支持我國信息技術(shù)課程評價(jià)體系構(gòu)建的計(jì)算思維描述框架設(shè)計(jì)

馮友梅 王珊 王昕怡 周彤彤

[摘? ?要] 信息技術(shù)課程計(jì)算思維評價(jià)體系的構(gòu)建需要以系統(tǒng)的評價(jià)目標(biāo)體系為基礎(chǔ)，但此評價(jià)目標(biāo)體系很難形成。直接原因?yàn)椋鹤鳛樵u價(jià)目標(biāo)確定的重要依據(jù)，既有計(jì)算思維描述框架中“過程”維度的要素不能進(jìn)行多層粒度細(xì)化。深層原因則為：認(rèn)知心理學(xué)對“思維過程”與“思維內(nèi)容”的人為割裂。鑒于此，為從根本上突破計(jì)算思維評價(jià)困境，文章以“知識與思維內(nèi)在統(tǒng)一”為基本立場，將“計(jì)算思維過程”與“計(jì)算思維內(nèi)容”還原為完整的動態(tài)計(jì)算思維，在此基礎(chǔ)上尋找與動態(tài)計(jì)算思維內(nèi)在一致的靜態(tài)知識結(jié)構(gòu)。經(jīng)過層層剝離、轉(zhuǎn)換，最終形成包含“計(jì)算概念”與“計(jì)算策略”兩個(gè)維度的計(jì)算思維二維描述框架。該描述框架中各維度的要素集合亦是具有信息技術(shù)學(xué)科本質(zhì)特征的核心知識集，其不僅可以支持從宏觀到微觀的多層計(jì)算思維評價(jià)目標(biāo)體系以及評價(jià)體系的構(gòu)建，而且可以為信息技術(shù)課程“單元群—單元—課”整體教學(xué)設(shè)計(jì)提供必要抓手。

[關(guān)鍵詞] 計(jì)算思維; 計(jì)算策略; 描述框架; 信息技術(shù)課程; 評價(jià)體系

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 馮友梅（1983—），女，河北香河人。講師，博士，主要從事信息技術(shù)課程與教學(xué)、基于清晰圖形語義的思維可視化研究。E-mail：youmeifeng2008@163.com。

一、引? ?言

作為信息技術(shù)課程的重要學(xué)科核心素養(yǎng)，計(jì)算思維的評價(jià)問題備受關(guān)注。經(jīng)過上一輪基礎(chǔ)教育課程改革的洗禮，發(fā)展性評價(jià)的理念已深入人心。以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為旨?xì)w，我國K-12階段信息技術(shù)課程的計(jì)算思維評價(jià)便不能僅是長時(shí)間學(xué)習(xí)結(jié)束后的粗粒度的水平測量，而應(yīng)是由細(xì)粒度的微觀評價(jià)、中粒度的中觀評價(jià)以及粗粒度的宏觀評價(jià)共同構(gòu)成評價(jià)體系。其中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的細(xì)粒度微觀評價(jià)尤為重要。顯然，此計(jì)算思維評價(jià)體系在我國尚未形成。事實(shí)上，雖然國際范圍內(nèi)對計(jì)算思維的評價(jià)問題關(guān)注已久，且已形成大量評價(jià)方案及案例，但評價(jià)普遍聚焦宏觀層面，與“體系”相距甚遠(yuǎn)。

眾所周知，計(jì)算思維描述框架（Computational Thinking Framework）是抽象的計(jì)算思維定義與具體評價(jià)實(shí)踐之間的橋梁，是評價(jià)設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)和依據(jù)。故本文認(rèn)為，計(jì)算思維評價(jià)難成“體系”，極有可能根源于計(jì)算思維描述框架。基于此，本文系統(tǒng)梳理既有計(jì)算思維描述框架，深入分析其存在的問題及原因，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建可支持K-12階段信息技術(shù)課程計(jì)算思維評價(jià)體系設(shè)計(jì)的計(jì)算思維描述框架。

二、既有計(jì)算思維描述框架存在的問題及歸因

（一）既有計(jì)算思維描述框架梳理

目前國際范圍內(nèi)有較高影響力和認(rèn)同度的當(dāng)屬博南與雷斯尼克（Karen Brennan & Mitchel Resnick）于2012年提出的計(jì)算思維描述框架（下文簡稱“博南框架”），該框架聚焦編程領(lǐng)域，包含計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐及計(jì)算觀念三個(gè)維度[1]。其中，計(jì)算概念指從事編程實(shí)踐時(shí)所涉及的基本概念，包括“序列”“循環(huán)”“事件”“并行”“條件”“操作符”“數(shù)據(jù)”;計(jì)算實(shí)踐指基于計(jì)算概念發(fā)展的、存在于但不限于編程領(lǐng)域的實(shí)踐，包括“增量與迭代”“測試與調(diào)試”“重用與重組”“抽象與模塊化”;計(jì)算觀念則指在計(jì)算實(shí)踐過程中逐漸形成的對自身、自身與他人的關(guān)系以及周遭技術(shù)世界的基本觀念，包括“表達(dá)”“連接”“質(zhì)疑”[1]。考慮計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐兩維度與我國信息技術(shù)課程對計(jì)算思維的內(nèi)涵及外延的界定較為契合，故本文僅就這兩個(gè)維度展開深入探討①。如果從過程視角審視，那么計(jì)算概念便可看作計(jì)算思維運(yùn)轉(zhuǎn)過程中被調(diào)動、利用的“資源”，計(jì)算實(shí)踐則指向運(yùn)轉(zhuǎn)過程本身。正如該框架的設(shè)計(jì)者所言，“計(jì)算實(shí)踐聚焦思維與學(xué)習(xí)的過程，它指向?qū)W生如何學(xué)習(xí)，而非學(xué)到了什么”[1]。較之計(jì)算概念，計(jì)算實(shí)踐顯然是計(jì)算思維更為核心的構(gòu)成要素。

與僅面向過程的操作性定義（單維度框架），如“抽象、分解、算法思維、概括和模式化、評價(jià)、邏輯思維”[2]，“界定問題、抽象特征、建立模型、形成問題解決方案、總結(jié)遷移”[3]等相比，博南框架對計(jì)算思維進(jìn)行了更為細(xì)致的要素切分，對于實(shí)踐而言也更具操作性，因此，一經(jīng)推出便吸引了眾多研究者和實(shí)踐者的關(guān)注，近年來國際范圍內(nèi)亦不斷出現(xiàn)各種改良版本。例如：鐘柏昌等在保持博南框架基本結(jié)構(gòu)（三維結(jié)構(gòu)）不變的前提下，對各維度要素做了細(xì)微調(diào)整，具體為：在計(jì)算概念維度增加了“對象”“指令”兩個(gè)要素;將計(jì)算實(shí)踐維度的四個(gè)要素調(diào)整為五個(gè)，分別為“規(guī)劃與設(shè)計(jì)”“抽象與建模”“模塊化與重用”“迭代與優(yōu)化”“測試與調(diào)試”;計(jì)算觀念維度也從三個(gè)要素被調(diào)整為四個(gè)要素[4]。Grover和Pea 則將三維結(jié)構(gòu)調(diào)整為兩維結(jié)構(gòu)——計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐，且與博南框架中計(jì)算概念維度僅面向編程領(lǐng)域不同，該框架中計(jì)算概念面向更廣泛的計(jì)算實(shí)踐領(lǐng)域，要素包括“算法和算法思維”“模式和模式識別”“自動化”等;計(jì)算實(shí)踐維度則與博南框架大體一致，包含“問題分解”“測試與調(diào)試”“迭代細(xì)化”等[5]。

其他改良版本不再一一列舉。總體來看，雖然在維度或維度包含的要素等方面存在差異，但博南框架的一個(gè)重要特征——各維度的基本指向，卻被各改良版本所繼承，即在各改良版本中，計(jì)算概念均指向計(jì)算思維運(yùn)轉(zhuǎn)過程中被調(diào)動、利用的“資源”，計(jì)算實(shí)踐則指向動態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)過程本身。本文將博南框架及其改良版本統(tǒng)稱為“博南風(fēng)格計(jì)算思維描述框架”（簡稱“博南風(fēng)格框架”）。

（二）博南風(fēng)格框架的問題分析

國際范圍內(nèi)關(guān)于思維的研究由來已久，研究者一般將思維過程（形式）和思維材料（內(nèi)容）作為思維的兩個(gè)重要組成部分。其中，思維材料即是知識，思維過程則是對知識的加工、利用或調(diào)動過程，包括“分析”“綜合”“分類”等，思維水平由思維過程水平和思維材料（知識）水平共同決定[6]。可見，博南風(fēng)格框架中關(guān)于計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐的界定與既有思維研究的觀點(diǎn)一致。以其為指導(dǎo)，計(jì)算概念維度的評價(jià)實(shí)質(zhì)上就是知識評價(jià)。知識評價(jià)多年來一直是K-12階段教學(xué)評價(jià)的主要內(nèi)容，基本思路為：對作為學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的知識進(jìn)行分層，使知識粒度細(xì)化至課堂級別，最終形成學(xué)段、學(xué)期、單元、課堂四個(gè)層面的粒度不斷細(xì)化的知識金字塔結(jié)構(gòu)，此知識分層結(jié)構(gòu)與布魯姆教育目標(biāo)分類體系（或修訂版）相結(jié)合，便可形成不同層面的評價(jià)目標(biāo)體系，進(jìn)而支持系統(tǒng)評價(jià)體系的構(gòu)建。事實(shí)上，計(jì)算概念維度已經(jīng)形成的評價(jià)體系，如FACT's Systems of Assessments等[7]便是按照以上思路形成的。而依照該思路之所以可形成系統(tǒng)的、可具體到課堂層面的評價(jià)體系，關(guān)鍵在于評價(jià)實(shí)踐者可將計(jì)算概念維度粒度較大的要素（知識）進(jìn)行多層切分細(xì)化。

反觀計(jì)算實(shí)踐維度，該維度的評價(jià)是面向計(jì)算思維過程本身的評價(jià)。以可操作性為目的，博南風(fēng)格框架亦將完整的計(jì)算思維過程進(jìn)行初步切分，形成如前文所述的若干要素。同樣，為了更有效地指導(dǎo)評價(jià)實(shí)踐，計(jì)算實(shí)踐維度的若干要素又被進(jìn)一步細(xì)化。例如：將“抽象”細(xì)化為“刪除”“過濾”“提取”“符號化”四個(gè)要素，將“分解”細(xì)化為“分解”“有序”“遞歸”三個(gè)要素，等等[8]。又如：將“重用與重組”細(xì)化為“從新問題或新目標(biāo)的角度評價(jià)既有問題或問題解決方案”“在新的問題情境中重用既有方案”“部分或整體調(diào)整既有方案以適應(yīng)新問題”“在重用、重組、再造之間做評估和權(quán)衡”四個(gè)要素，等等[9]。然而問題在于，在既有文獻(xiàn)或評價(jià)實(shí)例中，計(jì)算實(shí)踐維度諸要素均只做了如上文所述的一層細(xì)化，尚未有如“知識金字塔結(jié)構(gòu)”的、將計(jì)算實(shí)踐維度的要素進(jìn)行多層細(xì)化的“過程金字塔結(jié)構(gòu)”，因此，難以為微觀層面的評價(jià)提供具體明確的評價(jià)目標(biāo)。

綜上，計(jì)算思維評價(jià)難成體系，實(shí)則是計(jì)算思維的計(jì)算實(shí)踐維度評價(jià)難成體系，其直接原因是此維度的評價(jià)目標(biāo)難成體系。換言之，實(shí)踐者無法以博南風(fēng)格框架計(jì)算實(shí)踐維度的要素為依據(jù)，形成從宏觀到微觀的評價(jià)目標(biāo)體系，這是計(jì)算實(shí)踐維度難以形成系統(tǒng)可行的評價(jià)體系的重要原因，亦是博南風(fēng)格框架的問題所在。

（三）博南風(fēng)格框架的問題歸因

事實(shí)上，不僅針對計(jì)算思維過程，以可教可評為目的，學(xué)界對思維過程進(jìn)行要素切分的嘗試由來已久。如前文所述，將思維過程劃分為“分析”“綜合”“分類”“抽象”“概括”“類比”等要素，但要素粒度始終未能小到如知識粒度般可操作的程度，以至于難以形成有關(guān)思維教育的系統(tǒng)可行的目標(biāo)體系，進(jìn)而導(dǎo)致其在實(shí)踐領(lǐng)域至今仍作為知識教育的點(diǎn)綴。此種情況難免讓人產(chǎn)生如下疑惑：是否我們的努力方向，即“直接面向思維過程把握思維發(fā)展的脈絡(luò)（評定思維發(fā)展的水平）”本身就值得商榷？換句話說，就計(jì)算思維過程（計(jì)算實(shí)踐）評價(jià)而言，可以嘗試采用如下“迂回”策略以突破困境：找到與計(jì)算思維過程發(fā)展脈絡(luò)及水平具有實(shí)質(zhì)關(guān)聯(lián)的特定知識（知識結(jié)構(gòu)），通過該知識（知識結(jié)構(gòu)）的發(fā)展水平間接推斷計(jì)算思維過程的發(fā)展水平。該“迂回”策略的可操作性表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：首先，知識粒度可以實(shí)現(xiàn)多層細(xì)化，進(jìn)而形成從宏觀到微觀的目標(biāo)體系;其次，在實(shí)際教學(xué)中，我們能樸素地覺察到，如果學(xué)生形成了由策略性、概念性、技能性等類型的知識復(fù)雜關(guān)聯(lián)而成的知識結(jié)構(gòu)后，便會表現(xiàn)出高水平的計(jì)算思維過程。

遺憾的是，以上“迂回”策略被如下論斷直接否定：“知識是訓(xùn)練思維的材料，是思維（思維過程）調(diào)動、利用的資源。”[10]此論斷在教育領(lǐng)域被普遍認(rèn)同，其言下之意為，思維過程和思維內(nèi)容（知識）間僅是調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系，二者在發(fā)展脈絡(luò)及水平方面并無內(nèi)在實(shí)質(zhì)關(guān)聯(lián)。計(jì)算實(shí)踐維度的評價(jià)也因此論斷再次陷入僵局。

計(jì)算思維評價(jià)落地的緊迫性促使我們不得不進(jìn)一步追問：以上論斷是否禁得起推敲？眾所周知，心理學(xué)是教育學(xué)的直接理論基礎(chǔ)，教育領(lǐng)域的核心論斷或觀點(diǎn)均與心理學(xué)存在淵源關(guān)系。經(jīng)系統(tǒng)追溯分析，“思維過程與思維內(nèi)容（知識）無內(nèi)在實(shí)質(zhì)關(guān)聯(lián)”的論斷直接承自于認(rèn)知心理學(xué)關(guān)于學(xué)習(xí)核心機(jī)制的“信息加工”隱喻。該隱喻認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程便是信息加工過程，是作為“程序”的“思維”對作為“信息”的“知識”的加工過程，“程序”與被其加工的“信息”間無內(nèi)在實(shí)質(zhì)關(guān)聯(lián)[11]，我們將其稱為學(xué)習(xí)的“過程+內(nèi)容”模型[12]。然而，讓人頗為驚訝的是，作為認(rèn)知心理學(xué)的根基，此信息加工隱喻竟來源于與計(jì)算機(jī)科學(xué)的簡單類比[12]。因此，我們便有理由懷疑認(rèn)知心理學(xué)對于學(xué)習(xí)核心機(jī)制的信息加工隱喻的合理性，進(jìn)而也有可能推翻教育領(lǐng)域關(guān)于“思維過程與思維內(nèi)容（知識）無內(nèi)在實(shí)質(zhì)關(guān)聯(lián)”的論斷，從而為計(jì)算思維評價(jià)順利走向?qū)嵺`掃清障礙。

三、支持評價(jià)體系構(gòu)建的計(jì)算思維描述框架設(shè)計(jì)

自2016年至今，筆者及團(tuán)隊(duì)成員從核心素養(yǎng)的落地困境入手，層層追溯，最終發(fā)現(xiàn)認(rèn)知心理學(xué)關(guān)于學(xué)習(xí)核心機(jī)制的“信息加工”隱喻的局限性。在此基礎(chǔ)上，從皮亞杰發(fā)生認(rèn)識論（“新理論”）之哲學(xué)精髓處獲得啟發(fā)，得到關(guān)于思維過程與思維內(nèi)容間關(guān)系的全新認(rèn)識：思維過程與思維內(nèi)容是本質(zhì)上不可分的統(tǒng)一整體（并無獨(dú)立于思維內(nèi)容的思維過程），這一整體可表現(xiàn)為兩種狀態(tài)：靜態(tài)與動態(tài)。其中，靜態(tài)即是知識，是陳述性知識與程序性知識復(fù)雜交織的知識結(jié)構(gòu);動態(tài)即是思維，是以既有知識結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的知識結(jié)構(gòu)再建構(gòu)過程，其結(jié)果是新的知識結(jié)構(gòu)的形成，此知識結(jié)構(gòu)又是下一次思維運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，如此螺旋上升，使得知識與思維具有內(nèi)在一致性，表現(xiàn)為靜態(tài)的知識結(jié)構(gòu)與動態(tài)的思維結(jié)構(gòu)在發(fā)展過程與水平方面的同步和統(tǒng)一[13]。

以“知識與思維內(nèi)在統(tǒng)一”為基本立場，博南風(fēng)格框架的困境的突破口便不是尋找與計(jì)算思維過程（計(jì)算實(shí)踐）內(nèi)在一致的知識，而是尋找與作為整體（過程與內(nèi)容的整體）的動態(tài)計(jì)算思維內(nèi)在一致的靜態(tài)知識結(jié)構(gòu)，此知識結(jié)構(gòu)便是系統(tǒng)的計(jì)算思維評價(jià)目標(biāo)體系乃至評價(jià)體系的構(gòu)建依據(jù)。

（一）從作為“社會需求”的計(jì)算思維到作為“教育目標(biāo)”的計(jì)算思維

與計(jì)算思維動靜交替、內(nèi)在一致的究竟是什么樣的知識？此問題的有效回答始于對計(jì)算思維內(nèi)涵的系統(tǒng)梳理。

計(jì)算思維概念于2006年被周以真教授首次正式提出，她認(rèn)為，計(jì)算思維就是“用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)及理解人類行為，即像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考”[14]。可見，彼時(shí)計(jì)算思維與“計(jì)算機(jī)”的關(guān)系頗為密切。隨著計(jì)算思維理論與實(shí)踐研究的不斷深入，計(jì)算思維也逐漸從計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域走向更廣泛的實(shí)踐領(lǐng)域。例如：2014年，周以真教授將計(jì)算思維的定義修訂為，“計(jì)算思維是一種思維過程，包括兩個(gè)方面，即建構(gòu)問題模型，以及用人或機(jī)器可以有效執(zhí)行的方式表示問題解決方案”[15]，同時(shí)，她特別強(qiáng)調(diào)，“人們不利用計(jì)算機(jī)也可以學(xué)習(xí)計(jì)算思維”[15]。再如：我國《普通高中信息技術(shù)課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中也指出，“利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法（計(jì)算思維）可以遷移到其他領(lǐng)域問題解決過程中”[3]。同時(shí)，眾多面向過程的計(jì)算思維操作性定義（如界定問題、抽象特征、建立模型、形成問題解決方案、總結(jié)遷移[3]）以及頗有影響力的國際計(jì)算思維挑戰(zhàn)賽（Bebras）的命題取向，均將計(jì)算思維泛化為“解決問題的思維過程”。由此難免讓人產(chǎn)生如下疑惑：計(jì)算思維的邊界究竟在哪里？

如果計(jì)算思維僅作為社會對教育的需求，作為人們“議論”教育時(shí)的談資，則沒有必要深究其邊界問題。然而，當(dāng)下計(jì)算思維已經(jīng)從社會需求轉(zhuǎn)化為教育目標(biāo)，更具體地轉(zhuǎn)化為信息技術(shù)課程的核心目標(biāo)，那么厘清其邊界對于課程建設(shè)及教學(xué)實(shí)踐而言均至關(guān)重要。所謂厘清邊界，即是對如下問題作出審慎回答：當(dāng)社會向基礎(chǔ)教育領(lǐng)域提出“計(jì)算思維”的教育需求時(shí)，基礎(chǔ)教育真正缺失的是什么？亦即，從看似無所不包的計(jì)算思維中，提煉、剝離出其真正的教育指向，由此，將作為“社會需求”的計(jì)算思維轉(zhuǎn)化為作為“教育目標(biāo)”的計(jì)算思維。

（二）計(jì)算思維的教育指向——策略性知識體系

計(jì)算思維究竟指向基礎(chǔ)教育的何種缺失？筆者認(rèn)為，既然思維與知識具有內(nèi)在一致性，且我們的最終目的是尋找作為計(jì)算思維的運(yùn)轉(zhuǎn)基礎(chǔ)及與其內(nèi)在一致的知識，那么以上問題便可進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為：計(jì)算思維指向基礎(chǔ)教育的何種“知識”缺失？

基礎(chǔ)教育的最終目的是賦予學(xué)生“能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”[16]。其中，必備品格大體對應(yīng)價(jià)值觀，關(guān)鍵能力則大體對應(yīng)世界觀和方法論。換句話說，經(jīng)過基礎(chǔ)教育后，學(xué)生應(yīng)在頭腦中形成特定的世界觀、方法論及價(jià)值觀體系。反觀我國基礎(chǔ)階段的課程設(shè)置，首先，科學(xué)類課程（如物理、化學(xué)、生物、歷史等）占比較大，無論是自然科學(xué)還是社會科學(xué)類課程，其目的均是引導(dǎo)學(xué)生從不同角度理解世界，在此基礎(chǔ)上形成世界觀體系;其次，以語文、政治（道德與法治）等學(xué)科為主陣地，其他所有學(xué)科為輔，亦能支持學(xué)生價(jià)值觀體系的建構(gòu);最后，對于方法論體系，雖然其對學(xué)生未來發(fā)展的重要性從未被質(zhì)疑，但在計(jì)算思維走進(jìn)課程標(biāo)準(zhǔn)之前，沒有任何課程或課程群支持其系統(tǒng)建構(gòu)。

這里需要特別強(qiáng)調(diào)，方法論具有層次結(jié)構(gòu)，由上到下分別為哲學(xué)方法論、一般科學(xué)方法論、具體科學(xué)方法論。以為學(xué)生的未來發(fā)展奠基為目的，本文中的“方法論體系”指一般科學(xué)方法論體系及其上層的哲學(xué)方法論，如“分治”“變治”“減治”“統(tǒng)籌”“迭代”“可視化”等，不包括具體科學(xué)方法論。從心理學(xué)視角，以上方法論體系又可稱為“策略性知識體系”[17]。顯然，策略性知識體系對于學(xué)生終身發(fā)展和未來發(fā)展至關(guān)重要，但截至目前，該類知識在K-12階段并未得到足夠重視，僅在個(gè)別課程中偶有涉及，如語文學(xué)科中“曹沖稱象”內(nèi)含變治策略，數(shù)學(xué)學(xué)科中的“數(shù)形結(jié)合”內(nèi)含可視化策略，信息技術(shù)學(xué)科中的“信息系統(tǒng)開發(fā)過程”內(nèi)含分治策略等，其結(jié)果便是，學(xué)生頭腦中僅有零散的策略性知識，遠(yuǎn)未形成策略性知識體系，以至于在面對復(fù)雜問題時(shí)缺少系統(tǒng)規(guī)劃的意識和能力，難以給出高效的問題解決方案。這顯然有悖于“核心素養(yǎng)”的初衷。

綜上所述，當(dāng)下接受完基礎(chǔ)教育的學(xué)生，其知識結(jié)構(gòu)中缺少一類非常重要的知識——策略性知識體系。此類知識體系是學(xué)生有效解決復(fù)雜問題的必要且重要的基礎(chǔ)，其缺失已經(jīng)導(dǎo)致學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力不足。至此，經(jīng)過層層分析、剝離和轉(zhuǎn)換，我們最終提煉出計(jì)算思維提出者意欲表達(dá)、但尚未厘清的教育指向——策略性知識體系。也就是說，解決復(fù)雜問題的動態(tài)思維過程需要各種類型的靜態(tài)知識體系作為基礎(chǔ)和支撐，其中最為核心的便是策略性知識體系，但這恰是目前學(xué)生的短板所在。作為教育目標(biāo)，計(jì)算思維便聚焦于此。

（三）計(jì)算思維二維描述框架——計(jì)算概念與計(jì)算策略

1. 計(jì)算思維的知識基礎(chǔ)：計(jì)算概念和計(jì)算策略

承接前文，作為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，計(jì)算思維指向策略性知識體系。然而，策略性知識體系并非獨(dú)立于其他類型的知識，而是作為知識網(wǎng)絡(luò)的一部分與其他類型的知識復(fù)雜交織在一起[18]。因此，策略性知識體系的建構(gòu)亦需其他類型的知識作為必要支撐。如果我們把信息技術(shù)學(xué)科的所有學(xué)科對象的集合定義為“信息技術(shù)世界”，那么從信息技術(shù)世界自身的角度，這些處于支撐地位的知識包括有關(guān)信息技術(shù)世界內(nèi)部的各種對象及其屬性的知識、各類信息系統(tǒng)運(yùn)行過程及其控制機(jī)制的知識;從人與信息技術(shù)世界之關(guān)系的角度，包括各種實(shí)踐過程及其目標(biāo)的知識。策略性知識體系便“鑲嵌”于以上各類知識之中。借鑒博南風(fēng)格框架的描述方式及概念指向，我們將以上所有處于支撐地位的知識稱為“計(jì)算概念（Computational Thinking Concepts）”，相應(yīng)地，將策略性知識體系稱為“計(jì)算策略（Computational Thinking Strategies）”。這兩類知識作為靜態(tài)知識基礎(chǔ)，支持動態(tài)計(jì)算思維過程的運(yùn)轉(zhuǎn)，并與其動態(tài)統(tǒng)一。由此，便形成了計(jì)算思維描述框架的兩個(gè)維度：計(jì)算概念和計(jì)算策略。

2. 計(jì)算思維描述框架：計(jì)算概念及計(jì)算策略兩維度及其核心要素

顯然，作為計(jì)算思維的兩個(gè)維度，計(jì)算概念與計(jì)算策略均屬于知識范疇。依前文所述，知識可以被多層細(xì)化和切分，因此，以上兩個(gè)維度均可形成從宏觀到微觀的評價(jià)目標(biāo)體系，從而支持系統(tǒng)的、可落地的計(jì)算思維評價(jià)體系的構(gòu)建。當(dāng)然，作為評價(jià)的一種方向性指引，計(jì)算思維描述框架僅給出以上兩個(gè)維度的核心要素（頂層要素）即可，無須給出完整的要素金字塔結(jié)構(gòu)。

對于計(jì)算概念與計(jì)算策略維度核心要素的提取，我們采用自上而下與自下而上相結(jié)合的方式進(jìn)行。

首先，從K-12階段信息技術(shù)學(xué)科的上游學(xué)科——計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中尋找要素提取的線索和依據(jù)。事實(shí)上，自20世紀(jì)90年代起，國際范圍內(nèi)高等教育領(lǐng)域計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科便開始了對如下問題的追問：“作為一門學(xué)科，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)該讓學(xué)生了解哪些富有智慧的核心思想？亦即計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中具有共同、本質(zhì)特征的內(nèi)容是什么。”[19]經(jīng)過若干年的探索和努力，現(xiàn)已提煉出學(xué)科核心概念、核心方法以及核心知識領(lǐng)域。其中，學(xué)科核心概念包括“算法”“程序”“硬件”“軟件”“效率” “安全性”等;學(xué)科核心方法包括“分解”“封裝”“模塊化”“遞歸”“迭代”“折衷”“重用”等;學(xué)科核心知識領(lǐng)域包括“離散結(jié)構(gòu)”“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”“算法和復(fù)雜性”“操作系統(tǒng)”“網(wǎng)絡(luò)計(jì)算”“圖形學(xué)和可視化計(jì)算”“信息系統(tǒng)”“軟件工程”等[20]。以上計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科核心方法是信息技術(shù)學(xué)科計(jì)算策略維度核心要素提取的重要依據(jù)，核心概念和核心知識領(lǐng)域則是計(jì)算概念維度核心要素提取的重要依據(jù)。

然后，以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的核心知識領(lǐng)域、核心概念和方法為方向性指引，系統(tǒng)梳理分析國際范圍內(nèi)（以我國為中心，包括英國、美國、澳大利亞、日本等國家）K-12階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材及典型課例，從中歸納和提取共有的、具有學(xué)科本質(zhì)特征的內(nèi)容。在梳理、歸納、提取的過程中，一方面，以上游學(xué)科（計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)）的研究成果為依據(jù)，對既有課標(biāo)、教材中缺失的（或未顯性提出的）、具有學(xué)科本質(zhì)特征的內(nèi)容做必要提煉和補(bǔ)充;另一方面，以K-12階段信息技術(shù)學(xué)科的基本理念和學(xué)生特點(diǎn)為依據(jù)，將上游學(xué)科核心知識領(lǐng)域、核心概念和方法做取舍與調(diào)整后向下映射。以上兩條路徑同時(shí)進(jìn)行，最終匯聚形成計(jì)算概念維度和計(jì)算策略維度的核心要素集合。

計(jì)算策略維度共包含13個(gè)核心要素，分別為“分治”“減治”“變治”“封裝”“重用”“可視化”“迭代”“統(tǒng)籌”“折衷”“貪心”“蠻干”“回溯”“動態(tài)規(guī)劃”。顯然，一方面，以上計(jì)算策略均可在信息技術(shù)學(xué)科找到實(shí)例，如“信息系統(tǒng)自頂向下的開發(fā)過程”“遞歸算法”“網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)”等都內(nèi)含分治策略，“折半查找算法”“快速排序算法”等內(nèi)含減治策略，“蒙特卡洛算法”內(nèi)含變治策略;另一方面，這些計(jì)算策略對于學(xué)生發(fā)展而言又有超越信息技術(shù)學(xué)科的更為基礎(chǔ)的意義和價(jià)值。也就是說，以信息技術(shù)學(xué)科知識（計(jì)算概念）為支撐，此策略性知識體系（知識結(jié)構(gòu)）一旦在學(xué)生頭腦中形成，便可向其他學(xué)科及生活領(lǐng)域遷移，從而表現(xiàn)出高水平的計(jì)算思維過程。

依前文所述，計(jì)算概念是計(jì)算策略的支撐，剝離出策略性知識后，剩余的所有信息技術(shù)學(xué)科知識均歸屬于計(jì)算概念范疇。因計(jì)算概念維度包含的知識類型較多，為有效指導(dǎo)評價(jià)實(shí)踐，我們將此維度進(jìn)一步細(xì)分為三個(gè)子維度，分別為：“對象與屬性”“過程與控制”“目標(biāo)與實(shí)踐”。其中，“對象與屬性”及“過程與控制”子維度是從信息技術(shù)世界自身角度提煉的結(jié)果，“目標(biāo)與實(shí)踐”子維度則是從人與信息技術(shù)世界關(guān)系的角度提煉的結(jié)果。同時(shí)，“對象與屬性”維度的四個(gè)核心要素——“信息技術(shù)工具”“數(shù)據(jù)”“算法”“信息系統(tǒng)”又分別指向信息技術(shù)學(xué)科的四個(gè)核心知識領(lǐng)域。

至此，我們完整給出了計(jì)算策略及計(jì)算概念維度的所有核心要素，以上兩個(gè)維度（包括子維度）及其核心要素統(tǒng)稱為“計(jì)算思維二維描述框架”，如圖1所示。該描述框架是對我國信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步凝練，描述框架中的所有要素均與課程標(biāo)準(zhǔn)中的特定內(nèi)容相呼應(yīng)。因此，本文給出的“計(jì)算思維二維描述框架”可以作為既有信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的有效輔助，共同支持計(jì)算思維評價(jià)的穩(wěn)妥落地。

四、結(jié)? ?語

本文從我國信息技術(shù)課程計(jì)算思維的評價(jià)困境出發(fā)，經(jīng)過層層追溯、歸因、剝離、轉(zhuǎn)換等邏輯過程，最終形成包含“計(jì)算概念”和“計(jì)算策略”兩個(gè)維度的計(jì)算思維二維描述框架。該描述框架可支持信息技術(shù)課程計(jì)算思維評價(jià)目標(biāo)體系的構(gòu)建，進(jìn)而使計(jì)算思維評價(jià)真正落地。因篇幅所限，本文未給出基于該描述框架的評價(jià)體系設(shè)計(jì)思路及實(shí)例，這些問題將在另文詳解。

多年來，信息技術(shù)課程存在的必要性和不可替代性一直飽受質(zhì)疑，本文給出的計(jì)算思維二維描述框架正是對以上質(zhì)疑的有力回應(yīng)。該描述框架中的所有要素均是具有學(xué)科本質(zhì)特征的核心知識，其計(jì)算策略維度的諸要素更是具有對學(xué)生發(fā)展而言至關(guān)重要的、不能被其他學(xué)科所替代的價(jià)值，這便是信息技術(shù)課程的立足之本。期待有更多關(guān)注信息技術(shù)學(xué)科發(fā)展的同行能夠?qū)Ρ居?jì)算思維二維描述框架提出寶貴意見，并攜手通過對核心知識的細(xì)化和豐富以形成學(xué)科穩(wěn)定的知識體系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成信息技術(shù)學(xué)科特有的教學(xué)、評價(jià)方法論及方法體系，使一路艱難前行的信息技術(shù)課程真正站穩(wěn)腳跟，釋放其對于學(xué)生終身發(fā)展和社會發(fā)展而言獨(dú)特的、不可替代的支持力量。

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