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國內(nèi)外學(xué)前兒童計(jì)算思維研究述評(píng)

2022-11-26 12:57張新立陳禹辰鮑一維胡來林
關(guān)鍵詞:編程工具樣本

張新立,陳禹辰,鮑一維,胡來林

(溫州大學(xué)教育學(xué)院,浙江溫州 325035)

一、引言

人工智能時(shí)代,計(jì)算機(jī)、人工智能等數(shù)字技術(shù)滲透至人類生活的方方面面,計(jì)算思維已成為21 世紀(jì)個(gè)體的必備素養(yǎng)。對(duì)于計(jì)算思維的起源最早可以追溯至20 世紀(jì)中葉,人工智能教育先驅(qū)西蒙·派珀特(Seymour Papert)教授提出的編程思維[1]。再到2006 年,美國卡梅隆大學(xué)的周以真(Jeannette M.Wing)教授為計(jì)算思維下定義:“一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念,以解決問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的方式”,并指出“計(jì)算思維是面向所有人的普適技能,與讀寫算一樣重要”[2]。此后,計(jì)算思維才真正開始向世界各國普及,并推向應(yīng)用實(shí)踐層面。自2011 年起,美國、英國、澳大利亞、芬蘭等發(fā)達(dá)國家開始將計(jì)算思維寫進(jìn)K-12 課程標(biāo)準(zhǔn)[3]。我國也于2018 年首次將計(jì)算思維作為學(xué)科核心素養(yǎng)寫入《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 版)》[4]。同時(shí),2022 年3 月我國將計(jì)算思維納入《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 版)》之中[5]??梢?,計(jì)算思維的培養(yǎng)深受世界各國政府的重視。近年來,全球計(jì)算思維的培養(yǎng)開始呈現(xiàn)“低齡化”趨勢(shì)[6]。學(xué)前教育是個(gè)體學(xué)習(xí)與生活的開端,對(duì)未來成長發(fā)展至關(guān)重要。目前已有學(xué)者指出:從早期開始培養(yǎng)兒童的計(jì)算思維對(duì)他們的認(rèn)知與行為發(fā)展具有積極的影響[7]。未來,人類將與智能機(jī)器水乳交融。新世紀(jì)的兒童將在豐富的智能技術(shù)環(huán)境中成長,他們是人工智能時(shí)代的“掌舵手”,學(xué)習(xí)計(jì)算思維能幫助他們理解未來社會(huì)運(yùn)作的本質(zhì)。因此,從小開始培養(yǎng)計(jì)算思維能使他們更好地面向未來、適應(yīng)未來、改造未來。

通過文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn):國內(nèi)外已有學(xué)者開始從實(shí)證角度來探討兒童計(jì)算思維的培養(yǎng)。然而,當(dāng)前尚未有研究對(duì)學(xué)前兒童計(jì)算思維的研究進(jìn)行全面梳理。相比于其他年齡段的兒童,學(xué)前兒童的身心發(fā)展具有特殊性,需要進(jìn)行單獨(dú)探討。因此,本研究結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量法與內(nèi)容分析法,對(duì)國內(nèi)外30 篇實(shí)證研究進(jìn)行系統(tǒng)性文獻(xiàn)綜述,以此全面了解國內(nèi)外學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),并立足現(xiàn)狀提出建議,以期為未來我國學(xué)前兒童計(jì)算思維的培養(yǎng)提供有益參考。

二、研究設(shè)計(jì)

(一)研究方法

本研究聚焦學(xué)前兒童計(jì)算思維的培養(yǎng),采用了文獻(xiàn)計(jì)量法與內(nèi)容分析法進(jìn)行系統(tǒng)性文獻(xiàn)綜述。首先,文獻(xiàn)計(jì)量法能通過表征本領(lǐng)域的文獻(xiàn)數(shù)量與載文狀況,有助于快速把握本領(lǐng)域的發(fā)文趨勢(shì)、高產(chǎn)學(xué)者、科研機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵信息[8];其次,內(nèi)容分析法能對(duì)已有研究作客觀、系統(tǒng)的量化并加以層層推理,以此來歸納本領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)。內(nèi)容分析的一般步驟為確定與篩選樣本、設(shè)計(jì)類目表格、評(píng)判記錄、效度分析、統(tǒng)計(jì)分析等[9]。結(jié)合本研究實(shí)際,具體實(shí)施步驟如下。

(二)文獻(xiàn)篩選

研究樣本來源于國內(nèi)外權(quán)威的社會(huì)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫,其中英文來自Web Of Science,中文來自知網(wǎng)(CNKI)。因?qū)W前兒童計(jì)算思維的研究進(jìn)程不長,則本研究未限制樣本時(shí)間年限,搜索時(shí)間截止至2022 年7 月31 日。具體篩選過程如圖1所示:首先,通過中英文數(shù)據(jù)庫高級(jí)檢索功能,對(duì)主題詞“學(xué)前兒童”“計(jì)算思維”及其近義詞進(jìn)行全面檢索獲得436 篇文獻(xiàn),移除重復(fù)樣本后獲得421 篇;同時(shí),通過閱讀標(biāo)題和摘要剔除不相關(guān)與重復(fù)文獻(xiàn),初步獲取102 篇樣本;接著,根據(jù)遴選標(biāo)準(zhǔn),留得20 篇樣本文獻(xiàn);隨后,深度閱讀樣本文獻(xiàn),通過滾雪球法(snowball method)補(bǔ)充獲得樣本10 篇;最后,共計(jì)獲得文獻(xiàn)樣本30 篇,其中國內(nèi)7 篇,國外23 篇。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程

文獻(xiàn)遴選標(biāo)準(zhǔn)為:(1)文獻(xiàn)類型為教育實(shí)證類研究,排除綜述與理論性文獻(xiàn);(2)文獻(xiàn)來源需為具有影響因子的期刊或碩博論文,排除會(huì)議論文、專著等;(3)研究對(duì)象聚焦學(xué)前兒童,年齡區(qū)間為3-6 歲;(4)文獻(xiàn)主題需是計(jì)算思維,排除單純的編程教育。

文獻(xiàn)篩選環(huán)節(jié)由該領(lǐng)域的兩名碩士研究生進(jìn)行,該環(huán)節(jié)的一致性系數(shù)為0.96,說明本次結(jié)果有效。

(三)類目表設(shè)計(jì)

結(jié)合本研究目的與已有研究成果,初步設(shè)計(jì)了學(xué)前兒童計(jì)算思維內(nèi)容分析類目表,然后將初稿分發(fā)給了三名權(quán)威專家咨詢意見(教授、副教授與一線教師各一名),最終根據(jù)反饋意見形成了類目表定稿,具體如表1 所示。

表1 學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)的內(nèi)容分析類目

(四)評(píng)判記錄

參照內(nèi)容分析類目表,兩名編碼者對(duì)30 篇文獻(xiàn)樣本展開獨(dú)立編碼。評(píng)判編碼環(huán)節(jié)采取0-1記分法,若樣本文獻(xiàn)具備某二級(jí)類目的指標(biāo)則記1,反之記0。若發(fā)現(xiàn)樣本同時(shí)包含同一類目的多個(gè)指標(biāo),則均記1。例如,某樣本文獻(xiàn)的培養(yǎng)目標(biāo)即包括計(jì)算概念與計(jì)算實(shí)踐,則這兩個(gè)指標(biāo)均記1。在評(píng)判完成后,統(tǒng)計(jì)了各類目的頻次與占比。

(五)一致性檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)編碼評(píng)判環(huán)節(jié)的可靠性,統(tǒng)計(jì)了兩名編碼者的編碼一致性為0.94,達(dá)到較高的信度。對(duì)于有爭(zhēng)議的評(píng)判進(jìn)行討論,最終達(dá)成一致。

三、結(jié)果描述與分析

(一)文獻(xiàn)計(jì)量分析

統(tǒng)計(jì)發(fā)文時(shí)間與發(fā)文數(shù)量能從一定程度上客觀地反映目前該領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)律,并預(yù)測(cè)未來趨勢(shì)。根據(jù)圖2 來看,國外有關(guān)學(xué)前兒童計(jì)算思維的實(shí)證研究最早出現(xiàn)在2013 年,而我國則最早出現(xiàn)在2020 年,相較于國外起步較晚。究其原因,可能是國外與國內(nèi)分別在2011 年與2017年首次將計(jì)算思維的培養(yǎng)納入K-12 教育,針對(duì)學(xué)前兒童的計(jì)算思維研究需要一定的下沉與轉(zhuǎn)移時(shí)間。近年來,隨著各國教育者對(duì)學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)的重視,相關(guān)研究數(shù)量總體呈緩慢上升趨勢(shì),在2020 年迎來了頂峰。截至目前,國外有23 篇相關(guān)文獻(xiàn),而國內(nèi)僅有7 篇,相較于國外較為落后。且從總樣本量上看,相較中小學(xué)段計(jì)算思維的研究略顯單?。?0],可見本領(lǐng)域值得未來研究者展開深入探討。

圖2 發(fā)文數(shù)量與時(shí)間統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)作者及其所屬機(jī)構(gòu)有助于快速把握本領(lǐng)域高產(chǎn)科研群體的分布,便于未來研究者進(jìn)行參考與借鑒。本研究對(duì)第一作者進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,在本領(lǐng)域發(fā)文2 篇的作者分別為塔夫茨大學(xué)的Marina Bers,塔夫茨大學(xué)的Amanda Sullivan,薩拉曼卡大學(xué)的Yen Caballero Gonzalez 和烏拉圭共和國大學(xué)的Anaclara Gerosa,其余學(xué)者均以第一作者發(fā)文1 篇。表2 給出了第一作者所屬機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量的統(tǒng)計(jì)情況??梢钥闯?,論文作者的所屬機(jī)構(gòu)在發(fā)文數(shù)量上可以被分為三個(gè)梯隊(duì)。其中,塔夫茨大學(xué)以7 篇領(lǐng)跑,說明該校對(duì)此領(lǐng)域的關(guān)注度較高。接下來是發(fā)文數(shù)量為2 篇的院校,包括華中師范大學(xué)、上海師范大學(xué)、香港大學(xué)、烏拉圭共和國大學(xué)、薩拉曼卡大學(xué)、國立宜蘭大學(xué)與塞浦路斯大學(xué),其余院校均發(fā)文1 篇。值得注意的是,本領(lǐng)域的科研團(tuán)隊(duì)主要集中在高校,而學(xué)前一線教師對(duì)本領(lǐng)域關(guān)注較少,他們的整體教研水平有待提高。

表2 第一作者所屬機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)

(二)研究設(shè)計(jì)分析

1.研究性質(zhì)

根據(jù)不同的研究性質(zhì),可以將學(xué)前兒童計(jì)算思維研究分為定性研究、定量研究與混合研究。從表3 可以發(fā)現(xiàn),目前在本領(lǐng)域定量研究最為普遍(19 篇),研究者多通過分組比較和量化統(tǒng)計(jì)分析驗(yàn)證計(jì)算思維培養(yǎng)的有效性;其次為混合研究(9篇),混合研究強(qiáng)調(diào)通過以質(zhì)性與量化數(shù)據(jù)結(jié)合來探討教學(xué)干預(yù)的有效性,有學(xué)者指出這種研究取徑能夠較好地彌補(bǔ)單純使用定量或定性數(shù)據(jù)所帶來的缺陷[11];數(shù)量最少的是以分析課堂觀察、視頻觀察等數(shù)據(jù)為主的定性研究(2 篇)。

表3 研究性質(zhì)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2.研究環(huán)境

學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)的研究環(huán)境主要分為正式與非正式兩種。正式環(huán)境指幼兒園課堂教學(xué)環(huán)境,非正式環(huán)境即為幼兒園教學(xué)以外的教學(xué)環(huán)境,例如夏令營[12]、課外興趣班[13]等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在正式環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)前兒童計(jì)算思維最為常見(22 篇),而在非正式環(huán)境展開相關(guān)研究的數(shù)量較少(8 篇)。其中,個(gè)別研究在文獻(xiàn)提及了在非正式環(huán)境開展實(shí)證研究的原因是未得到相關(guān)學(xué)校與教育部門的同意。值得一提的是未來的研究者需要積極向教育部門與一線學(xué)校普及培養(yǎng)幼兒計(jì)算思維的重要性,并獲得他們的支持,這樣才能拓展與深化未來幼兒計(jì)算思維教育的研究。

3.樣本年齡

為了解本領(lǐng)域研究關(guān)注的年齡層次,按照學(xué)前教育的年齡段將其劃分為3~4 歲、4~5 歲與5~6 歲??紤]到上述分組外,有研究出現(xiàn)了個(gè)別3歲以下的學(xué)前兒童,則增列了“3 歲以下”的分組。根據(jù)圖3 可知,當(dāng)前計(jì)算思維培養(yǎng)關(guān)注5~6 歲的兒童最多,占總數(shù)的一半。然而,目前已有學(xué)者證明3~4 歲左右的低齡段兒童也能掌握計(jì)算思維的部分概念[14-15]。因此,未來研究可以關(guān)注低齡段兒童的計(jì)算思維培養(yǎng),并細(xì)化與比較不同年齡段兒童的學(xué)習(xí)效果。

圖3 樣本年齡統(tǒng)計(jì)

4.干預(yù)時(shí)長

為更準(zhǔn)確解讀本領(lǐng)域的研究設(shè)計(jì),本研究統(tǒng)計(jì)了教學(xué)干預(yù)時(shí)長。根據(jù)文獻(xiàn)閱讀得知,對(duì)學(xué)前兒童計(jì)算思維教學(xué)干預(yù)最久的是48 小時(shí),最短的是2 小時(shí)。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn):計(jì)算思維教學(xué)時(shí)間在10小時(shí)以上的最為常見,說明當(dāng)前多通過較長時(shí)間對(duì)學(xué)前兒童的計(jì)算思維進(jìn)行干預(yù)(如圖4 所示)。其原因可能是受學(xué)前兒童的認(rèn)知特征的影響,兒童的接受能力有限,無法在單次課、短時(shí)間內(nèi)習(xí)得較多的知識(shí),需要較長課時(shí)的干預(yù)才能達(dá)到預(yù)期的效果。此外,可以注意到有16.7%的文獻(xiàn)未報(bào)告計(jì)算思維教學(xué)干預(yù)的時(shí)長,這影響了研究結(jié)論的可解讀性。

圖4 干預(yù)時(shí)長統(tǒng)計(jì)

(三)教學(xué)設(shè)計(jì)分析

1.培養(yǎng)目標(biāo)

對(duì)于計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)的分類,學(xué)界還未形成統(tǒng)一的觀點(diǎn),不同學(xué)者就此提出了不同的觀點(diǎn)。其中被廣為接受的是美國學(xué)者布倫南(Brennan)和雷斯尼克(Resnick)提出的計(jì)算思維三維目標(biāo):計(jì)算概念指程序員所使用的概念,包括序列、循環(huán)、并行等;計(jì)算實(shí)踐指程序員設(shè)計(jì)程序時(shí)解決問題的方法,包括增量與迭代、測(cè)試與調(diào)試等;計(jì)算觀念指程序員對(duì)世界與自我的觀念,包括表達(dá)、聯(lián)結(jié)與質(zhì)疑[16]。在實(shí)際教學(xué)過程中,多數(shù)研究者對(duì)學(xué)前兒童計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)不是單一的,而是多樣化的。本研究則參考了計(jì)算思維的三維目標(biāo)對(duì)現(xiàn)有研究進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。如表4 所示,在30 篇文獻(xiàn)中,涵蓋計(jì)算概念培養(yǎng)文獻(xiàn)為29 篇,占比最大,其次為計(jì)算實(shí)踐的培養(yǎng)23 篇,然而僅有11 篇關(guān)注了學(xué)前兒童的計(jì)算觀念。說明目前學(xué)界多關(guān)注對(duì)學(xué)前兒童計(jì)算概念與計(jì)算實(shí)踐的培養(yǎng),而對(duì)他們的計(jì)算觀念關(guān)注尚少。究其原因可能是:一方面,研究者對(duì)培養(yǎng)學(xué)前兒童計(jì)算觀念的意識(shí)較為薄弱;另一方面,調(diào)查學(xué)前兒童計(jì)算觀念的各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)復(fù)雜,且多數(shù)幼兒的語言系統(tǒng)尚未成熟、表達(dá)能力有限,缺乏科學(xué)的工具對(duì)他們的計(jì)算觀念進(jìn)行調(diào)查與測(cè)量。

表4 培養(yǎng)目標(biāo)統(tǒng)計(jì)

2.培養(yǎng)工具

學(xué)者Yu 和Roque 對(duì)兒童計(jì)算思維培養(yǎng)工具進(jìn)行了分類,將其分為實(shí)體工具、虛擬工具與混合工具三大類[17]。實(shí)體工具通常指看得見、摸得著的實(shí)物,其下設(shè)兩類:一類是插電實(shí)體工具,通常為實(shí)體編程(如KIBO 套件、瑪塔機(jī)器人套件、Bee-Bot,Colby mouse 等);另一類是不插電實(shí)體工具,比如積木、卡片、故事排序圖等。虛擬工具意指基于計(jì)算機(jī)或平板屏幕的編程工具,如Scratch Jr、暢學(xué)編程平臺(tái)等?;旌瞎ぞ咧赣蓪?shí)體和虛擬工具相結(jié)合的編程教學(xué)工具,其包括帶虛擬編程塊的混合工具(如LEGO WeDo,LEGO RIS 等)與帶實(shí)體編程塊的混合工具(如Reberto,Puzzlets 等)兩種。圖5 展示了部分學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)工具的典型示例。

圖5 學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)工具示例

本研究根據(jù)上述分類統(tǒng)計(jì)了現(xiàn)有研究所使用的培養(yǎng)工具,根據(jù)表5 可知,目前國內(nèi)外學(xué)前兒童計(jì)算思維領(lǐng)域最為常見的培養(yǎng)工具為實(shí)體工具(66.7%),接下來依次為虛擬工具(16.7%)與混合工具(13.3%),而在總體樣本中未發(fā)現(xiàn)有研究使用了帶實(shí)物編程塊的混合工具。學(xué)前階段的兒童處在皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段論的前運(yùn)算階段,他們認(rèn)為“萬物有靈”,且他們能夠理解符號(hào)并使用符號(hào);同時(shí)在該階段,兒童的動(dòng)作技能、視覺技能與語言技能正在迅速發(fā)展[18]。實(shí)體工具有看得見、摸得著、具象化、操作簡(jiǎn)便、提供真實(shí)交互等特點(diǎn)[19],與學(xué)前兒童的身心特征相適應(yīng)。美國兒科協(xié)會(huì)指出:5 歲以下兒童長時(shí)間注視屏幕有損視力,應(yīng)限制幼兒面對(duì)電子屏幕的時(shí)間。以上可能便是目前研究中多使用實(shí)體工具來培養(yǎng)幼兒計(jì)算思維的原因所在。同時(shí),我們可以發(fā)現(xiàn)在三類工具中,總體以插電的編程工具最為常見,這從一定程度上反映了目前該領(lǐng)域的一種趨勢(shì)。

表5 培養(yǎng)工具統(tǒng)計(jì)

3.組織策略

學(xué)習(xí)組織策略的選擇會(huì)對(duì)教學(xué)成效具有一定的影響。在當(dāng)前學(xué)前兒童計(jì)算思維的學(xué)習(xí)組織策略選擇上,主要以獨(dú)立學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)及獨(dú)立與合作相結(jié)合的混合學(xué)習(xí)方式展開。通過對(duì)文獻(xiàn)樣本的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(如圖6 所示),目前主要以獨(dú)立學(xué)習(xí)的方式展開(11 篇),其次為合作學(xué)習(xí)(9 篇)與混合學(xué)習(xí)(4 篇)。究其原因可能有以下幾點(diǎn):首先,當(dāng)前培養(yǎng)學(xué)前兒童計(jì)算思維的學(xué)習(xí)組織策略可能會(huì)受教學(xué)工具的價(jià)格、性質(zhì)等因素影響,例如瑪塔、KIBO 等編程機(jī)器人套件的價(jià)格相對(duì)較高,部分學(xué)校無法為每位幼兒配備一套工具,而像卡片、自制玩具等價(jià)格相對(duì)便宜,易于展開獨(dú)立學(xué)習(xí)[20];其次,由于受該階段兒童身心發(fā)展特征的影響,幼兒在該階段以自我為中心,他們的共享行為多為利己性、被動(dòng)共享[21],那么在課堂中共享學(xué)習(xí)工具可能會(huì)對(duì)課堂管理與實(shí)際教學(xué)成效產(chǎn)生一定的影響。同時(shí),我國學(xué)者劉敏與汪瓊認(rèn)為在計(jì)算思維的培養(yǎng)過程中,獨(dú)立學(xué)習(xí)并不是最佳的組織形式,而合作學(xué)習(xí)則被證實(shí)是行之有效的學(xué)習(xí)策略[22]。但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)兒童在合作學(xué)習(xí)時(shí)調(diào)試、并行等能力的培養(yǎng)效果有限[23]。如此看來,在學(xué)習(xí)組織策略的選擇上需與幼兒身心特征、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)工具等方面相適應(yīng)。

圖6 學(xué)習(xí)策略統(tǒng)計(jì)

(四)教學(xué)評(píng)價(jià)分析

評(píng)價(jià)在計(jì)算思維培養(yǎng)過程中占據(jù)著重要的地位。評(píng)價(jià)是開展有效教學(xué)活動(dòng)的依據(jù),也是了解幼兒計(jì)算思維發(fā)展的證據(jù)[24]。表6 總結(jié)并梳理了當(dāng)前學(xué)前兒童計(jì)算思維實(shí)證研究中常用的評(píng)價(jià)方法、支持工具及特點(diǎn),其主要包括題目測(cè)試法、話語分析法、作品分析法、態(tài)度調(diào)查法和行為分析法。

表6 學(xué)前兒童計(jì)算思維評(píng)價(jià)方法

題目測(cè)試法指編程測(cè)試題、技能轉(zhuǎn)移測(cè)試題等,是計(jì)算思維評(píng)價(jià)中較為常見的評(píng)測(cè)方法,如Bebras Tasks[25],Solve-Its Tasks[26]等。題目測(cè)試能清晰反應(yīng)幼兒計(jì)算思維學(xué)習(xí)前后的變化,且效率高,便于在大樣本中使用,但是由于幼兒的識(shí)字能力有限,需要配有相應(yīng)的輔助人員,在測(cè)試題的開發(fā)上也有一定的難度。在目前的研究中,研究者常結(jié)合實(shí)際教學(xué)內(nèi)容,通過改編已有的測(cè)試題對(duì)幼兒計(jì)算思維展開評(píng)測(cè)。

話語分析法主要指半結(jié)構(gòu)化訪談、有聲思維等,研究者往往借助訪談提綱與兒童進(jìn)行問答,以挖掘他們對(duì)相關(guān)問題的真實(shí)解讀,如廖曼江在研究中使用了編程問題解決訪談提綱以深入了解幼兒在學(xué)習(xí)過程中的感受與想法[27]。話語分析法關(guān)注了幼兒對(duì)計(jì)算思維的深度表達(dá),但有一定的有時(shí)間滯后性,其回答易受主觀性影響,對(duì)于研究者來說耗時(shí)耗力、編碼難度大。

作品分析法強(qiáng)調(diào)對(duì)兒童完成的編程項(xiàng)目進(jìn)行分析,借助評(píng)分表來評(píng)測(cè)兒童對(duì)計(jì)算思維相關(guān)概念與技能的掌握情況。例如西班牙學(xué)者借助了SSS評(píng)分表對(duì)幼兒的編程作品進(jìn)行評(píng)分[14]。作品分析法旨在關(guān)注兒童作品中代碼塊的使用及解決問題的方案,是一種總結(jié)性評(píng)價(jià),這種評(píng)價(jià)方法忽視了幼兒在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn),而且對(duì)打分者的能力與作品評(píng)分表的設(shè)定有一定的要求。

態(tài)度調(diào)查法指借助問卷或量表來調(diào)查兒童的學(xué)習(xí)態(tài)度,是一種自我評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式常見于年齡較大的兒童,在學(xué)前階段較為罕見。例如韓國學(xué)者Cho 和Lee 在研究中使用了計(jì)算思維學(xué)習(xí)自評(píng)問卷與學(xué)習(xí)興趣問卷[28]。與其他評(píng)價(jià)方式不同的是,態(tài)度調(diào)查法的主體為幼兒,它關(guān)注幼兒在計(jì)算思維學(xué)習(xí)過程中各方面的看法,但這種評(píng)價(jià)方式具有時(shí)間滯后性,易受主觀因素影響,無法保證結(jié)果的可信度,且幼兒對(duì)文字理解程度有限,需配備一定的輔助人員。

行為觀察法指是一種在課堂中直接觀察或借助視頻錄像等方式觀察與記錄兒童學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)的定性評(píng)價(jià)方式。例如國內(nèi)外學(xué)者在課堂中借助了PTD 量表對(duì)幼兒的積極行為進(jìn)行觀察與評(píng)分[12,15,29]。這種方法能詳細(xì)記錄幼兒在學(xué)習(xí)過程各方面的表現(xiàn),但對(duì)于研究者來說分析難度大,且耗時(shí)耗力,不利于大樣本分析。

通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),有14 篇的研究應(yīng)用了多種評(píng)價(jià)方法來評(píng)測(cè)學(xué)前兒童的計(jì)算思維,而有過半的研究(16 篇)僅使用了單一方法對(duì)幼兒的計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)測(cè)。如圖7 所示,目前國內(nèi)外學(xué)前兒童計(jì)算思維教學(xué)中最常見的評(píng)價(jià)方法為行為觀察法(56.7%)和題目測(cè)試法(53.3%)。結(jié)合上述對(duì)各類評(píng)價(jià)方法特點(diǎn)的闡述,究其原因可能是受學(xué)前兒童的語言表達(dá)、自我認(rèn)知與識(shí)字能力等因素影響,開展態(tài)度調(diào)查、訪談等評(píng)價(jià)方式難度較大。而通過視頻或課堂行為觀察,可以詳細(xì)記錄幼兒的學(xué)習(xí)過程,并根據(jù)目的展開多角度的分析,以此幫助我們了解幼兒計(jì)算思維的發(fā)展情況。同時(shí),題目測(cè)試題能夠清晰反應(yīng)幼兒在教學(xué)前后計(jì)算思維的變化,這種方式操作簡(jiǎn)單、效率高,便于大規(guī)模使用。

圖7 評(píng)價(jià)方法統(tǒng)計(jì)

四、結(jié)論與建議

(一)研究結(jié)論

本研究結(jié)合了文獻(xiàn)計(jì)量法與內(nèi)容分析法對(duì)國內(nèi)外30 篇學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)的實(shí)證研究進(jìn)行了全面梳理,得到了以下結(jié)論:(1)從文獻(xiàn)計(jì)量上看,相較于國外,目前我國學(xué)前兒童計(jì)算思維研究較為薄弱,仍處于起步階段。全球在學(xué)前兒童計(jì)算思維研究領(lǐng)域,研究力量主要集中在高校最活躍的研究機(jī)構(gòu)為美國塔夫茨大學(xué);(2)從研究性質(zhì)看,以定量研究為主,其次為定量與定性結(jié)合的混合研究,定性研究最少;(3)從樣本年齡來看,目前多關(guān)注5~6 歲的學(xué)前兒童,而對(duì)低齡段的關(guān)注較少;(4)從干預(yù)時(shí)長看,教學(xué)干預(yù)時(shí)間為10 小時(shí)以上的研究居多;(5)在教學(xué)工具方面,目前國內(nèi)外普遍使用實(shí)體工具來培養(yǎng)學(xué)前兒童計(jì)算思維,且其中插電的實(shí)體編程工具居多;(6)在培養(yǎng)目標(biāo)上,國內(nèi)外目前對(duì)幼兒計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐的培養(yǎng)關(guān)注較多,而對(duì)計(jì)算觀念的關(guān)注較少;(7)在學(xué)習(xí)組織策略上,以獨(dú)立學(xué)習(xí)較為常見;(8)在教學(xué)評(píng)價(jià)方面,主要使用了題目測(cè)試法、話語分析法、作品分析法、態(tài)度調(diào)查法和行為分析法,其中應(yīng)用最為普遍的是行為觀察法與題目測(cè)試法。同時(shí),發(fā)現(xiàn)了有過半的研究?jī)H使用了單一的評(píng)價(jià)方法。

(二)研究建議

針對(duì)目前國內(nèi)外學(xué)前兒童計(jì)算思維培養(yǎng)的研究現(xiàn)狀,本研究為未來我國學(xué)前兒童計(jì)算思維教育的發(fā)展提出了以下可行的建議:

1.重視幼兒計(jì)算思維培養(yǎng),加快構(gòu)建幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)體系

雖說國內(nèi)已逐步提出在義務(wù)教育、普通高中與高等教育階段開展計(jì)算思維教育,但尚未頒布有關(guān)幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)的綱領(lǐng)性文件。目前,有極個(gè)別幼兒園在開展幼兒編程班的試探,而校外主要以企業(yè)推廣為主。相較于國外,我國目前對(duì)學(xué)前兒童計(jì)算思維的研究總體上較為落后。未來,智能技術(shù)將加速發(fā)展,與人類生活水乳相融。計(jì)算思維作為個(gè)體解決問題的思想與方法,能幫助他們更好地適應(yīng)未來紛繁復(fù)雜的世界。學(xué)前兒童正處于發(fā)展的關(guān)鍵期,受外界的干擾較少,具有較強(qiáng)的可塑性。因此,政府有關(guān)部門應(yīng)加速推進(jìn)幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)體系的構(gòu)建,將幼兒計(jì)算思維教育落向?qū)嵦?。同時(shí),目前該領(lǐng)域的研究力量主要集中在高校,學(xué)前一線教師對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注較薄弱。針對(duì)這一現(xiàn)象,廣大一線教師也應(yīng)樹立培養(yǎng)幼兒計(jì)算思維的觀念,在日常教學(xué)中積極展開試探與研究。

2.結(jié)合幼兒身心發(fā)展特點(diǎn),選擇有效的教學(xué)工具與教學(xué)策略

本研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有文獻(xiàn)中三類教學(xué)工具均有一定的研究基礎(chǔ),其中實(shí)體編程工具的應(yīng)用最為普遍。相較于其他兩種工具,實(shí)體工具在外觀、顏色等方面更適宜學(xué)前兒童的認(rèn)知特點(diǎn),幼兒能通過直接操作、具身體驗(yàn)教學(xué)工具參與學(xué)習(xí)活動(dòng)。因此,關(guān)注培養(yǎng)工具的身心適切性是有必要的。在實(shí)體工具中,插電的實(shí)體編程對(duì)于部分幼兒園來說,價(jià)格相對(duì)高昂。本研究建議研究者以幼兒園日常活動(dòng)為抓手[30],借助繪本[31]、自制的不插電實(shí)體工具來培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維。有條件的幼兒園則可以選擇實(shí)體編程來培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維。同時(shí),研究表明不同的教學(xué)策略對(duì)幼兒計(jì)算思維的發(fā)展具有直接的影響。因此,在未來的研究中應(yīng)重視有效教學(xué)策略的應(yīng)用。

3.加強(qiáng)非認(rèn)知層面的關(guān)注,強(qiáng)調(diào)幼兒計(jì)算思維目標(biāo)的全面性

目前學(xué)前兒童計(jì)算思維教學(xué)多指向計(jì)算概念與計(jì)算實(shí)踐,且重點(diǎn)聚焦序列、循環(huán)等計(jì)算概念的培養(yǎng)。值得一提的是,幼兒在學(xué)習(xí)過程中的交流、合作等非認(rèn)知因素也屬于計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)的范疇,而當(dāng)前對(duì)該方面的研究較為薄弱。研究者需注意到計(jì)算思維教育在于培養(yǎng)幼兒對(duì)思維的遷移與實(shí)際問題的解決能力,不僅要關(guān)注幼兒計(jì)算概念與技能的掌握,也應(yīng)重視他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中的態(tài)度與行為傾向。因此,未來研究應(yīng)關(guān)注幼兒計(jì)算思維的全面發(fā)展,并針對(duì)幼兒構(gòu)筑科學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)體系。

4.科學(xué)評(píng)價(jià)幼兒計(jì)算思維,采用多樣化的計(jì)算思維測(cè)評(píng)方式

由于學(xué)前兒童身心發(fā)展的特殊性與計(jì)算思維本身的復(fù)雜性,造就了評(píng)價(jià)幼兒計(jì)算思維需要組合多種方式,以此才能全面且深入地了解他們計(jì)算思維的變化與發(fā)展。但目前仍有半數(shù)以上的研究?jī)H采用了單一的評(píng)價(jià)方法,這樣易造成研究結(jié)果的片面化。因此,未來的研究有必要考慮幼兒的身心特點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容,展開多元化的混合評(píng)價(jià),采用質(zhì)性與量化相結(jié)合、過程性與總結(jié)性相結(jié)合的方式,以推動(dòng)評(píng)測(cè)結(jié)果的全面性。同時(shí),在選用評(píng)價(jià)工具時(shí),應(yīng)注重科學(xué)性。在選用外來評(píng)價(jià)工具時(shí),要按照流程嚴(yán)格進(jìn)行漢化與修訂,使其與本土的教育文化相適應(yīng)。

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