高中信息基础课程计算思维培养与评价研究

包颖

摘要：《普通高中信息技术课程标准》明确规定高中信息技术课程要培养学生的计算思维，本文对如何培养高中生的计算思维以及如何评价计算思维进行了研究。

关键词：高中信息技术课;计算思维

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）20-0093-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

当今社会，信息技术早已成为了先进生产力的代表，是国家经济发展的重要力量和实现网络强国的重要支撑。作为祖国建设强有力的后备军，高中生的信息技术课程发展的重要性与日俱增。在2017年国家教育部新颁布的《普通高中信息技术课程标准》（以下简称《标准》）中明确提出了“学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。”计算思维作为学科核心素养的一个重要的要素，对学生的发展也发挥不可替代的作用。本研究的重点就在于如何培养学生的计算思维并进行评价。

1高中信息基础课程中的计算思维

《标准》中明确提出了信息技术学科核心素养包括四方面的内容：信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任。这四者包含了高中学生在信息技术课程学习过程中应该达到的信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的综合要求。

在《标准》中指出计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。通过信息技术课程的学习，要求高中学生在多种多样的信息活动中能够采用计算机处理问题的方式去进行问题界定、对特征进行抽象概括、建立问题的结构模型然后合理的对数据进行组织整理;通过整理分析判断得到的各种信息资源，选择运用合理的算法形成解决问题的合理方案，并迁移到与之类似的其他问题解决的过程当中去。

计算思维素养主要表现在四个方面：解决问题过程中的形式化、模型化、自动化、系统化。其中，形式化是指学生用抽象思维的方式将所遇到的现象或问题抽象成计算机可以进行处理的数据或模型，也就是从那些特殊、具体、繁杂重复的信息系统的问题中抽象出一般的、本质的的内容或要素以及它们之间的逻辑结构，形成分析问题所用的形象的认知材料，来发现问题中隐含的内在的规律并加以把握。模型化是指根据解决问题的实际需要，选择从特殊的分析和认知视角，对问题的某些特征与内在规律进行抽象与形式化处理，在此基础上选择已有的解决问题的模型或者新建新的结构模型，之后根据模型对数据信息进行分析以探索发现解决问题的方式、方法与途径。自动化是指在信息系统运行规律的基础上，通过对数字化工具的相关操作，使得一些相应的信息设备、信息系统或信息运算过程可以按照人的具体要求进行自动的数据检测、信息处理、分析判断、操作控制等过程，实现人的预期目标，并通过迭代的方法对这个处理过程进行不断的完善以及优化。系统化是指在一定的系统规律或方法的基础上，采用一定的信息处理方式，对一些零散的信息材料、数据、算法、流程或者信息系统进行一种有序的、系统的归类、整理、编排或加工，使得系统内部各部分相互作用、相互联系，从而形成能够解决信息系统问题的有机整体，并且能够将这种方法迁移至相关问题的解决过程中去。

高中阶段对学生进行计算思维的培养有利于帮助学生学会运用计算思维识别与分析问题，抽象、建模与设计系统性解决方案，形成一种新的、高效的思维方式，促进人的全面发展。

2 计算思维的培养

对高中生進行计算思维培养的目的是为了提高学生有关信息技术方面的知识与技能，培养学生在解决问题的过程中能够跨学科、综合运用各学科知识的能力，提高学生的创新力与想象力。基于这个目的，对高中一线信息技术教师提出了一些要求：

首先，计算思维的培养应该与实践相结合，并且密切联系其他思维方式。问题来源于实践，基于计算思维培养的教学内容应该是贴近学生的实际生活与学习经历，能够让学生在真实的实践应用中体验并发展利用计算思维去思考与解决问题的能力。计算思维绝不是一种可以独立存在的思维方式。在教学过程中应该注意将计算思维与其他思维方式进行联系，引导学生在解决问题过程中将多种思维方式结合使用，提高问题解决的能力。

第二，计算思维的培养应该在教学活动过程中逐渐帮助学生形成计算思维，重视培养过程。计算思维的培养不是一蹴而就的，更强调在教学活动中引导学生体验、领悟计算思维的重要性，帮助学生在潜移默化中形成一种新的、独特的思维方式。

第三，计算思维的培养应该进行综合其他课程，进行学科整合。计算思维的培养既需要基于信息技术课程中的基本概念和基本原理作为专业知识的支撑，但也不会限制在单一课程之中，也需要其他学科的知识以及思维方式作为补充。这种学科融合也具有互相促进彼此学科发展的作用。

第四，计算思维的培养应该重视发挥学生的创造力与想象力。计算思维一个很重要的作用就是提高学生解决问题的能力。计算思维应该能够帮助学生在遇到问题时能够运用自己的创新能力迅速找到问题的解决思路，提高解决问题的内驱力。

3计算思维的评价

3.1 评价

信息技术课程计算思维评价的直接目标就是判断课程实现计算思维教学目标的程度，也就是通过适当的评价手段，检测学生在完成信息技术课程之后是否形成计算思维，并对所到达的等级水平进行评测，既能促进学生的学习，也会改善教师的教学，帮助教师完善教学方案的设计。因此，评价是信息技术课程的重要组成部分，有效的计算思维课程评价在教学中能起到有效导向的作用。

然而当前我国信息技术课程计算思维还没有完整的评价体系，有关计算思维的研究也比较少，具体的培养效果还不能很好地用量化方法来测量。在我国已有研究中，有学者提出计算思维测评方式和工具可分为以下几种：计算思维总结性评价测试、计算思维形成性迭代测试、计算思维技能应用测评和计算思维编程效能感测评。认为当前关于计算思维教育的评价，主要是通过对程序与学生学习的过程进行分析，方法包括计算思维知识测试、程序分析、自我效能感测试、针对问题解决过程的访谈等。另外该研究也提出了计算思维评价应该是综合运用多种评价方式对学生的计算思维培养进行系统性评价。有学者将已有研究进行汇总提出计算思维测评方式和工具分为以下几种：计算思维教育活动实施中的评价、测试平台和可独立使用的测量量表。不管学者们对计算思维评价的方式和工具是如何进行分类的，通过对已有研究成果的整理总结，不难发现，这些评价方式和工具面向的都是学生在进行计算思维培养之后所获得的知识、技能和态度，这也与学科核心素养对学生的要求不谋而合。参考《标准》中给出的《信息技术学科计算思维水平划分》（如图 1所示），可以看出《标准》给出的对学生计算思维的具体要求也是包含在这三个方面。因此，有关计算思维的评价方式可以从这三方面展开。

3.2 知识

计算思维知识是指有关计算思维的概念、原理、价值等方面的理论内容，包含在信息技术知识之中。而信息技术知识多为理论内容，属于事实性记忆性知识。鉴于计算思维知识与信息技术知识的这种关系，计算思维知识的评价也包含在信息技术知识评价之中，因此，本文讨论的也就是信息技术知识的评价问题。

关于信息技术知识的评价由来已久，相关的评价方式也相对成熟、相对完善。根据《标准》的要求，此类评价主要以信息技术课程内容要求、课程学业要求以及学业质量水平为标准对学生进行学业水平合格性考试和学业水平等级性考试，主要形式包括：总结性评价、形成性评价。信息技术课程教师可以在教学过程中结合使用两种评价方式，更加全面、更加客观的对学生的信息技术知识进行评价。

3.3 技能

计算思维技能是指在掌握计算思维核心概念的基础上，学生参与信息技术项目实践，利用编程语言和数字化工具进行数据分析，将真实问题进行抽象总结，从而建立解决问题的模型，完成在真实情境中利用计算思维解决实际问题的能力。

关于计算思维技能的评价目前国内一部分学者进行了一系列的探索，结合国外已有的相关研究研究，并结合国内教学实际，本文总结以下两种计算思维技能评价方法以供一线教师参考使用：

a）结合真实情景下的任务型上机测试。测试内容可以是让学生调试预先编辑的错误程序，或者是让学生根据要求编写程序等。教师在测试学生的计算思维技能的时候可以在真实情景下给学生设计解决问题所需的任务，让学生在测试过程中有“身临其境”感，帮助学生在真实情境中感受利用计算思维解决问题的意义，不仅能够促进计算思维的培养，还能提高学生培养计算思维的积极性。

b）科尔克马兹等（Korkmaz et al.，2017）确定的包含 29个问题的五级里克特量表。科尔克马兹等认为可以简单地将计算思维定义为在生产中解决生活所需的有关计算机的知识、技能和态度。结合ISTE（2015）的观点，提出计算思维是创造力、算法思维、批判性思维、问题解决、合作思维和沟通技能的综合表现，分别使用这五种思维已有的测量量表，经过两次实验研究得出了包含 29 个问题的五级里克特量表，并通过一系列实验验证了量表的有效性和可靠性，证明了其对测量学生的计算思维能力是有效且可靠地。信息技术课程教师可以结合学生具体情况使用这一量表。

3.4 态度

计算思维态度是指学生对计算思维、信息技术科学以及信息技术计算应用的态度和信心;信息意识、信息社会责任的形成。

从现有研究成果看，研究者大多侧重对计算思维知识和技能进行考察，而对和計算思维态度关注不够。重视对计算思维态度的评价有利于及时把握学生对计算思维的接受程度、养成程度以及运用程度，以便教师及时对教学设计进行调整，更好地促进学生计算思维的养成。

关于计算思维态度的评价方法可以采用以下方法：

a）开放式问题。教师通过访谈法或者利用纸质试卷询问学生一些有关计算思维态度的问题，通过学生的回答大体把握学生对计算思维的态度。

b）态度量表。关于计算思维态度，教师可以利用专门的态度量表进行检测。

4总结

面向计算思维的高中信息技术课程评价作为一种新型的评价与以往的评价模式有所差别。本文在阐明高中信息技术课程目标的基础上，从计算思维是什么出发，高中信息技术课该如何进行计算思维的培养提出了几点意见，最后对计算思维知识、技能和态度该采用那些评价方式和工具进行了详细阐述，旨在为高中信息技术课程一线教师提供一些指导建议。

参考文献：

[1] 陈鹏，黄荣怀，梁跃，张进宝.如何培养计算思维——基于2006-2016年研究文献及最新国际会议论文[J].现代远程教育研究，2018（01）：98-112.

[2] 刘敏娜，张倩苇.国外计算思维教育研究进展[J].开放教育研究，2018，24（01）：41-53.

[3] 张立国，王国华.计算思维：信息技术学科核心素养培养的核心议题[J].电化教育研究，2018，39（05）：115-121.

[4] 范文翔，张一春，李艺.国内外计算思维研究与发展综述[J].远程教育杂志，2018，36（02）：3-1

【通联编辑：光文玲】