K-12计算思维测评的国际经验与启示

林攀登 贺宝勋 周釜宇

【摘 要】有效的测评是科学、有序推进K-12计算思维教育的重要依据。深入分析国际K-12计算思维测评的理论与实践可以为我国计算思维测评提供有益借鉴。研究发现，国际K-12计算思维测评研究中，以国际教育技术协会等机构发布的操作性定义和概念进阶框架为基础构建测评框架，多种测评方式组合应用覆盖计算思维各个维度的测评，并结合学科内容和培养方式开发特定测评工具等相关经验值得参考。我国K-12计算思维测评应该以计算思维核心素养为根本依据构建测评框架，组合使用多种测评方式进行全面测评，并积极开发本土化测评工具。

【关键词】计算思维;测评框架;测评工具;测评方式;K-12

【中图分类号】G434  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）09-014-04

计算思维作为信息化社会中数字公民所应具备的基本素养[1]，对于我们认识和理解周围的技术世界，适应信息技术环境下的工作与生活具有重要作用。计算思维教育已经成为各国K-12教育改革和发展的重要内容，我国2018年颁布的《普通高中信息技术课程标准（2017版）》[2]提出将计算思维作为信息技术学科的核心素养。科学、有序地推进K-12计算思维教育依赖于有效测评的开展。计算思维测评不仅可以诊断学情，验证教学效果，还可以监控学生计算思维能力发展，比较不同阶段学生计算思维能力差异。本文以国际K-12计算思维测评相关实证研究文献为样本，对国际K-12计算思维测评的理论和实践进行梳理分析和经验总结，并探究其对我国K-12计算思维测评的启示。

国际K-12计算思维测评现状分析

对国际计算思维测评研究分析发现，国际K-12计算思维研究从概念内涵的挖掘到培养方式的探索，当前已经发展到对测评的重点关注，并且取得了丰富的研究成果。本文从测评框架、测评方式和测评工具三个方面进行分析与讨论。

1.测评框架

国际K-12计算思维测评框架构建多以ISTE等机构发布的操作性定义和概念进阶框架为理论基础，具体测评内容主要以问题解决为核心，涵盖了计算概念、计算实践和计算观念等方面。首先，从测评框架的维度上来看，国外已有实证研究主要关注了计算概念、计算实践和计算观念三个方面，有少部分研究还关注了创造性思维、合作技能、批判性思维等方面。对计算概念、计算实践和计算观念三个方面的测评研究表明，计算思维三维框架已经得到众多研究者的认可。冈萨雷斯等人通过实证研究分析了计算思维的心理结构，提出计算思维包含认知和非认知成分。[3]三维框架中的计算概念和计算实践属于计算思维心理结构中的认知成分，计算观念属于非认知成分，很好地支持了这一发现，加之在教育实践中具有较强的可操作性[4]，因此，被众多实证研究所借鉴或应用。对创造性思维、合作技能等方面的测评研究体现了计算思维心理结构的复杂性。其次，从测评框架的具体内容上来看，国外已有实证研究重点关注了以问题解决为核心的思维技能。计算思维被认为是一种问题解决能力[5]，问题分解、抽象与建模、评估等是其重要的思维过程和实践。最后，从测评框架的内容来源上进一步分析发现，美国国际教育技术协会和计算机科学教师协会等机构发布的操作性定义和概念进阶框架[6]是绝大多数测评研究的参考依据。该概念进阶框架体现了依据学段的升迁和学生认知发展变化，结合学科内容分阶段进行计算思维培养和测评的思路。

2.测评方式

国际K-12计算思维实证研究中，主要有试题测试、情境任务分析、作品和行为分析、问卷和量表调查、访谈和反思五种测评方式。试题测试是指开发试题，对学生作答情况进行评价，可以考察学生对计算概念的掌握情况，可操作性强、易于大规模实施。情境任务分析是指基于特定情境任务，通过分析学生的任务完成情况所进行的测评，可以考察学生在实践活动中计算思维技能的发展情况，但是其任务设计较为复杂，而且只针对特定的学科内容或工具，不易大规模实施。作品和行为分析是指依据学生学习过程中的作品和行为表现进行测评，属于形成性评价，可以对学生在学习过程中的真实表现进行准确的评价，适合考查学生的真实能力发展情况，但是由于操作复杂、实施困难，所以也不易大规模实施。问卷和量表调查及访谈和反思两种方式都属于自我报告式测评，通过学生对自身能力、态度、观念等的感知进行评价，适合考查学生计算观念的形成与发展情况。另外，访谈和反思测评方式非常适合于探究学生在学习过程中的生成性问题和概念。

在已有的测评研究中，使用单一测评方式比组合使用多种测评方式的研究较多。但是，计算思维作为一种复杂的心智能力，没有一种单独的方法能夠有效、全面地测评学习者计算思维的发展[7]。因此，必须系统地结合不同类型的互补的测评方式和工具对学生计算思维发展进行全面测评。导致这一现象的主要原因是组合使用多种测评方式会增加研究的设计复杂性和操作难度，因此，组合使用多种测评方式的研究较少。未来，随着计算思维测评研究的不断推进以及测评工具的开发逐渐成熟，组合使用多种测评方式进行全面测评将会成为计算思维测评的主流趋势。

3.测评工具

研究者大多结合自身学科内容和培养方式开发特定测评工具，通用测评工具较为缺乏。计算思维培养方式包括编程、游戏设计、教育机器人、不插电活动等[8]。从实证研究分析来看，研究者大多结合自身学科内容和培养方式开发满足自身研究需要的测评工具，所开发出的特定的测评工具种类多样，而且彼此之间差异较大，通用测评工具较少。特定测评工具对于验证学科教学的效果、促进学习者计算思维能力发展发挥了巨大作用，但使用不同工具测评所得的结果之间很难进行对比分析。而通用测评工具可以定期监测学生计算思维能力发展，其测评结果也可以进行纵向和横向的对比分析，能够为进一步推进K-12计算思维教育提供参考依据，但是对于验证特定学科的培养效果不具备针对性。由此可见，特定测评工具和通用测评工具对于计算思维测评各具优势。因此，结合目前特定测评工具较为丰富而通用测评工具较少这一现状，未来测评研究应该更加重视不依据特定学科内容和培养方式的通用测评工具的开发，增强测评结果的可比性，以监测和分析学生计算思维能力发展情况。另外，正如前文所述，多种测评方式的组合使用意味着多种测评工具的开发和组合使用，这对于测评工具的开发既是一个挑战，也是一个契机。未来计算思维测评工具的开发，需要综合多种工具形式对学习者计算思维进行全面测评[9]。

国际相关研究对我国K-12计算思维测评的启示

1.依据计算思维核心素养，构建中国K-12计算思维测评框架

如何构建中国K-12计算思维测评框架是我国计算思维测评面临的首要问题。首先，K-12计算思维测评构建应该秉持依据学段升迁和认知发展变化设计测评的理念。人的思维发展具有阶段性和连续性特征，处于不同阶段的个体在思维能力方面差异明显，但是下一阶段发展建立在当前阶段发展的基础之上[10]。K-12学生正处于心理的快速发展期，不同年龄段的学生不仅在知识水平方面存在差异，在思维结构和认知能力方面也存在着明显的不同。另外，随着学段的升迁，课程体系和学科内容发生变化，由此导致计算思维培养环境和培养重点也发生变化。因此，只有依据学生学段升迁和认知发展变化科学构建测评框架，才能真正发挥评价的总结、诊断、监控作用，以促进学生计算思维能力持续发展。从对国际测评研究的分析来看，以概念进阶框架为理论依据构建测评框架也较为明确地体现了这一理念。其次，K-12计算思维测评构建应该以计算思维核心素养为根本依据。在我国K-12教育当中，计算思维被列为信息技术学科核心素养之一，并且对其内涵和操作性定义有明确的界定和描述[11]。这对我国K-12计算思维教育具有根本的指导作用，也是测评框架的根本依据。另外，K-12计算思维测评框架构建不仅要关注计算思维的认知成分，还要关注其非认知成分。对计算思维非认知成分的测评，不仅有助于选择和设计合适的教学环境、教学模式和教学策略等教学因素，还有助于全面评价学生在学习过程中的发展变化，进而促进学生计算思维能力发展。

2.结合测评定位、测评内容和学生特征，组合使用多种测评方式进行全面测评

在国内已有的K-12计算思维测评实证研究中，绝大多数研究采用单一测评方式[12][13]。从对国际经验的分析来看，组合使用多种测评方式将会是未来计算思维测评研究的主流趋势。因此，未来我国K-12计算思维测评研究应重点关注多种测评方式的组合使用。不同测评方式组合使用需要综合考虑测评的定位、测评内容和学生特征。首先，不同的测评方式所针对的思维水平不同，其定位也不同。依据修订版的布卢姆教育目标分类[14]，思维从低阶到高阶依次可分为识记、理解、应用、分析、评价和创造六个水平。试题测试可以考查学习者对已有知识和技能的掌握情况，侧重于对识记、理解、应用和分析水平的测评。情境任务分析也适合考查学生思维的应用和分析水平。创造水平的测评需要更加开放、更加复杂的问题情境，而作品和行为分析可以对这种情境下的学习过程进行全面、深入、细致的测评。其次，不同的测评方式所针对的测评内容不同。计算概念和计算实践属于认知领域，应设计能力测验试题对其进行测评，而计算观念属于非认知领域，适合采用自我报告式的量表、访谈等方式。因此，计算概念和计算实践的测评适合采用试题测试、情境任务分析以及作品和行为分析三种方式，计算观念的测评则适合采用问卷和量表调查以及访谈和反思两种方式。最后，不同的测评方式适用于不同年龄段学生的测评。计算思维的学习需要学生具备一定的阅读和理解能力，由于较低年龄的儿童阅读和理解能力有限，其计算思维测评在方式的选取上有局限性。例如，幼儿阶段和小学低年级阶段的学生不适合使用复杂的试题测试和量表调查测评，而更适合采用观察（行为分析）和访谈的方式进行测评。

3.兼顾学科教学和学生能力发展监测的需要，开发本土化测评工具

我国已有的计算思维测评研究大多数都关注到了测评的本土化，尤其是测评工具的本土化开发，但是对于如何本土化还缺乏深入的研究，目前国内尚缺乏科学权威的K-12计算思维测评工具[15]。部分借鉴国外研究进行改编的测评工具，其理论依据还有待商榷，适用范围也有限。并且，由于测评工具开发环境和技术规范与我国存在差异，引入的过程往往面临较高的文化适应成本[16]。因此，如何开发本土化测评工具是我国K-12计算思维测评研究当前面临的核心问题。首先，本土化测评工具开发要兼顾学科教学和学生能力发展监测的需要。特定测评工具对于验证学科教学效果具有针对性，通用测评工具对于学生能力发展监测具有针对性。本土化测评工具的开发目的是促进计算思维教育科学、持续发展，提升学生计算思维能力，为达到这一目的，两种类型的测评工具都是必不可少的。其次，计算思维测评不是简单的知识测评，而是复杂、抽象的思维测评[17]。我国计算思维测评工具的开发需要基于心理测量学，从思维测评入手，依據儿童心理发展阶段进行开发，并在理论和实践的交互验证中不断迭代完善，以保证其科学性和有效性。

注：本文系中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“小学生计算思维测评模型构建研究”（项目编号：2020TS069）研究成果

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作者单位：陕西师范大学教育学部