朱珂 徐紫娟 陳婉旖

[摘 ? 要] 計(jì)算思維評(píng)價(jià)是計(jì)算思維教育領(lǐng)域中一項(xiàng)非常重要且十分復(fù)雜的活動(dòng)。鑒于計(jì)算思維評(píng)價(jià)研究的重要性、抽象性和多因素性，其在國(guó)際上受到了高度關(guān)注。計(jì)算思維已納入我國(guó)高中信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)之中，成為學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一，如何科學(xué)評(píng)價(jià)計(jì)算思維素養(yǎng)水平已成為國(guó)內(nèi)發(fā)展計(jì)算思維的迫切需要。研究通過(guò)梳理國(guó)際上計(jì)算思維評(píng)價(jià)理論研究的發(fā)展脈絡(luò)、目標(biāo)內(nèi)容及內(nèi)在邏輯，分析典型計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具功能類(lèi)型及適用范圍，結(jié)合應(yīng)用案例明晰不同教育情境中計(jì)算思維評(píng)價(jià)的實(shí)施情況，闡明和探討計(jì)算思維評(píng)價(jià)各要素的概念、內(nèi)涵及素養(yǎng)水平評(píng)價(jià)的分級(jí)與實(shí)施，并結(jié)合國(guó)內(nèi)計(jì)算思維的發(fā)展現(xiàn)狀提出建議：重視國(guó)內(nèi)計(jì)算思維教育的發(fā)展、構(gòu)建計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論框架、自主研發(fā)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具、開(kāi)發(fā)計(jì)算思維評(píng)價(jià)的實(shí)踐案例。

[關(guān)鍵詞] 計(jì)算思維; 計(jì)算思維評(píng)價(jià); 計(jì)算思維教育; 三維框架; 評(píng)價(jià)工具

[中圖分類(lèi)號(hào)] G434 ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 朱珂（1982—），男，河南南陽(yáng)人。副教授，博士，主要從事學(xué)習(xí)分析、 STEM 教育和計(jì)算思維研究。E-mail：ezhuke@qq.com。

一、引 ? 言

自2006年周以真提出計(jì)算思維[1]后，計(jì)算思維教育逐漸受到了國(guó)際教育領(lǐng)域的廣泛支持和關(guān)注。美洲、歐洲和亞洲的許多國(guó)家為了在K-12階段開(kāi)展計(jì)算思維教育，先后發(fā)布了有關(guān)計(jì)算思維的政策文件。2011年，美國(guó)將計(jì)算思維納入《CSTA K-12標(biāo)準(zhǔn)（2011修訂版）》;2013年，英國(guó)將計(jì)算思維納入“新課程計(jì)劃”;2015年，澳大利亞將計(jì)算思維作為“新課程方案”的重要內(nèi)容[2];2017年，我國(guó)制定的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將計(jì)算思維作為學(xué)科核心素養(yǎng)[3]。

評(píng)價(jià)作為計(jì)算思維教育中的重要環(huán)節(jié)，能夠讓學(xué)生的計(jì)算思維的學(xué)習(xí)成果得到及時(shí)監(jiān)控和評(píng)估，從而促進(jìn)計(jì)算思維教學(xué)的有效發(fā)生。計(jì)算思維評(píng)價(jià)如果得不到充分重視，那么計(jì)算思維在K-12教育中進(jìn)行擴(kuò)展的機(jī)會(huì)就很渺茫。范文翔等人通過(guò)文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，對(duì)于計(jì)算思維的應(yīng)用研究層面，國(guó)內(nèi)主要聚焦于計(jì)算思維的培養(yǎng)策略，國(guó)外則主要聚焦于計(jì)算思維教育的工具以及計(jì)算思維的評(píng)價(jià)[4]。盡管目前各國(guó)已相繼推出有關(guān)計(jì)算思維的政策文件，但僅從評(píng)價(jià)這一角度而言，由于其自身的復(fù)雜性，將計(jì)算思維真正融入學(xué)校教育仍面臨著諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)：（1）計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)是什么，評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)價(jià)體系是什么;（2）計(jì)算思維評(píng)價(jià)的典型工具有哪些，其功能和應(yīng)用如何體現(xiàn)，是否可以綜合起來(lái)對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)價(jià);（3）計(jì)算思維評(píng)價(jià)過(guò)程是如何具體實(shí)施的[5]。

為此，文章通過(guò)梳理國(guó)際上計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論研究及發(fā)展脈絡(luò)，分析典型計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的功能類(lèi)型及適用范圍，結(jié)合應(yīng)用案例進(jìn)行分析，意在進(jìn)一步闡明和探討計(jì)算思維評(píng)價(jià)各要素的概念、內(nèi)涵及不同維度的設(shè)計(jì)與實(shí)施，以期為計(jì)算思維能力水平評(píng)價(jià)的理論框架構(gòu)建、評(píng)價(jià)量表設(shè)計(jì)、評(píng)測(cè)工具開(kāi)發(fā)等提供參照。

二、計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)及發(fā)展演變

（一）理論基礎(chǔ)

迄今為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)計(jì)算思維的定義尚未統(tǒng)一，但其觀點(diǎn)大致可分為三種。第一種觀點(diǎn)認(rèn)為，計(jì)算思維是解決問(wèn)題的過(guò)程，可以簡(jiǎn)稱(chēng)為“過(guò)程思維”。該觀點(diǎn)以周以真的表述為核心，她認(rèn)為計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)的行為[1]。第二種觀點(diǎn)認(rèn)為，計(jì)算思維是一種重要的表達(dá)形式，強(qiáng)調(diào)了在現(xiàn)代數(shù)字媒體背景下，信息主要通過(guò)視覺(jué)媒體表達(dá)，因此，該觀點(diǎn)將計(jì)算思維稱(chēng)之為“可視化思維”[6]。第三種觀點(diǎn)是Brennan和Resnick提出的計(jì)算思維三維框架，該框架將計(jì)算思維描述為一種由概念、實(shí)踐和觀念組成的三維能力[7]。

如果對(duì)計(jì)算思維的定義或?qū)σ粋€(gè)全面的計(jì)算思維框架沒(méi)有達(dá)成共識(shí)，那么順利地開(kāi)展計(jì)算思維評(píng)價(jià)的可能性就會(huì)比較低。這是因?yàn)橛?jì)算思維評(píng)價(jià)必須與計(jì)算思維定義或理論框架相一致。例如：Chen等采用計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（CSTA）標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)了23項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容，通過(guò)五個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)五年級(jí)學(xué)生的計(jì)算思維[8];Marcos Román-González等基于計(jì)算思維的運(yùn)算定義，構(gòu)建了28項(xiàng)CTt（計(jì)算思維測(cè)試）[9]。每種計(jì)算思維定義都有其優(yōu)勢(shì)或不足，即使有了全球統(tǒng)一的定義，因知識(shí)結(jié)構(gòu)和關(guān)注焦點(diǎn)不同，大家對(duì)它的理解也未必相同。但鑒于第三種定義不僅強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的過(guò)程，而且在教育實(shí)踐中具有較強(qiáng)的可操作性，所以，國(guó)際上諸多研究將Brennan和Resnick提出的計(jì)算思維三維框架作為計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)。該框架具體包括三個(gè)維度：計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念，如圖1所示。

計(jì)算概念是指學(xué)習(xí)者在編程過(guò)程中所涉及的概念。當(dāng)學(xué)習(xí)者使用Scratch設(shè)計(jì)交互式媒體時(shí)，他們會(huì)采用編程語(yǔ)言中常見(jiàn)的一組計(jì)算概念來(lái)映射到Scratch編程塊，包括序列、循環(huán)、事件、并行、條件、運(yùn)算符、數(shù)據(jù)這七個(gè)概念元素。計(jì)算實(shí)踐是指學(xué)習(xí)者在涉及計(jì)算概念時(shí)開(kāi)發(fā)的實(shí)踐，即采用哪些策略和方法來(lái)開(kāi)發(fā)交互式媒體，包括漸進(jìn)和迭代、測(cè)試和調(diào)試、重用和再混合、抽象和模塊化四種形式。計(jì)算觀念表示的是學(xué)習(xí)者圍繞他們自身和周?chē)h(huán)境所形成的觀念，這與學(xué)習(xí)者和他人的關(guān)系以及周?chē)澜绲牟粩喟l(fā)展有著密切的關(guān)系，包括了表達(dá)、連接和質(zhì)疑三種方式。關(guān)于計(jì)算思維三維框架的組成要素及描述見(jiàn)表1。

（二）發(fā)展演變

Catherine等通過(guò)文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，在已有的計(jì)算思維評(píng)價(jià)研究中，Brennan和Resnick的計(jì)算思維三維框架是被引用最多的，該框架不僅得到了許多國(guó)內(nèi)外研究人員的認(rèn)可，還有了演變和發(fā)展[10]。2016年，Zhong等對(duì)Brennan和Resnick的三維框架進(jìn)行了探索，設(shè)計(jì)了三維綜合評(píng)價(jià)（TDIA）框架，擴(kuò)展并闡明每個(gè)維度的能力，并特別強(qiáng)調(diào)了計(jì)算觀念維度[11]。2017年，Shute、Sun和Asbell-Clarke對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行了元回顧，他們認(rèn)為Brennan和Resnick提出的框架有著一定的局限性，只是關(guān)注了一個(gè)特定主題領(lǐng)域，所以，他們構(gòu)建了一個(gè)分層的三維框架[12]。該框架支持并可以通過(guò)各種K-12學(xué)科領(lǐng)域來(lái)證明，包括數(shù)學(xué)、科學(xué)、英語(yǔ)和藝術(shù)等。2018年，借鑒英國(guó)計(jì)算學(xué)校的實(shí)踐結(jié)論，Grover和Pea提出了一個(gè)基于能力的計(jì)算思維框架，該框架包括六個(gè)計(jì)算概念和五種計(jì)算實(shí)踐[13]。在此框架中，Brennan和Resnick的計(jì)算觀念主要包含在計(jì)算實(shí)踐中，而B(niǎo)rennan和Resnick的某些計(jì)算實(shí)踐（如抽象）在Grover和Pea框架中則作為計(jì)算概念出現(xiàn)。2019年，Catherine等對(duì)先前學(xué)者們提出的諸多框架進(jìn)行了分類(lèi)與整合，針對(duì)各種框架的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一個(gè)混合計(jì)算思維三維框架，該框架涵蓋了更廣泛的內(nèi)容與應(yīng)用領(lǐng)域[10]。

三、計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具

（一）計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的類(lèi)型

考慮到計(jì)算思維評(píng)價(jià)的重要性和可操作性，近年來(lái)，從計(jì)算思維評(píng)價(jià)角度出發(fā)，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種評(píng)價(jià)工具。這些評(píng)價(jià)工具大致可分為診斷工具、總結(jié)性工具、形成性迭代工具、數(shù)據(jù)挖掘工具、技能轉(zhuǎn)移工具、感知態(tài)度量表與詞匯評(píng)價(jià)七大類(lèi)。

診斷工具。該類(lèi)工具的目的在于測(cè)量受試者的計(jì)算思維能力水平變化，可用于教育干預(yù)前后進(jìn)行前測(cè)和后測(cè)。常見(jiàn)的計(jì)算思維診斷工具有CTt [9]、基本編程能力測(cè)試[14]和交換評(píng)價(jià)測(cè)試[15]。

總結(jié)性工具。該類(lèi)工具主要用于測(cè)試后，它們的目標(biāo)是評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在接受一些計(jì)算思維技能方面的指導(dǎo)或培訓(xùn)后能否獲得足夠的學(xué)科知識(shí)，或者是否能夠正確地將學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)用于實(shí)踐。例如Quizly[16]和The Fairy Assessment[17]。

形成性迭代工具。該類(lèi)工具主要在學(xué)習(xí)過(guò)程中使用，目的在于為學(xué)習(xí)者提供自動(dòng)反饋，以便發(fā)展和提高學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維技能。從已有的文獻(xiàn)中可以找到以下幾種：Dr.Scratch[18]、Ninja Code Village[19]、Code Master[20]、CTP-Graph[21]、REACT[22]。

數(shù)據(jù)挖掘工具。該類(lèi)工具也是針對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的，可以實(shí)時(shí)地檢索和記錄學(xué)習(xí)者的活動(dòng)，并提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析。例如：Shuchi和Grover團(tuán)隊(duì)在基于塊的編程環(huán)境中所做的研究[23]，以及Eguiluz團(tuán)隊(duì)使用Kodetu（具有細(xì)粒度記錄功能的在線(xiàn)平臺(tái)）所做的研究[24]。

技能轉(zhuǎn)移工具。該類(lèi)工具的目的是評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在多大程度上能夠?qū)⑺麄兊挠?jì)算思維技能轉(zhuǎn)移到不同類(lèi)型的問(wèn)題、背景和情境中，特別適用于干預(yù)前后。例如：Bebras Tasks[25]，重點(diǎn)測(cè)量計(jì)算思維能力向現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的轉(zhuǎn)移;CTP-Quiz[26]，評(píng)價(jià)計(jì)算思維能力如何轉(zhuǎn)移到科學(xué)問(wèn)題和模擬環(huán)境中。

感知態(tài)度量表。該類(lèi)工具的目的是評(píng)價(jià)受試者對(duì)計(jì)算思維的感知（如自我效能感）和態(tài)度。在這類(lèi)工具中，有CTS[27]（計(jì)算思維量表）、CTSS[28]（計(jì)算思維技能量表）和CPSES[29]（計(jì)算機(jī)編程自我效能量表）。這些量表工具可以在計(jì)算思維教育干預(yù)前后使用。

詞匯評(píng)價(jià)。該類(lèi)工具用于評(píng)價(jià)受試者口頭表達(dá)的計(jì)算思維元素，這些口頭表達(dá)可以視為是一種計(jì)算思維語(yǔ)言。正如Lye所言，“為了更好地研究包括計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算認(rèn)識(shí)在內(nèi)的深度學(xué)習(xí)，可以通過(guò)記錄學(xué)習(xí)者在編程時(shí)口頭表達(dá)的思維過(guò)程，捕捉和分析他們的編程過(guò)程”[30]。

每種類(lèi)型的工具都有其相對(duì)固定的特點(diǎn)，這使得它們都以特定的方式對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，診斷和總結(jié)性工具是基于學(xué)習(xí)者對(duì)預(yù)先確定的計(jì)算思維項(xiàng)目或問(wèn)題的回答，而形成性迭代和數(shù)據(jù)挖掘工具分別依賴(lài)于學(xué)習(xí)者編程創(chuàng)作和學(xué)習(xí)者在開(kāi)發(fā)計(jì)算思維時(shí)的活動(dòng)分析。因此，只有將不同類(lèi)型工具提供的信息加以協(xié)調(diào)和三角化，才能對(duì)個(gè)人的計(jì)算思維進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。

（二）計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的綜合應(yīng)用

為了更好地利用計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具輔助計(jì)算思維教育，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的綜合評(píng)價(jià)，Marcos Román-González等對(duì)CTt、Bebras Tasks和Dr.Scratch這三種評(píng)價(jià)工具能否綜合應(yīng)用進(jìn)行了探索，為計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的綜合應(yīng)用提供了一種思路和方法[31]。

研究結(jié)果表明，CTt、Bebras Tasks和Dr.Scratch之間的相似度非常小[31]。這在一定程度上說(shuō)明了不同類(lèi)型的評(píng)價(jià)工具之間只有很少的關(guān)聯(lián)性，在教育實(shí)踐中應(yīng)綜合應(yīng)用。同時(shí)，Marcos Román-González等結(jié)合各類(lèi)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的特點(diǎn)以及Brennan和Resnick的三維框架，進(jìn)一步總結(jié)出各類(lèi)評(píng)價(jià)工具在計(jì)算思維各維度方面的適用程度和應(yīng)用于計(jì)算思維教育不同階段的時(shí)間順序，分別見(jiàn)表2、表3。

此外，Marcos Román-González等還總結(jié)了每種類(lèi)型的評(píng)價(jià)工具在布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類(lèi)法中的水平，幫助研究者從認(rèn)知層面更好地把握評(píng)價(jià)工具的應(yīng)用，如圖2所示。診斷工具提供關(guān)于學(xué)習(xí)者如何“識(shí)記”和“理解”一些計(jì)算概念的信息;技能轉(zhuǎn)移工具可以幫助學(xué)習(xí)者在不同的情境中“運(yùn)用”和“分析”他們的計(jì)算思維技能;形成性迭代工具允許學(xué)生“評(píng)價(jià)”自己和他人的項(xiàng)目，以及“創(chuàng)造”更好、更復(fù)雜的項(xiàng)目;總結(jié)性工具和詞匯評(píng)價(jià)工具充當(dāng)分類(lèi)法中低級(jí)和中級(jí)之間的轉(zhuǎn)換工具;數(shù)據(jù)挖掘工具則在中級(jí)和高級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。盡管如此，仍可能存在一些計(jì)算思維問(wèn)題，如可用性、原創(chuàng)性、界面設(shè)計(jì)等，這些問(wèn)題不可能用工具來(lái)衡量，是要用人的敏感性來(lái)衡量。最后，感知態(tài)度量表不評(píng)價(jià)認(rèn)知過(guò)程，而評(píng)價(jià)非認(rèn)知過(guò)程，因此，這類(lèi)工具針對(duì)的是布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類(lèi)法以外的計(jì)算觀念。

四、計(jì)算思維評(píng)價(jià)活動(dòng)的典型案例

（一）基于可視化編程環(huán)境下的計(jì)算概念評(píng)價(jià)

編程是美國(guó)K-12教育中計(jì)算機(jī)科學(xué)入門(mén)課程的關(guān)鍵要素。為了使計(jì)算機(jī)科學(xué)課程的學(xué)習(xí)能夠滿(mǎn)足K-12學(xué)習(xí)者應(yīng)對(duì)未來(lái)學(xué)習(xí)和工作的需求，學(xué)習(xí)者需要學(xué)習(xí)編程中解決計(jì)算問(wèn)題的基本概念。Grover等發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者在基于文本編程背景下對(duì)諸如變量、表達(dá)式和循環(huán)等計(jì)算概念的理解面臨若干挑戰(zhàn)[32]。因此，他們探究了學(xué)習(xí)者在基于塊的編程環(huán)境下對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程中的關(guān)鍵計(jì)算概念（變量、表達(dá)式、循環(huán)，簡(jiǎn)稱(chēng)VEL）的理解。案例采用以證據(jù)為中心的設(shè)計(jì)（ECD）原則設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，從領(lǐng)域分析、領(lǐng)域建模到形成概念性評(píng)價(jià)框架，對(duì)通過(guò)Scratch平臺(tái)完成了與本案例項(xiàng)目無(wú)關(guān)的入門(mén)編程和計(jì)算機(jī)科學(xué)課程學(xué)習(xí)的100名中學(xué)生進(jìn)行試點(diǎn)研究，從而獲取學(xué)生對(duì)VEL理解的整個(gè)過(guò)程。此外，通過(guò)收集到的數(shù)據(jù)，研究者還討論了如何對(duì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行修訂的問(wèn)題。

案例在一定程度上給出了計(jì)算思維與STEAM學(xué)科融合的方向。在評(píng)價(jià)方面，采用以證據(jù)為中心的設(shè)計(jì)（ECD）原則，為計(jì)算概念評(píng)價(jià)以及計(jì)算思維其他維度的評(píng)價(jià)應(yīng)用研究提供了一種新的思路和方法。

（二）基于任務(wù)場(chǎng)景下的計(jì)算實(shí)踐評(píng)價(jià)

計(jì)算實(shí)踐是評(píng)價(jià)中需要測(cè)量的一個(gè)很重要的方面，它反映了其他領(lǐng)域（如科學(xué)和工程）的轉(zhuǎn)變情況，從測(cè)量實(shí)際知識(shí)轉(zhuǎn)向應(yīng)用知識(shí)和技能解決問(wèn)題。Basu等發(fā)現(xiàn)，過(guò)去很少有人了解計(jì)算實(shí)踐的有效評(píng)價(jià)，尤其對(duì)于低年級(jí)來(lái)說(shuō)，這些評(píng)價(jià)更為稀少[33]。因此，他們探究如何為計(jì)算實(shí)踐設(shè)計(jì)有效的評(píng)價(jià)工具，并使其可以在香港4～6年級(jí)的學(xué)生中大規(guī)模使用。案例采用以證據(jù)為中心的設(shè)計(jì)（ECD）流程來(lái)開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)任務(wù)。在Brennan和Resnick描述的框架基礎(chǔ)上，選擇“重用和再混合”“算法思維”“抽象和模塊化”“測(cè)試和調(diào)試”作為評(píng)價(jià)內(nèi)容。對(duì)這四種計(jì)算實(shí)踐進(jìn)行闡述和定義，并在每個(gè)模塊下定義參與計(jì)算實(shí)踐的學(xué)習(xí)者應(yīng)具備的重點(diǎn)知識(shí)、技能和能力（FKSA）。

案例中，研究者描述了一項(xiàng)有效、可靠的計(jì)算實(shí)踐評(píng)價(jià)工具的設(shè)計(jì)流程，其中至關(guān)重要的是清楚地闡明了評(píng)價(jià)目標(biāo)和內(nèi)容。此外，案例針對(duì)香港4～6年級(jí)學(xué)生提供了一項(xiàng)評(píng)價(jià)研究的結(jié)果，并且該評(píng)價(jià)工具已在香港約15000名學(xué)生中使用，這對(duì)研究者開(kāi)展大規(guī)模計(jì)算思維教學(xué)、開(kāi)展多輪研究具有較大的參考價(jià)值[34]。

（三）基于非正式環(huán)境下的計(jì)算觀念評(píng)價(jià)

《構(gòu)建計(jì)算思考者》是一項(xiàng)為期三年的研究，探討教育工作者和設(shè)計(jì)師們?nèi)绾巫钣行У刂С钟?jì)算思維能力的發(fā)展，以及如何將這些學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)制定成項(xiàng)目以滿(mǎn)足不同學(xué)習(xí)者的需求。作為《構(gòu)建計(jì)算思考者》研究的一部分，該案例由Mesiti等在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境（波士頓科學(xué)博物館）中開(kāi)展，研究集中在三種具體的展品設(shè)計(jì)方法上，展品介紹了皮克斯創(chuàng)新電影背后的計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和科學(xué)，以傳達(dá)“皮克斯背后的科學(xué)”中的問(wèn)題分解內(nèi)容。整個(gè)研究分為兩個(gè)階段：第一階段調(diào)查了如何支持新手學(xué)習(xí)者與展品互動(dòng)，并理解解決問(wèn)題的策略，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的、創(chuàng)造性的計(jì)算機(jī)編程挑戰(zhàn);第二階段調(diào)查這些展品對(duì)中學(xué)生分解問(wèn)題內(nèi)容的能力、效能感和興趣的影響[35]。

計(jì)算觀念更多關(guān)注的是學(xué)習(xí)者的非認(rèn)知能力，相對(duì)于認(rèn)知能力而言，在測(cè)評(píng)方面存在更大的難度，因此，以往對(duì)于計(jì)算觀念評(píng)價(jià)的研究并不多。該案例與其他研究的不同之處在于，研究環(huán)境是在博物館這類(lèi)非正式環(huán)境中開(kāi)展，采用觀察、訪(fǎng)談等形式，研究學(xué)習(xí)者對(duì)特定展品的理解和學(xué)習(xí)情況。評(píng)價(jià)和發(fā)展學(xué)習(xí)者的計(jì)算觀念能力，不僅可以激發(fā)學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算思維的興趣，而且有利于學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的形成。案例為研究者對(duì)學(xué)習(xí)者在非正式環(huán)境下計(jì)算觀念方面的評(píng)價(jià)提供了新的探索方向。

（四）游戲化教學(xué)情境下面向計(jì)算思維的綜合評(píng)價(jià)

近幾年來(lái)，包括英國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都將編程納入了小學(xué)課程，這使人們對(duì)教孩子如何編碼產(chǎn)生了興趣。計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)是一種有趣而有效的引入編程學(xué)習(xí)的方法。因此，英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院Yasemin Allsop選擇來(lái)自倫敦一所小學(xué)的30名10—11歲的學(xué)生，讓他們使用Scratch和Alice 2.4平臺(tái)參加了為期八個(gè)月的游戲制作項(xiàng)目，從而回答“游戲化教學(xué)情境下評(píng)價(jià)計(jì)算思維能力的最佳方法是什么”這一研究問(wèn)題。整個(gè)研究過(guò)程分三步：第一步，定義模型。評(píng)價(jià)模型從計(jì)算概念、元認(rèn)知實(shí)踐和學(xué)習(xí)行為三個(gè)方面進(jìn)行構(gòu)建。因?yàn)樵u(píng)價(jià)是在游戲制作環(huán)境中實(shí)施，所以計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)也被納入評(píng)價(jià)模型中。第二步，選擇方法。評(píng)價(jià)方法基于民族志研究方法，具體包括對(duì)參加者的觀察和非正式對(duì)話(huà)、半結(jié)構(gòu)化訪(fǎng)談、提供日記和問(wèn)題解決表以及檢查學(xué)生在平臺(tái)上所完成的游戲。第三步，過(guò)程實(shí)施。第一階段，30名學(xué)生在9月至次年1月期間使用Scratch平臺(tái)進(jìn)行了四個(gè)月的學(xué)習(xí)，每周一次，每次1小時(shí)，作為他們每周計(jì)算課程的一部分，總共進(jìn)行了14小時(shí)的學(xué)習(xí)。第二階段，30名學(xué)生在1月至4月期間使用Alice平臺(tái)進(jìn)行游戲，課程安排與第一階段一致。第三階段，課程結(jié)束后，分析學(xué)生的問(wèn)題解決表、完成的游戲、訪(fǎng)談數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)筆記等[36]。

該案例探索了游戲化教學(xué)情境下計(jì)算思維的構(gòu)成要素，并使用多種方法收集學(xué)生完成游戲項(xiàng)目過(guò)程中的數(shù)據(jù)，進(jìn)而深入理解游戲化教學(xué)情境下計(jì)算思維的構(gòu)成要素和評(píng)價(jià)這些要素的方法。研究結(jié)果證明了評(píng)價(jià)計(jì)算思維各方面內(nèi)容應(yīng)該采用多元化的評(píng)價(jià)方法，并提出在該環(huán)境下的最佳評(píng)價(jià)方法組合。評(píng)價(jià)方法的選擇與評(píng)價(jià)工具的選擇在一定程度上是不謀而合的，都要將研究對(duì)象、研究目的、研究?jī)?nèi)容和環(huán)境等多方面因素考慮在內(nèi)。因此，該案例在評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)工具方面為計(jì)算思維能力的綜合評(píng)價(jià)提供了重要參考。

五、啟示與建議

（一）重視國(guó)內(nèi)計(jì)算思維教育的發(fā)展

世界上大部分發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在政策和資金的支持下，開(kāi)展了計(jì)算思維教育的各類(lèi)研究計(jì)劃和項(xiàng)目。然而，目前國(guó)內(nèi)的計(jì)算思維研究還不夠成熟，尤其對(duì)計(jì)算思維教育還不夠重視。因此，我國(guó)應(yīng)從多角度出發(fā)加強(qiáng)對(duì)國(guó)內(nèi)計(jì)算思維的人才培養(yǎng)。首先，從國(guó)際層面做好溝通協(xié)作，政府應(yīng)加強(qiáng)與重要的國(guó)際投資者，包括外國(guó)政府、工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和其他機(jī)構(gòu)聯(lián)盟的互動(dòng)，以便在計(jì)算思維研發(fā)方面進(jìn)行國(guó)際交流和合作[37]。其次，從國(guó)家層面做好計(jì)算思維教育應(yīng)用的頂層設(shè)計(jì)，注重發(fā)揮政府各部門(mén)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)協(xié)作為教育部門(mén)解決困難和實(shí)現(xiàn)發(fā)展提供指導(dǎo)性框架[37]。最后，從學(xué)校層面做好計(jì)算思維的科研和人才培養(yǎng)工作，成立計(jì)算思維研究院和實(shí)驗(yàn)室等，加強(qiáng)計(jì)算思維相關(guān)領(lǐng)域課程的內(nèi)容建設(shè)[38]，重點(diǎn)培養(yǎng)計(jì)算思維、人工智能、大數(shù)據(jù)等方面的人才，開(kāi)展計(jì)算思維領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)。

（二）構(gòu)建計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論框架

計(jì)算思維評(píng)價(jià)作為計(jì)算思維教育中非常重要且十分復(fù)雜的一項(xiàng)活動(dòng)，需要通過(guò)構(gòu)建完善的計(jì)算思維評(píng)價(jià)理論框架來(lái)更好地開(kāi)展和實(shí)施。首先，應(yīng)從計(jì)算思維的定義出發(fā)，確定計(jì)算思維評(píng)價(jià)的維度和要素。目前國(guó)外學(xué)者對(duì)計(jì)算思維的定義尚未統(tǒng)一，但已提供了很大的參考價(jià)值。因此，對(duì)于國(guó)內(nèi)研究者而言，可以通過(guò)對(duì)比和學(xué)習(xí)國(guó)外研究成果，確定本土化的計(jì)算思維定義，確定計(jì)算思維的評(píng)價(jià)維度和要素。其次，要分析每個(gè)維度包含要素的內(nèi)涵，并對(duì)各要素進(jìn)行詳細(xì)的描述，從而有利于研究者在后期課堂教學(xué)中觀察和記錄學(xué)生的計(jì)算思維外顯行為表現(xiàn)。同時(shí)，也便于教師在實(shí)際教學(xué)中按照各要素提出的標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)價(jià)學(xué)生的計(jì)算思維水平。最后，教師或教育研究者要在實(shí)踐中根據(jù)研究對(duì)象、研究目的等對(duì)構(gòu)建的框架進(jìn)行修改和完善，對(duì)框架中包含的元素進(jìn)行靈活的調(diào)整和科學(xué)的權(quán)重分配。

（三）自主研發(fā)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具

良好的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具可以為計(jì)算思維教育營(yíng)造有益的教學(xué)環(huán)境。目前，國(guó)內(nèi)尚缺乏科學(xué)權(quán)威的K-12階段學(xué)生計(jì)算思維能力評(píng)價(jià)工具[39]，部分研究也是直接采納和編譯國(guó)外的評(píng)價(jià)工具?；诖耍覈?guó)在評(píng)價(jià)工具的自主研發(fā)方面存在著很大的發(fā)展空間。首先，要客觀看待國(guó)外研發(fā)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具。由于國(guó)內(nèi)外教育理念不同，在課程設(shè)置方面也有諸多差異，因此，從國(guó)外直接編譯的評(píng)價(jià)工具并不能很好地適應(yīng)國(guó)內(nèi)計(jì)算思維教育的發(fā)展。其次，要扎實(shí)地進(jìn)行計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論學(xué)習(xí)與研究。對(duì)當(dāng)前國(guó)際上計(jì)算思維教育教學(xué)理論進(jìn)行細(xì)致梳理和分析，以前沿的科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)探究作為工具開(kāi)發(fā)的參照，從而更加科學(xué)高效地開(kāi)展計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的研發(fā)工具。最后，開(kāi)發(fā)者應(yīng)從多角度、多方位出發(fā)，拓寬思維，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)新精神，自主研發(fā)更具針對(duì)性的評(píng)價(jià)工具，進(jìn)而促進(jìn)中小學(xué)計(jì)算思維教育的發(fā)展[40]。

（四）開(kāi)發(fā)計(jì)算思維評(píng)價(jià)的實(shí)踐案例

開(kāi)展計(jì)算思維教育不僅需要大量的教育政策支持，還需要諸多優(yōu)秀的案例和評(píng)價(jià)手段支撐。目前，我國(guó)需要一些計(jì)算思維評(píng)價(jià)的實(shí)踐案例來(lái)推動(dòng)計(jì)算思維教育的發(fā)展。首先，從教師角度而言，教師的計(jì)算思維能力水平直接影響計(jì)算思維教育的質(zhì)量，對(duì)計(jì)算思維教育的發(fā)展起著十分關(guān)鍵的作用。因此，教師應(yīng)具備計(jì)算思維方面的知識(shí)和評(píng)價(jià)能力。其次，從學(xué)校角度而言，一方面要大力支持計(jì)算思維評(píng)價(jià)案例的開(kāi)發(fā)工作，另一方面做好教師培訓(xùn)工作的投資和安排，尋找合適的培訓(xùn)課程和資源，如通過(guò)邀請(qǐng)講師講解計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理念和方法，引進(jìn)成功且成熟的案例，以觀摩和實(shí)地學(xué)習(xí)的形式，使教師把握計(jì)算思維評(píng)價(jià)的整體流程[41]。最后，從研究者角度而言，可以將優(yōu)秀的國(guó)外計(jì)算思維評(píng)價(jià)實(shí)踐案例與我國(guó)現(xiàn)有的學(xué)校資源相結(jié)合，選擇合適的試點(diǎn)學(xué)校進(jìn)行研究，待研究效果成熟后再進(jìn)行普及。

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