小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階的構(gòu)建、修正與檢驗

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674—2117（2025）19—0101—04

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的正式實施，小學(xué)信息科技課程正式走入“科”“技”并重的新時代，課程實施從注重技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)向強調(diào)計算思維培養(yǎng)。但是，當(dāng)前關(guān)于小學(xué)計算思維的研究多集中于計算思維的培養(yǎng)方法和評價體系構(gòu)建層面，對計算思維的發(fā)展過程或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)注度不足，相關(guān)研究也不夠深入。在此背景下，構(gòu)建計算思維學(xué)習(xí)進階過程成為當(dāng)前課程實施的關(guān)鍵方向。計算思維學(xué)習(xí)進階指學(xué)生在學(xué)習(xí)和探索過程中，對計算思維的思考、理解與實踐活動逐步漸進式發(fā)展的過程。計算思維學(xué)習(xí)進階的核心價值在于描述一段時間內(nèi)學(xué)生的計算思維發(fā)展軌跡。基于學(xué)習(xí)進階設(shè)計的課程能夠使學(xué)生的計算思維隨著年級的增長而持續(xù)深化，同時為學(xué)生學(xué)習(xí)與學(xué)校課程規(guī)劃搭建銜接橋梁。為適應(yīng)我國小學(xué)信息科技教學(xué)實際，本研究設(shè)計了計算思維學(xué)習(xí)進階過程，旨在為信息科技課程實施提供理論依據(jù)和實踐路徑。

小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階的\"構(gòu)建”

1.計算思維學(xué)習(xí)進階維度 提取

計算思維維度是指計算思維概念所包含的維度，通過不同的計算思維維度可以綜合地獲得或提取學(xué)生計算思維整體的發(fā)展?fàn)顩r。國內(nèi)外對計算思維的研究較為豐富，對計算思維維度也有了進一步的細(xì)分，如周以真提出“抽象和自動化”的兩分法維度。各國信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)也給出了計算思維維度，我國《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）將計算思維定義為“問題解決過程中涉及的一系列思維活動”。根據(jù)新課標(biāo)對計算思維定義的梳理，計算思維主要包括以下思維活動：能在問題解決的過程中通過分解問題、抽象建模、設(shè)計算法來制訂問題解決方案，能夠模擬、反思、優(yōu)化解決方案，并將其遷移到其他問題的解決中。本研究結(jié)合新課標(biāo)及其他文獻(xiàn)資料，從問題解決角度進行了進階維度的提取，最終將小學(xué)計算思維的學(xué)習(xí)進階維度確定為分解、抽象、算法、概括和評估，如表1所示。

2.計算思維成就水平劃分

本研究依據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論和SOLO分類理論來表征和衡量計算思維學(xué)習(xí)進階，并以此為依據(jù)劃分成就水平。SOLO分類理論能夠很好地呈現(xiàn)學(xué)生思維發(fā)展的螺旋式上升過程（包括抽象拓展結(jié)構(gòu)水平、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平、多點結(jié)構(gòu)水平、單點結(jié)構(gòu)水平、前結(jié)構(gòu)水平等），符合學(xué)習(xí)進階的漸進式特征。2皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論主要是闡釋認(rèn)知發(fā)展過程，包括從具體運算階段到形式運算階段。

3.計算思維學(xué)習(xí)進階終點 構(gòu)建

計算思維學(xué)習(xí)進階終點是指期望學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)之后達(dá)到的最高水平。本研究在參考了各國信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中高年級學(xué)生需要達(dá)到的計算思維要求之后，按照計算思維的五個維度，構(gòu)建了小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階的終點標(biāo)準(zhǔn)，即能將問題解決方案或想法遷移應(yīng)用到其他類似的問題中，體現(xiàn)了綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的素養(yǎng)要求。

綜上，本研究根據(jù)學(xué)習(xí)進階的構(gòu)成要素，從進階維度、成就水平和進階終點三個方面構(gòu)建了小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階 （初稿），其中主要包括五個進階維度（分解、抽象、算法、概括、評估），每個進階維度分別包含了三個成就水平（水平1、水平2、水平3）。

小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階的“修正”

本研究在小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階初稿的基礎(chǔ)上，采用德爾菲法和專家訪談法共同對小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階的科學(xué)性進行了修正，圍繞進階維度、進階終點和成就水平設(shè)計了合理性征詢意見，并且對每個水平學(xué)生的預(yù)期表現(xiàn)描述進行合理性考查。

1.德爾菲法審定

表1 計算思維進階維度

根據(jù)實際情況，本研究進行了兩輪德爾菲法專家征詢。德爾菲法專家組成員（大學(xué)教師、教研員、小學(xué)教師）的信息科技領(lǐng)域理論或?qū)嵺`經(jīng)驗豐富并有著相關(guān)計算思維教育背景。本研究在計算思維學(xué)習(xí)進階初稿基礎(chǔ)上編制了德爾菲法征詢問卷并進行了試測與修正，然后發(fā)放了兩輪專家征詢問卷。第一輪專家征詢共發(fā)放專家問卷11份，最終回收9份，問卷回收率為 81.82% ，其中有效問卷9份，問卷有效率 100% 第一輪專家征詢主要收集初始意見，并根據(jù)反饋對問卷進行數(shù)據(jù)分析與修正完善，刪除共識度不達(dá)標(biāo)的選項，將專家增加的內(nèi)容列出新條目。第二輪專家征詢共發(fā)放專家問卷9份，最終回收7份，問卷回收率為 77.78% ，其中有效問卷7份，問卷有效率 100‰ 本研究用SPSS21.0軟件對專家征詢收集到的數(shù)據(jù)進行了細(xì)致的處理。總體來看，專家對學(xué)習(xí)進階的意見較為統(tǒng)一，本研究根據(jù)具體的意見對內(nèi)容進行修改。

2.訪談法修正

為了使小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階更加科學(xué)準(zhǔn)確，本研究選取了6名訪談對象進行訪談（包括具有一線教學(xué)經(jīng)驗且從事教研工作10年以上的小學(xué)信息科技教研員或有15年以上教齡的小學(xué)信息科技教師），并由兩位研究者對訪談對象進行半結(jié)構(gòu)化訪談。通過對訪談對象訪談資料的三級編碼分析，最終得到了計算思維內(nèi)涵、計算思維發(fā)展、計算思維維度等3個核心范疇與計算思維涵義、小學(xué)生計算思維發(fā)展過程、抽象維度、分解維度、算法維度、概括維度、評估維度等7個主范疇。根據(jù)訪談編碼分析情況，本研究對計算思維學(xué)習(xí)進階進行了修正。

3.修正小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階

根據(jù)編碼與訪談內(nèi)容，本研究對小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階進行了最后的修正，主要是對各個水平進行了細(xì)致的修改和完善，最終形成定稿，如下頁圖所示。

小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階的“檢驗”

表2 計算思維學(xué)習(xí)進階試題分布

在確定了小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階之后，需通過實證驗證其與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的契合度，從而評估學(xué)習(xí)進階的合理性，并精準(zhǔn)掌握學(xué)生的計算思維發(fā)展現(xiàn)狀與水平層次。

1.測試題編制

測評工具可以驗證學(xué)生的表現(xiàn)與預(yù)設(shè)水平的一致性，也能描述學(xué)生的計算思維能力發(fā)展，為課程設(shè)計、教學(xué)實施等提供實證依據(jù)。為了保證測評工具的科學(xué)性，本研究遵照了以下測評工具的編制流程：首先，在查閱文獻(xiàn)以及借鑒國際計算思維挑戰(zhàn)賽測試題（Bebras）的基礎(chǔ)上，根據(jù)計算思維學(xué)習(xí)進階編制各水平的測評試題；其次，將初步編制的試題與相關(guān)專家討論，并對試題進行修正；再次，選取部分學(xué)生進行試測；最后，基于Rasch模型，運用Winsteps軟件對數(shù)據(jù)進行分析，檢驗測評工具的科學(xué)性。對于不符合預(yù)期的項目，本研究對其進行重新分析與征詢，最終修正測評工具，如表2所示。

2.試測實施與分析

本研究的試測對象為在W市某小學(xué)隨機抽取的90名四年級至六年級的學(xué)生。根據(jù)分析結(jié)果來看，測評工具基本符合Rasch模型對數(shù)據(jù)的要求，測評工具的總體質(zhì)量良好，因此不對題目進行大幅的修正，僅針對擬合度接近臨界值的第29題和第30題進行修正。對于這兩道試題，本研究通過文獻(xiàn)重新分析題目的內(nèi)容及其所在水平，并再次與專家和一線信息科技教師討論，在此基礎(chǔ)上對試題內(nèi)容和學(xué)習(xí)進階成就水平做出了修改。

3.正式測試與分析

根據(jù)測試結(jié)果分析，被試小學(xué)生能力水平整體偏向正態(tài)分布，大部分學(xué)生的計算思維能力處于水平2層次，即大部分學(xué)生處于中間水平，較少學(xué)生處于很高或很低的水平，整體呈現(xiàn)逐漸完善的趨勢。從不同年級來看，四、五、六年級學(xué)生的能力均值分別為0.0742、0.1969、0.3695，可以看出，從四年級到六年級，隨著年級的增長，學(xué)生的能力依次遞增。六年級的全距最大，說明小學(xué)六年級學(xué)生在學(xué)習(xí)信息科技課程后，其計算思維能力的分化程度較大，但大部分學(xué)生的水平都處于中等偏上。基于Rasch模型，本研究對數(shù)據(jù)進行了分析，結(jié)果顯示擬合度、信度、分離度參數(shù)良好，學(xué)習(xí)進階符合學(xué)生實際的發(fā)展規(guī)律，學(xué)習(xí)進階的成就水平基本通過實證檢驗，驗證了計算思維學(xué)習(xí)進階的合理性。

結(jié)束語

小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階不只是對當(dāng)前的小學(xué)生計算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀進行評估，也是為了“對癥下藥”，為其有效發(fā)展提供恰當(dāng)?shù)母纳品桨浮ＰW(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階能連接和貫通學(xué)生發(fā)展與課程教學(xué)之間的聯(lián)系，讓教學(xué)有依據(jù)、課程有體系。同時，小學(xué)計算思維學(xué)習(xí)進階讓信息科技教師不僅是聚焦于一個孤立的時間點，而是將視角從課時教學(xué)轉(zhuǎn)向單元整體教學(xué)，甚至關(guān)注跨年級的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）[].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]馬志強，沈詩淼，杜鴻羽.基于SOL0分類理論的思維發(fā)展表現(xiàn)性評價研究[J.遠(yuǎn)程教育雜志，2024，42（03）：52-58+67.e

本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“小學(xué)生計算思維學(xué)習(xí)進階構(gòu)建研究”（立項編號：XC/2022/03）的研究成果。