例如，幼兒階段和小學低年級階段的學生不適合使用復雜的試題測試和量表調查測評，而更適合采用觀察（行為分析）和訪談的方式進行測評。

3.兼顧學科教學和學生能力發展監測的需要，開發本土化測評工具

我國已有的計算思維測評研究大多數都關注到了測評的本土化，尤其是測評工具的本土化開發，但是對于如何本土化還缺乏深入的研究，目前國內尚缺乏科學權威的K-12計算思維測評工具[15]。部分借鑒國外研究進行改編的測評工具，其理論依據還有待商榷，適用范圍也有限。并且，由于測評工具開發環境和技術規范與我國存在差異，引入的過程往往面臨較高的文化適應成本[16]。因此，如何開發本土化測評工具是我國K-12計算思維測評研究當前面臨的核心問題。首先，本土化測評工具開發要兼顧學科教學和學生能力發展監測的需要。特定測評工具對于驗證學科教學效果具有針對性，通用測評工具對于學生能力發展監測具有針對性。本土化測評工具的開發目的是促進計算思維教育科學、持續發展，提升學生計算思維能力，為達到這一目的，兩種類型的測評工具都是必不可少的。其次，計算思維測評不是簡單的知識測評，而是復雜、抽象的思維測評[17]。我國計算思維測評工具的開發需要基于心理測量學，從思維測評入手，依據兒童心理發展階段進行開發，并在理論和實踐的交互驗證中不斷迭代完善，以保證其科學性和有效性。

注：本文系中央高校基本科研業務費專項資金資助項目“小學生計算思維測評模型構建研究”（項目編號：2020TS069）研究成果

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作者單位：陜西師范大學教育學部