蔡榮華 喻梓樺

摘要：計算思維納入高中新課標后備受關(guān)注，但是有關(guān)計算思維測量方面的研究還比較薄弱，本文以計算思維概念界定為基礎(chǔ)，根據(jù)培養(yǎng)目標需要選用合適的計算思維培養(yǎng)方式，從而為計算思維的測量做出適應性的選擇。文中將計算思維測量分為技能測量和能力測量兩個維度，并給出了相應的測量方式。

關(guān)鍵詞：計算思維；測量；培養(yǎng)目標；培養(yǎng)方式

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）19-0090-03

引言

計算思維（Computational Thinking，簡稱CT）作為信息時代的一種基本素養(yǎng)及21世紀解決問題的一種關(guān)鍵能力，受到了越來越多的關(guān)注，國內(nèi)外學者對計算思維的研究都投入了大量的精力，并從不同角度對計算思維給出了自己的定義及見解，但是，計算思維的準確定義仍舊存在模糊性。[1]

由于概念的不統(tǒng)一，且不同研究領(lǐng)域的學者了解計算思維的角度不同，因而在進行計算思維培養(yǎng)時，產(chǎn)生了多種分支，這就為計算思維的培養(yǎng)提供了多樣化的培養(yǎng)方式。目前，在對計算思維的研究中，如何對計算思維的培養(yǎng)結(jié)果進行有效的測量，是計算思維研究的薄弱點。通過不同的培養(yǎng)方式所得到的也許只是計算思維某一方面的能力，如何對計算思維進行測量，并且得到想要的培養(yǎng)效果呢？筆者建議根據(jù)計算思維不同的概念方向及每一階段所需達到的培養(yǎng)目標選擇合適的培養(yǎng)方式，最后根據(jù)培養(yǎng)目標來選擇測量方向。

計算思維概述

1.計算思維概念的界定

計算思維自從2006年由周以真教授再次提出后，重新受到了極大關(guān)注。此后，九校聯(lián)盟（2010）、計算機科學教師協(xié)會（The Computer Science Teachers Association）與計算機科學教師協(xié)會（Computer Science Teachers Association 2011）、Aho（2012）、英國計算機協(xié)會的計算機學院分部（the Computing at School subdivision of the British Computer Society 2015）、國際教育技術(shù)協(xié)會（International Society for Technology in Education 2015， 2016）、高中信息技術(shù)課程標準（2017）等都對計算思維進行了界定。通過整合與分析，張立國教授[2]提出了計算思維概念的五種歸納：問題解決說、系統(tǒng)說、過程說、活動及方法說、工具說。把計算思維概念進行分類，可以指導我們?nèi)绾稳ミ\用計算思維。

例如，參照周以真教授提出的計算思維定義（計算思維就是運用計算機科學的思維方式及基礎(chǔ)概念進行問題解答和系統(tǒng)設(shè)計，像計算機科學家一樣思考問題、理解問題、解決問題等一系列涵蓋計算機科學的思維活動）[3]，以及我國高中信息技術(shù)課程標準中對計算思維的定義（個體運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動）[4]，從中可以提取出關(guān)鍵詞思維方式以及思維活動，因而我們可以把它歸類于活動及方法說，把計算思維界定為一種思維上的表現(xiàn)。在明確我們所理解的計算思維是什么以后，則可以根據(jù)培養(yǎng)目標選擇適宜不同階段的計算思維的培養(yǎng)方式，及采用的計算思維測量方向，最后可以通過一段時間的培養(yǎng)后再次測試學習者的計算思維。計算思維的概念界定、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方式以及計算思維測量如下圖所示。

2.不同階段的計算思維培養(yǎng)目標及培養(yǎng)方式

對計算思維的培養(yǎng)，主要涉及學前教育階段的培養(yǎng)、中小學教育階段的培養(yǎng)、高等教育階段的培養(yǎng)。[5]

在學前階段，主要通過對計算思維的培養(yǎng)，發(fā)展學生的智力、語言、社會性、創(chuàng)造力，鼓勵兒童的學習、創(chuàng)新與探究性。[6-7]計算思維對兒童而言起到一種啟蒙的作用，通過文獻分析發(fā)現(xiàn)，在兒童階段目前多采用基于游戲、教育產(chǎn)品輔助的形式，即通過針對學前兒童所開發(fā)的一系列教育產(chǎn)品，包括APP及機器人等進行計算思維培養(yǎng)。在中小學階段，中學和小學又有細微的差別，但兩者的培養(yǎng)目標都是為了培養(yǎng)學生利用計算思維解決實際問題，把計算思維視為一種技能。[8-10]在小學階段多采用游戲化和可視化的方法進行培養(yǎng)；在中學階段普遍將計算思維融入某一課程（通常為信息技術(shù)課程或者是程序設(shè)計課程），與特定教學方法結(jié)合（如任務(wù)驅(qū)動法、合作學習法、基于問題的學習法等），改變原有的教學設(shè)計和教學活動，從而培養(yǎng)學習者的計算思維。在高等教育階段主要是為了培養(yǎng)學生的計算思維能力[11]，多采用計算工具輔助、游戲化教學形式，也與課程結(jié)合共同培養(yǎng)計算思維。

計算思維的測量維度

目前，有關(guān)計算思維的測量可以從技能與能力兩個維度考慮。[12]

1.計算思維的技能測量

大多數(shù)教師和教育研究者都認為計算思維是一種技能而不是特定的知識集合。但是目前在對計算思維的技能的組成以及評價指標的可靠性的認識上還未達成一致。因而對技能的測量也提出了多種方式。技能是一種隨實踐積累獲得的能力，而不是事實或信息的知識。大多數(shù)推薦的評估計算思維的方法都假定知識的主體是技能培養(yǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動因素，因此，有的測試只是測量了學生的知識水平而忽視了對能力或情感的測量。但是知識并不能代表其能力，有的人知道但并不代表能做出某樣東西，有的人能做出某樣東西但他并不一定能清楚地表達出其中的原理。正如哲學家邁克爾波蘭尼對顯性知識和隱性知識的探討，他說：“我們知道的比我們能說的多?！倍恳豁椉寄芏际请[性知識的表現(xiàn)，人們只有通過參與和練習才能學會一種技能。

在對技能的測試上，Stuart和Hubert Dreyfus兄弟在20世紀80年代提出了最著名也是最有用的模型之一——Dreyfus技能發(fā)展模型。這個模型把各領(lǐng)域的實踐者分為六個階段：初學者、高級初學者、勝任、熟練、專家和大師。一個人的進步需要時間、實踐和經(jīng)驗。作為一個初學者，從基于規(guī)則的行為轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆唧w化、直覺和改變游戲規(guī)則的行為，需要針對不同技能水平的計算思維的指導方針（策略/方法）來支持技能測試。

其次，CAS和K12CS組織開發(fā)了用于定義計算思維的框架，以算法、編程、數(shù)據(jù)、硬件、通信和技術(shù)等各種軌跡來合成復雜的學習目標。這些知識獲得過程與技能獲取過程不同于Dreyfus模型。其提出七種實踐，其中識別和定義計算問題、形成并運用抽象、創(chuàng)造計算產(chǎn)品、測試與改善計算產(chǎn)品與設(shè)計計算能力直接相關(guān)，在相關(guān)機構(gòu)給出的框架上開發(fā)出相關(guān)的測量標準，從而達到對計算思維的技能測量。

2015年ISTE把計算思維定義為創(chuàng)造力、算法思維、批判性思維、解決問題、合作性思維和溝通技巧的共同體現(xiàn)，并認為這五種技能為計算思維所包含的基本技能，從而設(shè)計了一個計算思維測量表來測量學習者的計算思維。

2.計算思維的能力測量

在高等教育中更加注重對學習者計算思維能力的培養(yǎng)，同時，與教育機構(gòu)相比，企業(yè)也更注重對能力的測量。通過技術(shù)評估能力的想法在教育中是很常見的。例如，在體育、音樂、戲劇和語言部門，學生為了獲取相應的角色從而需要進行不同職位的試鏡，以此來證明自己是否有能力勝任這一職位。這同時也是企業(yè)對員工選拔的關(guān)鍵，如果申請人未能證明有能力解決企業(yè)提出的感興趣的問題，就不會被雇用。能力更重要的是體現(xiàn)在學習者是否能夠處理解決好具體的某件事，因此，對于能力的測試，可以從設(shè)計完整的產(chǎn)品或作品，并對其進行分析的角度出發(fā)，去構(gòu)建測量方法及標準。此外，在現(xiàn)代科學心理學的基礎(chǔ)上，把能力分為穩(wěn)定個性心理特征的能力與學習結(jié)果能力，在學習結(jié)果能力中有廣義及狹義之分，狹義能力僅指技能。[13]因而從一定角度而言，我們可以認為能力是大于技能的，因此，在發(fā)展能力測量方式時，可以基于技能的測量進行探討。

總結(jié)

通過對計算思維概念的梳理，為其選擇五種界定形式，并根據(jù)其概念的界定對每個階段的學習者確定培養(yǎng)目標，以培養(yǎng)目標為基準，介紹了各階段目前使用得較為廣泛的培養(yǎng)方式，并以此選擇計算思維測量的方向。本文認為計算思維的測量可分為技能測量與能力測量兩個維度，但針對學校教育，對技能方面的研究較多，并且對技能的測量提供了可參考的模型。在能力測量方面，還比較欠缺，有待研究。

參考文獻：

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[10]Mannila，L.，Dagiene，V.，& Demo，B.et al.（2014）.ComputationalThinkinginK-9Education[C].Iticse-Wgr.2014：1-29.

[11]何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.計算機基礎(chǔ)教學的核心任務(wù)是計算思維能力的培養(yǎng)——《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》解讀[J].中國大學教學，2010（9）：5-9.

[13]吳紅耘，皮連生.心理學中的能力、知識和技能概念的演變及其教學含義[J].課程·教材·教法，2011，31（11）：108-112.

作者簡介：蔡榮華，湖南師范大學副教授，研究方向為教育信息化系統(tǒng)工程；喻梓樺，湖南師范大學在讀碩士，研究方向為教育信息化系統(tǒng)工程。

本文得到教育部人文社會科學研究規(guī)劃基金項目（13YJA190001）以及湖南省自然科學基金項目（2015JJ2097）的資助。