安徽某市計算思維教學勝任力調查分析

彭飛，姚琦

（1.淮南師范學院計算機學院，安徽淮南 232038；2.淮南市田家庵區第十六小學，安徽淮南 232001）

目前，計算思維的培養受到世界各國的重視，并在課程中增設了計算思維教學內容，旨在中小學教育中培養計算思維能力，如2011年美國《CSTA K-12計算機科學標準》、2013年英國的“新課程計劃”、2015年澳大利亞的“新課程方案”[1]等。我國發布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》[2]中，把計算思維列為核心素養之一。斯滕伯格（Sternberg）指出，思維教學存在必然的方法，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行計算思維的教育和培養[4]。隨著計算機思維教育在理論和實踐中逐步深入，計算思維的評價也越來越受到國內外研究關注，除了對學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所需要的素質和能力的評價同樣重要，國內外研究中，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教師和師范院校學生進行調查，從教學勝任能力角度對計算機思維教育現狀進行分析，期望從研究過程中完善本土評價量表的開發和應用的實踐，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

通過中國知網檢索，主題詞設置為“計算思維”并含“評價”進行檢索共得到1193條結果，其中為2020年1月至今發表470篇。關鍵詞“計算思維”“評價”檢索得到66篇文章。近年來國內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新分類學的計算思維評價框架構建為基礎構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展脈絡、目標內容及內在邏輯,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：重視國內計算思維教育的發展、構建計算思維評價的理論框架、自主研發計算思維評價工具[8]。2019年史文崇在對國際社會計算思維教育活動現狀進行分析后，歸納12種計算思維評價工具，提出測評工具“六多六少”特點，其中只有一種評價工具（CTS）適應各層次測評，其余11種適用于中小學生計算機思維的測評[9]。惠恭健等對國內外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、基于系統環境四種類型，認為我國學者可依據計算思維的理論框架，自主開發本土化的計算思維評價工具[1]。陳興冶等通過文獻分析和專家咨詢等研究方法確立了計算思維評價框架，形成評價指標體系，該體系可為高中學生計算思維教學實踐，提供測量工具的支持[10]。趙福生等通過研究認為國外計算思維評價的研究在工具內容分為：非計算機科學的和計算機科學的，并對教師和未來教師通過編程課程培訓，對計算思維進行前測和后測評價[11]。房敏等[5]基于教學勝任力的角度，以斯滕伯格成功智力等理論通過專家咨詢、1223名師范生樣本調查、信度和效度檢驗等方法開發了適合師范生的計算思維評價量表。

國內學者在計算思維和其評價的研究和實踐中拓新思路，豐富了計算思維評價的理論和實踐，而基于教學勝任力的計算思維量表補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思維現狀調查過程和信效度分析

計算思維已被描述為一項基本的技能，計算機思維的培養需要教育者具備基本的計算思維能力。調查針對安徽省中部地區某市進行，安徽省在2017年發布中小學幼兒園教師信息技術應用能力提升工程的通知，旨在提高中小學教師的信息技術能力。該市在課程內容上為中小學中、高年級開設信息技術課程，其中部分學校使用Scratch編程語言進行教學，在基于計算機思維培養基礎上，對培養學生的邏輯思維能力、創造能力以及解決問題能力有著積極的意義。然而該市在計算機思維的培養上是否有一定的成效，信息技術教師的素質能力對中小學生計算思維培養是否存不足。立足該地區，通過調查了解，分析找出現狀和不足，并提出有針對性的建議。

1）調查對象的確定

調查對象分成三類人員，分別是該市中小學信息技術一線教師，其中包括信息技術學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相關專業的大三、大四學生（該部分學生畢業后部分會選擇考取教師資格從而從事中小學教育）、師范院校師范類大三、大四學生。

調查量表參考基于教學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、問題認知與解決、教學策略與實施、教學興趣與設計、創造力等五個維度設計，共計32個題目進行調查。

調查過程在線進行，通過在問卷星平臺設置調查量表，并在不同時間區間分別發放，統計時按照時間節點區分，有少數調查對象填寫時間誤差忽略，回收有效量表552份，其中一線信息技術教師113份，師范生212份，計算機相關專業非師范類222份。使用SpssAu在線分析信度、效度以及相關分析，基于Excel進行數據統計，使用Countif（）和Count（）函數等統計結果。

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2）信度分析

首先對數據進行效度分析，分析結果見下表1簡化格式表：

表1 Cronbach信度分析簡化格式

分析可知，信度系數值為0.979，大于0.9，研究數據信度質量很高。針對“項已刪除的α系數”，問題13如果被刪除，信度系數會有較為明顯的上升，可考慮對此項進行修正或者刪除處理，在實際統計中，該題是反向設計問題，保留該項調查結果。針對“CITC值”，分析項的CITC值均大于0.4，分析項之間具有良好的相關關系，同時說明信度水平良好。綜上所述，研究數據信度系數值高于0.9，數據信度質量高，可用于進一步分析。

3）效度分析

效度分析有助于了解調查量表的設計結構的合理性，分析結果見表2：

表2 效度分析結果表

從上表可知：所有研究項對應的共同度值均高于0.4，研究項信息可以被有效地提取。KMO值為0.978，大于0.6，數據可以被有效提取信息應用。5個因子的方差解釋率值分別是21.158%,19.561%,12.978%,12.305%,8.998%，旋轉后累積方差解釋率為75.000%＞50%。意味著研究項的信息可以有效地提取出來。在量表設計時，分成5個維度進行設計，維度和研究項對應關系符合預期。

使用KMO和Bartlett檢驗進行效度驗證，見表3：

表3 KMO和Bartlett的檢驗

從上表可以看出：KMO值為0.978，KMO值大于0.8，研究數據非常適合提取信息，從側面反映出效度很好。

4）相關分析

相關分析可以反映問題相互之間的關系緊密程度。對該量表5個維度的32個問題進行相關分析，分析結果表明除了第13、29題（反向設計題）為負相關之外，其余問題之間均呈現出顯著性，說明量表設計為一個相互關聯的整體系統。

4 調查數據統計以及結果分析

使用Excel分別對五個維度32個問題調查結果進行統計，統計選擇項為完全同意和同意的占比，統計結果如表4：

表4 完全同意和同意占比表

1）問題界定與分析指標

同意以上占比最低達66%,調查人員中普遍具有對問題界定的素質和能力，表現最突出的是師范類學生，稍微高于信息技術一線教師，他們是基礎教育的未來力量，在大學培養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。

2）問題認知與解決能力指標

在五個指標調查中，該因素同意人數占比最高，說明該地區基礎中小學教師以及未來教師群體對計算思維問題的認知與解決具有良好的素質和能力，其中信息技術一線教師高達80%，經過一定時間的一線實踐經驗，對問題的認知與解決能力的提升具有明顯的效果。而師范類學生在該指標的能力表現上高于非師范計算機類學生3個百分點，師范教育對未來基礎教育的從業人員問題認知能力有一定的提升。

3）計算機思維教學策略與實施能力指標

調查結果中，信息技術一線教師是三組中同意人數較少的，該結果反映了對于中小學生計算機思維的培養以及對于學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，本地區在教師繼續教育培養知識結構也欠缺，缺少對計算思維知識和能力的部分，另一個側面也反映出該地區推動中小學計算思維的政策措施缺失。反觀師范類高校在人才培養過程中能夠緊跟社會發展需求，及時把新的知識和技術融合到教育過程中。

4）教學興趣與設計指標

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

5）創造力指標

總體結果不太高，是五個指標中結果最低的，遇到問題經驗以及直覺認可度較高是中小學教師群體中較為普遍的現象。

5 結論和建議

基于教學勝任力計算思維量表很有借鑒價值，可以根據調查的實際需要修改完善。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的有影響的量表，基于教學勝任力計算思維量表是針對師范生計算思維評價開發的量表，同時對一線教育者的評價在設計和應用上有很好的借鑒意義，具有較好的普適性，在實際調查中可以在此基礎上，修改形成自主的量表來實施；選項設計上，使用李克特立量表5等級更能反映被調查者態度強弱。

本調查地區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學科教師的問題認知與解決能力水平，僅達到80.23%，計算機專業的學生在創造力維度上占比僅為64.45%。

需要增強信息技術教師和師范生在計算思維教育、培訓力度。對于教育主管部門和師范教育院校而言，需要提高認識，把計算思維的知識和能力以及計算思維培養的素質能力提高納入到師資培養體系中，作為一項長遠任務來推動。