中學信息技術課堂計算思維評價研究

摘要：計算思維是學生適應信息社會的必備素養，也是信息技術學科的核心素養之一。計算思維是一種自頂向下、逐步細化的思維，對各個學科中問題的解決皆有指導意義。評價是檢驗教育教學效果的必要環節，以“如何評”的視角了解計算思維，更有利于把握其內涵和培養現狀。文章以評價為切入點，以中學信息技術課中的計算思維評價為主題，搜集篩選得到涉及中學信息技術課堂計算思維評價的質量較高的文獻，總結其中主要的計算思維評價維度、工具或方法，并對類似的研究內容加以梳理歸納與討論。文章主要總結出以下7個研究角度：構建新的計算思維評價框架、分析總結現有的典型評價工具、分析有關測評主題的研究并總結評價方式、依據現有評價體系編制問卷進行前后測、采用現有評價工具評價學生作品、作品+訪談+任務前后測、自主設計評測量表或體系。最后闡明三點研究發現：其一，當下中學信息技術課堂中的計算思維評價方式向多元化、綜合化發展；其二，目前研究中的評價手段更多是結果性評價，生成性評價體現較少，但評價體系有優化趨勢；其三，目前較多的研究還是以歐美國家的相關理論或研究成果為依據進行本土化實踐。

關鍵詞：信息技術課堂；計算思維；評價工作；測評

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）16-0-03

0 引言

計算思維與計算機科學關聯，卻超越計算機科學領域，被認為是“21世紀核心的復合能力”，是當前及未來時代不可或缺的心智素養之一。與此同時，計算思維也被稱為科學思維的第三種類型，它除了理論和實驗思維之外，還促進了人類文明和技術進步［1］。計算思維即以計算機科學家的思維方法分析和解決問題，是一種自頂向下、逐步細化的思維，也可以理解為一種分而治之、將大問題拆分為若干個小問題逐個加以解決的思維。范文翔、李藝2018年關于計算思維應用研究層次分布的研究，將分布領域劃分為普通高等教育、中小學教育、學前教育和其他領域，其中占比最高的是普通高等教育領域，中小學教育相關研究數量也有一定增幅［2］。這表明我國關于計算思維培養的研究所面向的教育階段在發生改變，開始向中小學階段轉移［3］。

中學階段是學生計算思維發展的關鍵時期，信息技術課程是學生計算思維得以發展的重要載體。教學評價是促進教學反思和優化教學效果的必要環節。因此，本研究以評價為切入點，以中學信息技術課中的計算思維評價為主題，進行文獻綜述。

1 中學信息技術課中計算思維評價維度、工具或方法

本研究將搜集到的文獻分為兩類：類型一為主題或子主題，即研究計算思維評價的文獻；類型二為在實驗或實證環節，檢驗研究成果是否促進學生計算思維水平提升的研究，或是案例中涉及中學信息技術課計算思維評價的研究。需要提前說明的是：其一，本研究認為中學信息技術課堂本就應包含編程教學，因此涉及面向中學階段學生的，以培養學生計算思維為目的的編程教學相關研究中，若不明確指出是發生在社團課、興趣班等類似情境中的教學，則劃歸為面向中學信息技術課堂的教學；其二，樣本文獻中存在面向整個中小學階段的相關研究，因其受眾包括中學階段，所以一并納入綜述范圍內。

1.1 類型一文獻分析

1.1.1 構建新的計算思維評價框架

孫立會、王曉倩認為，教學目標設計是教學評價的邏輯起點，由此開發了由認知評價、元認知評價、自我評價三個層次構成的計算思維測評框架。認知評價重視通過靜態測量方法（試題、量表等）對認知進行量化，元認知評價重視中學生計算思維的形成與發展過程，自我評價則側重計算思維自我內化成效［4］。馮友梅、王珊針對計算思維評價設計了由計算概念與計算策略兩個維度組成的二維框架，該框架可為計算思維評價及其目標評價體系的構建提供多層次參考，且可作為信息技術課程單元教學設計的輔助工具［5］。以上研究大多基于學習與教學理論設計評價維度，也有研究針對具體的教學組織形式對計算思維評價維度進行設計。例如，有研究在項目式學習的流程之下，嘗試進行計算思維的評價設計，構建了相應的評價體系。

1.1.2 分析總結現有的典型評價工具

目前針對計算思維評價的研究，已生成多種典型工具，朱珂、徐紫娟等總結的類型包括診斷型、總結性型、形成性迭代型等［6］。也有研究迎合國內信息技術課程需要和其他實際情況，從眾多文獻中篩選出國內外典型的工具，并歸納為基于試題、量表、任務、環境的評價［7］。李鋒、程亮等采用內容分析法，以25篇國際計算思維評價文獻為研究對象，進行關鍵詞編碼并形成組織序列，構建了K-12計算思維評價“目標—內容”結構體系［8］。這說明我國相關研究已在嘗試借鑒國外典型案例，進行本土化實踐。

1.1.3 分析有關測評主題的研究并總結評價方式

郁曉華、王美玲基于計算思維測評視角分析了41個測評實踐案例，根據分析結果指出，目前題目或編程測試法、作品或圖文分析法、調查法和觀察訪談法等評價途徑得到較多運用［9］，其中使用頻率最高且操作性、適用性較強的是題目測試法，觀察法和訪談法則一般作為輔助手段。羅海風、劉堅的研究分析歸納了現有的計算思維測評主題：基于代碼讀寫能力的測評、基于游戲的情境式測評、基于問題解決式的測評、基于問卷題目的測評以及基于學科知識的測評［10］。另有研究嘗試突破以往綜合視角下的評價方式，著眼于設計計算思維微認證式的評價，主張細化和區分計算思維的各構成要素。微認證的視角和思路使計算思維評價更加具體化，也為信息技術課堂中的計算思維評價提供了一種實用可行的落地方式。

1.2 類型二文獻分析

1.2.1 依據現有評價體系編制問卷進行前后測

張學軍、岳彥龍等的相關研究在實證階段采用陳興冶等編制的計算思維評價體系，已被研究證明具有良好的信效度［11］。為保證評價工作的準確性，該項研究附加了作品分析、學習成績分析等其他手段來考察高中信息技術課中學生計算思維水平的提升效果。

1.2.2 采用現有評價工具評價學生的作品

陳興冶、馬穎瑩等2021年的研究面向信息技術學科教學，以學生計算思維發展為研究視角，構建深度學習模型，并以初中學生為實驗對象進行效果評價。采用的方式為作品分析：思維導圖（項目進行前）及Scratch作品［12］。兩種作品運用了霍夫評價模式和Dr.Scratch計算思維評價工具，并驗證了評價工具的可用性。

1.2.3 作品+訪談+任務前后測

在曹曉明的研究中，采用了“作品+訪談+任務前后測”的組合形式對學生計算思維水平進行評價，作品評價由教師進行，未明確運用了怎樣的評價標準；訪談面向3名存在學習效果差異性的學生，任務考核測評運用了前后測以及先鋒班、平行班的

分類［13］。

1.2.4 自主設計評測量表或體系

寧可為、楊曉霞認為，計算思維包含五個核心概念：抽象化、分解、算法思想、歸納和評價。據此設計測驗量表，并在評價實施時輔以問卷調查進行補充［14］。丁世強、王平升等的研究在實驗階段以信息技術學科中的“程序與算法基礎”課程為載體，開展計算思維能力評價［15］。余燕芳、李藝的研究以機器學習模塊為例，展示了學習評價與計算思維評價層級間的關系，強調模塊學習主要以單元學習評價的方式體現，且一個評價項目對應幾個不同層級的評價水平［16］。陳興冶、王昌國以高中信息技術課程中的網絡故障排查為學習內容，采用自主編制的計算思維“二階診斷測試問卷”進行課堂評價，并驗證了可用性［17］。另有研究在評價階段根據流程圖設定評分標準，并輔以APP作品評價等手段［18］。多種評價手段的結合能夠全面測評學習者計算思維發展情況。傅騫、解博超等的研究根據國際計算思維挑戰賽試題重新編制試題進行計算思維評測，并依據國外權威專家提出的標準對試題進行了優化［19］。該研究給出的示例題目采用了選擇題形式，與圖形變換相關，具體描述如下：在三角形瓷磚的每一邊分別放上同樣的三角形瓷磚，組成一個大三角形，將這個大三角形順時針旋轉90°后，再像之前那樣在三邊都加上瓷磚，則形成什么樣的圖案？值得一提的是，該研究將計算思維試題得分與電子作品得分作一致性對比，發現兩者之間呈顯著相關。

可見，目前中學信息技術課堂中已然開展了較為豐富的計算思維評價實踐，且更多研究傾向于自主設計評測量表或體系，同時依據國外研究成果進行本土化研究。

2 研究發現與討論

其一，不難發現，當下中學信息技術課堂中的計算思維評價方式并不單一，目前以量表為主，且傾向于尋找理論依據，并根據教學實際自主設計評價量表或工具，并嘗試將多種評價方式結合起來，即綜合應用多種計算思維評價工具，以保證評價的科學性和有效性。

其二，目前研究中的評價手段更多的是結果性評價，生成性評價體現較少，但業界正開始對評價體系進行梳理，朝著優化評價體系的方向發展，計算思維的評價方式也朝著多元化和科學化方向發展。

其三，依據本研究梳理的文獻情況，可以看出目前較多的研究還是以歐美國家的相關理論或研究成果為依據，進行本土化實踐。對于國外的成果，要妥善應用，并努力實現與本土結合的創新性發展。同時，在正視國外計算思維評價工具的同時，應致力于開發我國本土的有效計算思維評價實踐案例。

3 結語

評價工作是驗收教學效果的必經之路，計算思維教育評價研究對促進計算思維教育發展有重要意義。中學是學生身心發展的重要階段，同時信息技術課中關注學生計算思維發展已然成為落實素質教育的新要求，我國目前相關研究已取得了一定的成果。本文以“如何評”的視角進行文獻綜述研究，在一定程度上反映出當下國內中學信息技術課堂中的計算思維培養現狀，但本研究視角較為單一，需要更全面深入的探索研究予以補充。

參考文獻：

［1］ 何中勝，劉曉丹.面向計算思維的文獻檢索課程的教學改革探索［J］.圖書館學研究，2014（2）：8-11.

［2］ 范文翔，張一春，李藝.國內外計算思維研究與發展綜述［J］.遠程教育雜志，2018，36（2）：3-17.

［3］ 郁曉華，肖敏，王美玲.計算思維培養進行時：在K-12階段的實踐方法與評價［J］.遠程教育雜志，2018，36（2）：18-28.

［4］ 孫立會，王曉倩.基于馬扎諾教育目標新分類學的計算思維評價框架構建［J］.電化教育研究，2021，42（6）：20-26，33.

［5］ 馮友梅，王珊，王昕怡，等.支持我國信息技術課程評價體系構建的計算思維描述框架設計［J］.電化教育研究，2022，43（6）：115-121.

［6］ 朱珂，徐紫娟，陳婉旖.國際視閾下計算思維評價研究的理論和實踐［J］.電化教育研究，2020，41（12）：20-27.

［7］ 惠恭健，蘭小芳，錢逸舟.計算思維該如何評？：基于國內外14種評價工具的比較分析［J］.遠程教育雜志，2020，38（4）：84-94.

［8］ 李鋒，程亮，顧小清.計算思維學業評價的內容構建與方法設計：文獻比較研究的視角［J］.中國遠程教育，2022（2）：65-75，77.

［9］ 郁曉華，王美玲.計算思維培養之路還有多遠？：基于計算思維測評視角［J］.開放教育研究，2020，26（1）：60-71.

［10］ 羅海風，劉堅，羅楊.人工智能時代的必備心智素養：計算思維［J］.現代教育技術，2019，29（6）：26-33.

［11］ 張學軍，岳彥龍，梁嶼藩. Python課程中數字化游戲教學培養高中生計算思維的實證研究［J］.電化教育研究，2021，42（7）：91-98.

［12］ 陳興冶，馬穎瑩，楊伊.面向計算思維發展的深度學習模型建構：以可視化編程教學為例［J］.電化教育研究，2021，42（5）：94-100，121.

［13］ 曹曉明，安娜.培養計算思維的高中信息技術校本課程研究［J］.現代教育技術，2018，28（7）：106-112.

［14］ 寧可為，楊曉霞.基于App Inventor的初中計算思維培養實證研究［J］.課程·教材·教法，2018，38（2）：110-115.

［15］ 丁世強，王平升，趙可云，等.面向計算思維能力發展的項目式教學研究［J］.現代教育技術，2020，30（9）：49-55.

［16］ 余燕芳，李藝.基于計算思維的項目式教學課程構建與應用研究：以高中信息技術課程《人工智能初步》為例［J］.遠程教育雜志，2020，38（1）：95-103.

［17］ 陳興冶，王昌國.高中信息技術學科計算思維培養的實證研究［J］.電化教育研究，2019，40（12）：97-102.

［18］ 郁曉華，王美玲.流程圖支持下的計算思維培養實踐研究［J］.中國遠程教育，2019（9）：83-91.

［19］ 傅騫，解博超，鄭婭峰.基于圖形化工具的編程教學促進初中生計算思維發展的實證研究［J］.電化教育研究，2019，40（4）：122-128.

作者簡介：宋麗（1996—），山東菏澤人，碩士在讀，研究方向：信息技術教育。