惠恭健 蘭小芳 錢(qián)逸舟

（江南大學(xué) 教育信息化研究中心，江蘇無(wú)錫214122）

一、研究背景

自2006年美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授提出計(jì)算思維概念以來(lái)，計(jì)算思維便逐漸進(jìn)入公眾視野，并引起了研究者的廣泛關(guān)注。在信息時(shí)代，計(jì)算思維如同閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)一樣，成為信息社會(huì)中學(xué)生解析問(wèn)題的一項(xiàng)基本能力。[1]計(jì)算思維的快速發(fā)展，也得到世界各國(guó)的高度重視。美國(guó)2011年修訂的《CSTA K-12 計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》、英國(guó)2013年開(kāi)展的“新課程計(jì)劃”、澳大利亞2015年制定的“新課程方案”，都將計(jì)算思維作為新信息技術(shù)課程的重要內(nèi)容。我國(guó)早在2010年發(fā)布的《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中就強(qiáng)調(diào)，要把培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的一項(xiàng)重要的、長(zhǎng)期的和復(fù)雜的核心任務(wù)。[2]2018年，由教育部印發(fā)的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，也將計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一。[3]可見(jiàn)，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)是時(shí)代所需。

從文獻(xiàn)調(diào)研來(lái)看，目前，我國(guó)關(guān)于計(jì)算思維的研究還比較有限。相比之下，國(guó)外對(duì)計(jì)算思維研究開(kāi)展得較早，也較為深入。早在20 世紀(jì)90年代，西摩·帕爾特（Seymour Papert）教授就曾發(fā)表文章，表達(dá)運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)幫助構(gòu)建具有“闡釋性”幾何理論的可能。[4]經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)外關(guān)于計(jì)算思維的研究已經(jīng)非常豐富，涉及到計(jì)算思維的教學(xué)問(wèn)題、促進(jìn)計(jì)算思維教育工具的使用以及計(jì)算思維評(píng)價(jià)等多個(gè)方面。[5]在計(jì)算思維的研究中，重視計(jì)算思維的培養(yǎng)是很重要的一個(gè)研究主題，而對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維發(fā)展變化的關(guān)注，也是當(dāng)前研究所不可忽視的內(nèi)容。關(guān)注學(xué)習(xí)者思維方式的變化過(guò)程、觀(guān)察與分析思維外顯行為的過(guò)程，即為計(jì)算思維的評(píng)價(jià)過(guò)程。評(píng)價(jià)對(duì)于衡量學(xué)生計(jì)算思維水平以及判斷計(jì)算思維教育的成效至關(guān)重要，應(yīng)該被學(xué)界廣泛關(guān)注與深入研究，但我國(guó)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)研究卻仍然偏薄弱。[6]

基于此，我們以評(píng)價(jià)為切入點(diǎn)，篩選出14 種（國(guó)外13 種，國(guó)內(nèi)1 種）典型的評(píng)價(jià)工具，從評(píng)價(jià)模式、內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)等方面分析優(yōu)勢(shì)與不足，以期為我國(guó)計(jì)算思維評(píng)價(jià)提供一些借鑒。

二、研究設(shè)計(jì)

研究選用Web of Science-SSCI、SpringerLink、IEEE Xplore 和ACM Digital Library 等目前國(guó)際比較權(quán)威的社會(huì)科學(xué)引文索引，在一定程度上保證了研究數(shù)據(jù)的權(quán)威性。具體文獻(xiàn)調(diào)研與研究，分以下四個(gè)步驟展開(kāi)：

第一，采用關(guān)鍵詞為“computational thinking”AND（“assessment”O(jiān)R“measurement”O(jiān)R“evaluate”）的策略在不同數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索。之所以選擇這一檢索策略，是基于關(guān)鍵詞是論文的核心濃縮這一考慮，通常情況下文獻(xiàn)的核心內(nèi)容會(huì)在關(guān)鍵詞中有所體現(xiàn)。為了保證檢索結(jié)果的全面性，避免重要文獻(xiàn)被遺漏，我們?cè)谝陨蠑?shù)據(jù)庫(kù)檢索的基礎(chǔ)上，將谷歌學(xué)術(shù)搜索作為補(bǔ)充。

第二，為了確保研究對(duì)象的有效性與代表性，本研究遵循以下幾個(gè)規(guī)則，對(duì)檢索文獻(xiàn)進(jìn)行初步篩選：（1）文獻(xiàn)屬于實(shí)證類(lèi)研究且與教育相關(guān)；（2）文獻(xiàn)與計(jì)算思維相關(guān)且包含評(píng)價(jià)部分；（3）評(píng)價(jià)工具是對(duì)計(jì)算思維技能的評(píng)價(jià)，而不是對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行的評(píng)價(jià)；（4）排除文獻(xiàn)綜述與理論框架構(gòu)建類(lèi)文獻(xiàn)；（5）剔除不同數(shù)據(jù)庫(kù)間的重復(fù)文獻(xiàn)?；谝陨弦?guī)則進(jìn)行篩選后，共獲得56 篇相關(guān)文獻(xiàn)。

第三，對(duì)篩選后的文獻(xiàn)進(jìn)行深入閱讀，將文獻(xiàn)中提及的其他計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具以及相關(guān)參考文獻(xiàn)，以“滾雪球”的方式進(jìn)行第二輪檢索，并按照步驟二的原則進(jìn)行篩選，得到補(bǔ)充性文獻(xiàn)27 篇。

第四，按照計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的評(píng)價(jià)類(lèi)型，對(duì)所有文獻(xiàn)進(jìn)行分組，最終得到39 篇相關(guān)文獻(xiàn)，包含14種國(guó)內(nèi)外較為知名的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具。這些工具具有很高的信效度，并呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：（1）評(píng)價(jià)工具受關(guān)注度高。在不同學(xué)者的研究文獻(xiàn)中被反復(fù)提及，且被改編應(yīng)用于不同研究中。（2）評(píng)價(jià)工具經(jīng)過(guò)多次迭代完善。研究人員在開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)工具之后，其后續(xù)研究會(huì)繼續(xù)對(duì)它們進(jìn)行迭代完善，使得評(píng)價(jià)工具能夠更加客觀(guān)地測(cè)量出學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力水平。這也是我們最終確定以這14 種典型的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，作為分析對(duì)象所依據(jù)的原則所在。

三、計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的分類(lèi)

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為的思考方式，[7]其培養(yǎng)目標(biāo)主要是對(duì)人的思維完整性與邏輯性進(jìn)行訓(xùn)練，并建立一種看待與解決問(wèn)題的新視角。[8]目前，關(guān)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，大多是以編程任務(wù)、游戲設(shè)計(jì)或?qū)W科課程等形式進(jìn)行的。因?yàn)榕囵B(yǎng)形式的不同，計(jì)算思維的評(píng)價(jià)方式也存在差異。本研究通過(guò)“滾雪球”的方式以及依據(jù)一定的篩選條件，共篩選出14 種典型的國(guó)內(nèi)外計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，根據(jù)評(píng)價(jià)形式將其分為基于試題的評(píng)價(jià)、基于量表的評(píng)價(jià)、基于編程任務(wù)的評(píng)價(jià)與基于系統(tǒng)環(huán)境的評(píng)價(jià)四種類(lèi)型（如表1所示）。

表1 計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具信息匯總

其中，基于試題的評(píng)價(jià)工具主要是以試卷測(cè)試題的形式，客觀(guān)地測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力水平；基于量表的評(píng)價(jià)工具主要以量表的形式，來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算思維能力的主觀(guān)認(rèn)知；基于編程任務(wù)的評(píng)價(jià)工具則將評(píng)價(jià)結(jié)合到編程任務(wù)中，通過(guò)要求學(xué)習(xí)者完成相應(yīng)的編程任務(wù)，來(lái)對(duì)其計(jì)算思維能力進(jìn)行評(píng)價(jià)；而基于系統(tǒng)環(huán)境的評(píng)價(jià)工具則需要依托系統(tǒng)環(huán)境，通過(guò)自動(dòng)收集學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程性數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，自動(dòng)生成評(píng)價(jià)反饋報(bào)告。

（一）基于試題的評(píng)價(jià)

1.計(jì)算思維測(cè)試（CTt）

CTt（Computational Thinking test）是由西班牙學(xué)者羅曼·岡薩雷斯（Romaán-Gonzaález）所開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)者計(jì)算思維發(fā)展水平評(píng)價(jià)工具。這一工具包含28個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目均以“迷宮”或“畫(huà)布”的形式顯示。通過(guò)這種方式可以測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)基本的計(jì)算概念（if 條件、if/else 條件、while 條件、循環(huán)/固定循環(huán)、簡(jiǎn)單函數(shù)、帶參數(shù)的函數(shù)等）的掌握情況，以及使用編程來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題的能力。測(cè)試總時(shí)長(zhǎng)為45 分鐘，每個(gè)項(xiàng)目準(zhǔn)確完成得1 分，總分?jǐn)?shù)為28 分。由于該工具所設(shè)計(jì)的測(cè)試項(xiàng)目均為封閉性題目，并未包含開(kāi)放式的復(fù)雜題項(xiàng)。因此，無(wú)法在“應(yīng)用”與“同化”水平上測(cè)量出學(xué)生的計(jì)算思維能力，只能在“識(shí)別”與“理解”水平上進(jìn)行測(cè)試。[23]所以，CTt 比較適用于計(jì)算思維能力的前測(cè)，也就是學(xué)生的初始計(jì)算思維能力水平測(cè)試。

2.貝布拉斯挑戰(zhàn)賽測(cè)試（Bebras Tasks）

Bebras Tasks 側(cè)重于測(cè)量學(xué)習(xí)者利用計(jì)算思維解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力。該工具與其它計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的產(chǎn)生略有不同，它源于2003年立陶宛舉辦的“貝布拉斯國(guó)際信息學(xué)與計(jì)算素養(yǎng)競(jìng)賽”（The Bebras International Contest on Informatics and Computer Literacy）。該競(jìng)賽的目的是促進(jìn)全世界中小學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)興趣的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一項(xiàng)國(guó)際計(jì)算思維挑戰(zhàn)賽。從英國(guó)歷年舉辦的Bebras Tasks 計(jì)算機(jī)思維挑戰(zhàn)賽的測(cè)試題庫(kù)中可以看出，專(zhuān)家們所設(shè)計(jì)出的不同難度等級(jí)任務(wù)，主要是為了測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)五個(gè)計(jì)算思維能力（算法思維、抽象、分解、概括與評(píng)估）的掌握程度。[24]競(jìng)賽中的項(xiàng)目由60 幾個(gè)國(guó)家的計(jì)算機(jī)教育專(zhuān)家共同設(shè)計(jì)。因此，Bebras Tasks 的可靠性與有效性被認(rèn)為是很高的。

另外，每年各國(guó)的競(jìng)賽項(xiàng)目都會(huì)作為公共資源進(jìn)行免費(fèi)共享，這為學(xué)者開(kāi)發(fā)相關(guān)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，提供了很好的資源支持。例如，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)學(xué)者郭維琛等在探討“計(jì)算思維棋盤(pán)游戲?qū)W(xué)生計(jì)算思維能力與行為模式影響”的研究中，便選用了20 道Bebras 挑戰(zhàn)賽測(cè)試題目，來(lái)對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行測(cè)評(píng)，并測(cè)得計(jì)算思維棋盤(pán)游戲可以加深學(xué)生的互動(dòng)，提高學(xué)生高層次的思維能力。[25]韓國(guó)學(xué)者吉耶能（Jiyae Noh）等在“機(jī)器人編程對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維和創(chuàng)造力影響”的研究中，使用了澳大利亞Bebras Tasks 計(jì)算思維挑戰(zhàn)賽的測(cè)試題目，對(duì)學(xué)生進(jìn)行前測(cè)與后測(cè)，以比較學(xué)生在編程前后計(jì)算思維能力的變化。[26]

3.基于可視化編程創(chuàng)作的計(jì)算測(cè)試（VBCCT）

VBCCT（Visual Blocks Creative Computing Test）是西班牙學(xué)者塞茲·洛佩斯（Sáez-López）在測(cè)量西班牙五所小學(xué)107 名學(xué)生的計(jì)算思維能力時(shí)所使用的評(píng)價(jià)工具。該研究進(jìn)行了為期兩年的實(shí)驗(yàn)，主要評(píng)估在小學(xué)課堂中可視化編程語(yǔ)言Scratch 的使用效果。VBCCT 包含40 個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試，涉及到計(jì)算概念與計(jì)算實(shí)踐等兩方面的內(nèi)容。其中，計(jì)算概念包含序列、循環(huán)、條件語(yǔ)句、并行執(zhí)行、事件處理等要素；計(jì)算實(shí)踐則主要是指學(xué)生在教育環(huán)境中進(jìn)行的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、游戲和創(chuàng)作等活動(dòng)。從塞茲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在小學(xué)教育中使用可視化編程語(yǔ)言Scratch，可以顯著提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

4.基于機(jī)器人程序設(shè)計(jì)課程的測(cè)試（Robotics Program tool）

Robotics Program tool 是美國(guó)學(xué)者威瑟斯龐（Witherspoon）等人針對(duì)機(jī)器人程序設(shè)計(jì)課程所開(kāi)發(fā)的評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維知識(shí)與技能的工具。它包含三個(gè)獨(dú)立版本（“A 版”“B 版”“C 版”）的測(cè)試題目，每個(gè)版本均包含17 個(gè)測(cè)試題，學(xué)習(xí)者將會(huì)被隨機(jī)分配到其中一個(gè)版本，進(jìn)行計(jì)算思維的在線(xiàn)測(cè)試。每個(gè)版本對(duì)于計(jì)算思維的評(píng)價(jià)，都包含兩方面內(nèi)容：一是學(xué)習(xí)者在非機(jī)器人環(huán)境中對(duì)計(jì)算思維概念的理解；二是學(xué)習(xí)者將計(jì)算思維概念遷移到不同場(chǎng)景的能力?？傮w而言，參與機(jī)器人程序設(shè)計(jì)課程前后，學(xué)生的成績(jī)有顯著提升。

（二）基于量表的評(píng)價(jià)

1.計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表（CTS）

CTS（Computational Thinking Scales）是由土耳其學(xué)者柯?tīng)柨爽斊潱↘orkmaz）等人設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表。該工具是由29 個(gè)題項(xiàng)組成的李克特五點(diǎn)量表，主要從創(chuàng)造力、算法思維、協(xié)作、批判性思維、問(wèn)題解決等五個(gè)方面，來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力水平?？?tīng)柨爽斊澙肅TS 對(duì)1306 名本科在校生、本科畢業(yè)生以及研究生等不同教育背景的學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，并通過(guò)探索性因素分析、驗(yàn)證性因素分析、項(xiàng)目顯著性分析、內(nèi)部一致性系數(shù)等方法，對(duì)量表進(jìn)行了信度和效度檢驗(yàn)。結(jié)果表明，該量表是一種有效、可靠的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具。

目前，這一評(píng)價(jià)工具在學(xué)界獲得了較高的認(rèn)可度，并在計(jì)算思維評(píng)價(jià)中被不同學(xué)者廣泛借鑒。例如，加拿大學(xué)者多勒克（Doleck）等人基于CTS 量表構(gòu)建了結(jié)構(gòu)模型，將計(jì)算思維的五方面能力與學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、年齡、性別進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并使用偏最小二乘法，評(píng)估計(jì)算思維與學(xué)習(xí)者學(xué)業(yè)成績(jī)之間的聯(lián)系；[27]中國(guó)學(xué)者李幸等人將CTS 量表改編后，作為單組實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)工具，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維五方面的能力進(jìn)行前后測(cè)，以觀(guān)察基于設(shè)計(jì)的STEM+C 教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的提升作用。[28]

2.計(jì)算思維自我效能感評(píng)價(jià)量表（CTSES）

CTSES（Computational Thinking Self -Efficacy Scale）是一種計(jì)算思維自我效能感量表，由土耳其學(xué)者庫(kù)庫(kù)爾（Kukul）等人開(kāi)發(fā)。自我效能感是學(xué)習(xí)者對(duì)于自身能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的能力的感知。計(jì)算思維自我效能感量表就是用于測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)其是否能夠掌握，或在多大程度上掌握計(jì)算思維技能的自我評(píng)估。[29]

在量表的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，首先要確定量表的測(cè)量?jī)?nèi)容，也就是確定測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)哪些計(jì)算思維能力的感知。研究人員經(jīng)過(guò)探索性因素分析，確定了4 個(gè)測(cè)量因子，分別為推理、抽象、分解和概括。隨后，根據(jù)測(cè)量因子，編制成一份由4 個(gè)因素和18 個(gè)項(xiàng)目組成的中學(xué)生計(jì)算思維自我效能感量表。最終，對(duì)該量表進(jìn)行驗(yàn)證性因素分析與信效度分析。結(jié)果表明，量表的有效性與可靠性都是可接受的，可以用于預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者對(duì)自身計(jì)算思維能力水平的認(rèn)知。

（三）基于編程任務(wù)的評(píng)價(jià)

1.計(jì)算思維發(fā)展模型（PECT）

PECT（Progression of Early Computational Thinking）是由美國(guó)學(xué)者塞特（Seiter）等人提出的計(jì)算思維發(fā)展模型。該模型是一個(gè)在Scratch 編程環(huán)境中，用于理解與評(píng)估小學(xué)生初階計(jì)算思維能力的框架。PECT 假設(shè)每個(gè)學(xué)生都具有潛在的計(jì)算思維能力，且體現(xiàn)在學(xué)生完成特定編程任務(wù)的設(shè)計(jì)與執(zhí)行程序過(guò)程中。它由證據(jù)變量、設(shè)計(jì)模式變量、計(jì)算思維概念變量三個(gè)基本部分組成。

為了評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在編程中的計(jì)算思維能力水平，PECT 將學(xué)習(xí)者的編程過(guò)程轉(zhuǎn)換成13 個(gè)證據(jù)變量（即可直接測(cè)量的變量）、6 個(gè)設(shè)計(jì)模式變量（即分析學(xué)習(xí)者的編碼設(shè)計(jì)模式）以及5 個(gè)計(jì)算思維概念變量（根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)“Computer Science Teachers Association，CSTA”提出的計(jì)算思維操作性定義，[30]來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算思維概念的理解）。最終根據(jù)每個(gè)變量的得分，將學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力劃分為基礎(chǔ)、發(fā)展與熟練三個(gè)層次。

2.計(jì)算思維三維整合框架（TDIA）

TDIA（Three-Dimensional Integrated Assessment）是由中國(guó)學(xué)者鐘柏昌等人開(kāi)發(fā)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)框架。該框架將方向性、開(kāi)放性和形成性三個(gè)維度整合到有效評(píng)價(jià)活動(dòng)中，并由此設(shè)計(jì)了六個(gè)任務(wù)：（1）封閉式正向任務(wù)；（2）半開(kāi)放式正向任務(wù)；（3）封閉式反向任務(wù)；（4）半開(kāi)放式反向任務(wù)；（5）具有創(chuàng)造性設(shè)計(jì)報(bào)告的開(kāi)放任務(wù)；（6）不具有創(chuàng)造性設(shè)計(jì)報(bào)告的開(kāi)放任務(wù)。TDIA 框架對(duì)計(jì)算思維的評(píng)價(jià)，便是依據(jù)這六個(gè)不同編程任務(wù)具體展開(kāi)。其中，“任務(wù)1-4”主要衡量學(xué)習(xí)者測(cè)試、調(diào)試、循環(huán)、并行、模塊化等技能，“任務(wù)5”與“任務(wù)6”主要衡量學(xué)習(xí)者的設(shè)計(jì)規(guī)劃技能以及創(chuàng)造力與表達(dá)力。

概而言之，TDIA 框架是評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在A(yíng)lice 編程環(huán)境中，完成六個(gè)不同編程項(xiàng)目所涉及的計(jì)算概念、實(shí)踐和觀(guān)點(diǎn)，其評(píng)價(jià)類(lèi)型分為形成性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)習(xí)者的反思報(bào)告與創(chuàng)意設(shè)計(jì)報(bào)告的評(píng)價(jià)，總結(jié)性評(píng)價(jià)是對(duì)編程項(xiàng)目的評(píng)價(jià)。已有研究結(jié)果表明，半開(kāi)放式任務(wù)與開(kāi)放式任務(wù)比封閉式任務(wù)更加有效，學(xué)習(xí)者的自我反思報(bào)告對(duì)學(xué)習(xí)診斷與指導(dǎo)有所幫助。從內(nèi)容上看，TDIA 框架豐富了計(jì)算思維的評(píng)價(jià)任務(wù)，拓展了評(píng)價(jià)任務(wù)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。[31]

3.精靈評(píng)價(jià)工具（The Fairy Assessment）

The Fairy Assessment 是美國(guó)加州大學(xué)基于A(yíng)lice 編程程序開(kāi)發(fā)的一款評(píng)價(jià)工具。[32]Alice 是一款免費(fèi)的教育軟件，支持創(chuàng)建具有3D 圖形效果的交互式動(dòng)畫(huà)故事，允許用戶(hù)通過(guò)拖放編程以及Java 等語(yǔ)言編程來(lái)控制3D 角色。[33]The Fairy Assessment 對(duì)學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)，需要在A(yíng)lice 編程環(huán)境中完成。其中設(shè)計(jì)了三個(gè)不同難度級(jí)別的獨(dú)立評(píng)價(jià)任務(wù)（不同任務(wù)間的評(píng)價(jià)互相不影響），用于測(cè)量學(xué)習(xí)者算法思維、抽象與建模等各方面的能力。

任務(wù)1 主要是測(cè)量學(xué)習(xí)者的程序理解力，即學(xué)習(xí)者通過(guò)算法、抽象、建模來(lái)理解程序的能力。任務(wù)2 不僅要測(cè)量學(xué)習(xí)者的程序理解力，同時(shí)還需要測(cè)量學(xué)習(xí)者的設(shè)計(jì)能力以及問(wèn)題解決能力。因此，學(xué)習(xí)者需要確定程序?yàn)槭裁床荒苷_執(zhí)行，并通過(guò)算法思維來(lái)制定問(wèn)題解決方案。任務(wù)3 則主要測(cè)量學(xué)習(xí)者的程序理解力與設(shè)計(jì)能力。最終，由兩位編碼人員對(duì)學(xué)習(xí)者每項(xiàng)任務(wù)的解決方案，給出“0-10 等級(jí)”的評(píng)分。滿(mǎn)分為30 分，根據(jù)學(xué)習(xí)者所獲得的總分，來(lái)評(píng)估他們上述三方面的能力。

（四）基于系統(tǒng)環(huán)境的評(píng)價(jià)

1.計(jì)算思維基礎(chǔ)課程評(píng)價(jià)系統(tǒng)（FACT’s Systems of Assessments）

FACT（Foundations for Advancing Computational Thinking）是美國(guó)學(xué)者格羅弗（Grover）等人開(kāi)發(fā)的培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維基礎(chǔ)的課程。該課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生在“做中學(xué)”，旨在培養(yǎng)和激勵(lì)中學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)算法來(lái)解決問(wèn)題的能力。FACT’s Systems of Assessments 是FACT 課程的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，是基于Scratch 編程環(huán)境的評(píng)價(jià)，包含形成性測(cè)驗(yàn)、總結(jié)性測(cè)試、開(kāi)放性編程作業(yè)與遷移測(cè)試等。[34]

其中，形成性測(cè)驗(yàn)貫穿于整個(gè)課程，由多組選擇題組成，旨在為學(xué)習(xí)者提供激勵(lì)性的反饋與解釋?zhuān)瑤椭鷮W(xué)生更好地理解計(jì)算概念?？偨Y(jié)性測(cè)試即課程最終的在線(xiàn)測(cè)試，由多組選擇題與開(kāi)放式問(wèn)題組成，部分題目選自2012年以色列國(guó)家考試的測(cè)驗(yàn)題目，[35-36]旨在通過(guò)考察學(xué)習(xí)者對(duì)算法、變量、條件、循環(huán)等計(jì)算概念的掌握情況，以及學(xué)習(xí)者的代碼追蹤和調(diào)試技能，來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力。另外，F(xiàn)ACT 課程還要求學(xué)習(xí)者與合作伙伴共同完成一個(gè)開(kāi)放性項(xiàng)目，作為總結(jié)性評(píng)價(jià)的一部分。在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的解決問(wèn)題、協(xié)作、計(jì)劃、交流、展示和反思等能力。

2.計(jì)算思維實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（REACT）

REACT（Real Time Evaluation and Assessment of Computational Thinking）是由美國(guó)學(xué)者科赫（Koh）等人開(kāi)發(fā)的計(jì)算思維實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要基于維果斯基的最近發(fā)展區(qū)理論，以及計(jì)算思維模式分析（CTPA）[37]的方式，來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力。它深入挖掘、實(shí)時(shí)分析了學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而幫助教師在教學(xué)過(guò)程中，快速洞察學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算思維知識(shí)的掌握情況。該系統(tǒng)具體的分析原理是從編程代碼中提取語(yǔ)義，來(lái)判斷學(xué)習(xí)者具體的計(jì)算思維模式（CTP）類(lèi)型，并以圖表的形式，將計(jì)算思維模式的形成過(guò)程可視化呈現(xiàn)。簡(jiǎn)而言之，REACT 是一種旨在提高和發(fā)展學(xué)習(xí)者計(jì)算思維技能，并自動(dòng)提供實(shí)時(shí)圖形反饋的形成性評(píng)價(jià)工具。

3.忍者代碼自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（NCV）

NCV（Ninja Code Village）是由日本學(xué)者大田（Ota）等人設(shè)計(jì)的，一種支持Scratch 可視化編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)環(huán)境。該環(huán)境內(nèi)置了Scratch 項(xiàng)目中常用的60 多種示例函數(shù)，作為計(jì)算思維訓(xùn)練的學(xué)習(xí)材料。另外，開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算思維評(píng)價(jià)框架，嵌入在NCV 環(huán)境中，并對(duì)所測(cè)量的計(jì)算思維概念，給出“0-4 級(jí)”的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，用于測(cè)量學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算概念的掌握水平。NCV 的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的抽象、建模與分解能力，以及將實(shí)際問(wèn)題或任務(wù)要求轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)程序的能力；其基本的運(yùn)行邏輯是通過(guò)自動(dòng)分析學(xué)習(xí)者項(xiàng)目中所使用的函數(shù)，并依據(jù)評(píng)價(jià)框架，對(duì)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維概念（條件語(yǔ)句、循環(huán)、數(shù)據(jù)、事件與并行性等）進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)。這一學(xué)習(xí)環(huán)境的未來(lái)定位是：通過(guò)分析學(xué)習(xí)行為記錄，自動(dòng)為學(xué)習(xí)者與教師提供科學(xué)的反饋，幫助教師解決在編程教育中存在的問(wèn)題，成為計(jì)算思維教育的智能教學(xué)系統(tǒng)。

4.Scratch 代碼自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（Dr.Scratch）

Dr.Scratch 是一個(gè)免費(fèi)的開(kāi)源Web 應(yīng)用程序，可以幫助教師自動(dòng)分析學(xué)習(xí)者的Scratch 編程項(xiàng)目。西班牙學(xué)者莫雷諾·萊昂（Moreno-León）等人就曾利用Dr.Scratch，從抽象與問(wèn)題分解、邏輯思維、并行、同步、流量控制、用戶(hù)交互和數(shù)據(jù)等計(jì)算思維概念的構(gòu)成要素出發(fā)，對(duì)學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)展開(kāi)形成性評(píng)價(jià)。[38-39]Dr.Scratch 的具體運(yùn)行思路是：通過(guò)自動(dòng)分析學(xué)習(xí)者的編程代碼，對(duì)測(cè)量的每個(gè)計(jì)算思維概念，給出“0-3 級(jí)”的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并以此來(lái)判定學(xué)習(xí)者在編程中的計(jì)算思維能力水平。最終，Dr.Scratch 會(huì)將分析結(jié)果生成一份報(bào)告反饋給學(xué)習(xí)者，反饋報(bào)告中給出了幫助學(xué)習(xí)者提升計(jì)算思維技能的建議和指南，學(xué)習(xí)者可以據(jù)此來(lái)改進(jìn)和完善其編程代碼，從而提高自身的編程能力。

5.計(jì)算思維模擬與建模評(píng)價(jià)系統(tǒng)（CTSiM）

CTSiM（Computational Thinking using Simulation and Modeling）是由美國(guó)學(xué)者巴蘇（Basu）等人開(kāi)發(fā)的面向中學(xué)生的開(kāi)放式計(jì)算思維科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境。[40-41]CTSiM 通過(guò)模擬與建模的方式，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者探索、假設(shè)與解決真實(shí)復(fù)雜問(wèn)題的能力，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者掌握科學(xué)知識(shí)與計(jì)算思維技能。開(kāi)發(fā)者先設(shè)計(jì)幫助學(xué)習(xí)者建模的自適應(yīng)框架，并結(jié)合計(jì)算思維原理與科學(xué)課程，在科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)中設(shè)置相關(guān)腳手架以及為學(xué)習(xí)者提供反饋與策略，旨在幫助學(xué)習(xí)者更有效地構(gòu)建與測(cè)試模型。[42]在CTSiM 環(huán)境中，對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的評(píng)估，一方面，是通過(guò)前后測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者在計(jì)算思維知識(shí)方面的收獲；另一方面，是要求學(xué)習(xí)者在指定問(wèn)題場(chǎng)景中進(jìn)行算法構(gòu)建，評(píng)估學(xué)習(xí)者計(jì)算思維實(shí)踐的能力，以及對(duì)編程結(jié)構(gòu)（如，條件、循環(huán)和變量等）的理解。

四、計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的比較與應(yīng)用

由于教育目的、教學(xué)內(nèi)容以及研究者所選用研究方法的差異，在計(jì)算思維教學(xué)過(guò)程中，實(shí)施的評(píng)價(jià)內(nèi)容與方式也會(huì)有所不同。鑒于計(jì)算思維本身的復(fù)雜性，單獨(dú)使用任何一種測(cè)評(píng)工具，對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力發(fā)展的理解都會(huì)有偏差。[43]也就是說(shuō)，沒(méi)有一種計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具可適用于所有的教育情境。因此，計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的選擇，要綜合考慮教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對(duì)象等諸多方面的因素。

本研究所選擇、分析的14 種計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，在評(píng)價(jià)方式、評(píng)價(jià)類(lèi)型、評(píng)價(jià)環(huán)境等方面各不相同且各有所長(zhǎng)，很難遴選出最優(yōu)的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具。但通過(guò)比較分析，仍能發(fā)現(xiàn)不同評(píng)價(jià)工具在使用中的相對(duì)優(yōu)勢(shì)（如表2所示）。

表2 不同類(lèi)型計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的比較

（一）評(píng)價(jià)工具的應(yīng)用場(chǎng)景

1.試題類(lèi)評(píng)價(jià)工具的選用

基于試題的評(píng)價(jià)工具，多數(shù)以選擇題或填空題的形式呈現(xiàn)，這類(lèi)工具主要用于測(cè)量中小學(xué)生對(duì)計(jì)算思維概念的掌握情況以及實(shí)踐應(yīng)用情況。它可在中小學(xué)信息技術(shù)課堂中，結(jié)合對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量使用。此類(lèi)評(píng)價(jià)工具以題測(cè)形式，來(lái)客觀(guān)測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力水平，其對(duì)評(píng)價(jià)環(huán)境的要求限制較少，因此，比較易于遷移使用。另外，由于試題類(lèi)評(píng)價(jià)工具操作便利且易于分析，所以，在計(jì)算思維的評(píng)價(jià)中使用頻率最高。但其對(duì)測(cè)試題目的設(shè)計(jì)要求相對(duì)較高，需要基于相關(guān)的理論與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)加以設(shè)計(jì)，并在實(shí)踐中迭代完善。

其中，Bebras Tasks 就是由來(lái)自全球60 多個(gè)國(guó)家的計(jì)算機(jī)教育專(zhuān)家共同開(kāi)發(fā)的，其開(kāi)發(fā)過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)且資源免費(fèi)共享，對(duì)研究者的專(zhuān)業(yè)背景沒(méi)有嚴(yán)苛的要求，可直接根據(jù)研究需求對(duì)其進(jìn)行改編應(yīng)用。另外，此評(píng)價(jià)工具是以問(wèn)題解決方式，來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力遷移水平。例如，Bebras Tasks 在很大程度上都是通過(guò)擬物或故事化、情境化的方式來(lái)設(shè)計(jì)問(wèn)題，這保證了沒(méi)有任何編程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者都可以參加測(cè)試，并可以有效測(cè)量出學(xué)習(xí)者在算法思維、抽象、分解、概括、評(píng)估等五方面的計(jì)算思維能力水平。

我國(guó)學(xué)者傅騫等人在“基于圖形化工具的編程教學(xué)促進(jìn)初中生計(jì)算思維發(fā)展”的實(shí)證研究中，將英國(guó)2015年與2016年的《Bebras 國(guó)際計(jì)算思維挑戰(zhàn)賽試題冊(cè)》，改編成計(jì)算思維試題卷（A、B 卷），作為評(píng)價(jià)工具在前后測(cè)量中使用，以此來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力變化。[44]除了作為計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，Bebras Tasks 還可以作為一項(xiàng)趣味性任務(wù)，來(lái)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維。而CTt 作為計(jì)算思維的診斷工具，有其特有的優(yōu)點(diǎn)，比如，它可以對(duì)集體進(jìn)行預(yù)測(cè)試，從而幫助篩選出計(jì)算思維能力強(qiáng)或在計(jì)算思維教育中有特殊需求的個(gè)體。[45]此類(lèi)工具，可應(yīng)用于計(jì)算思維能力水平的前后測(cè)量。

2.量表類(lèi)評(píng)價(jià)工具的選用

基于量表的評(píng)價(jià)，主要關(guān)注學(xué)習(xí)者計(jì)算思維認(rèn)知與態(tài)度等情況的測(cè)量，是一種由學(xué)習(xí)者進(jìn)行自我匯報(bào)的主觀(guān)評(píng)價(jià)。由于此類(lèi)評(píng)價(jià)工具是對(duì)學(xué)習(xí)者主觀(guān)態(tài)度的評(píng)價(jià)，因此，評(píng)價(jià)工具本身并不存在測(cè)量的難度問(wèn)題，適用于不同年級(jí)、不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)習(xí)者測(cè)量?？傮w來(lái)說(shuō)，相較于其他形式的評(píng)價(jià)工具，量表在評(píng)價(jià)形式與計(jì)量方式方面更加簡(jiǎn)單易操作。但此類(lèi)工具同時(shí)也存在主觀(guān)性較強(qiáng)的問(wèn)題，因此，最好能搭配其它類(lèi)型的評(píng)價(jià)工具一同使用。

由柯?tīng)柨爽斊潱↘orkmaz）等人設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的CTS量表，主要側(cè)重于測(cè)量學(xué)習(xí)者在計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中的創(chuàng)造力、算法思維、協(xié)作能力、批判性思維與問(wèn)題解決能力等方面的變化；同時(shí)，可配合不同的培養(yǎng)手段，對(duì)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維進(jìn)行測(cè)量。目前，該量表被較多的研究所改編與使用。

此外，CTSES 量表主要側(cè)重于對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維自我效能感的測(cè)量，可作為一種診斷工具，提前預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者對(duì)自己能否掌握計(jì)算思維能力的信心，即計(jì)算思維自我效能感，以協(xié)助教師掌握學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力基礎(chǔ)，從而有針對(duì)性地確定培養(yǎng)方案。此類(lèi)工具，可應(yīng)用于對(duì)計(jì)算思維觀(guān)點(diǎn)態(tài)度的前后測(cè)量。

3.編程任務(wù)類(lèi)評(píng)價(jià)工具的選用

基于編程任務(wù)的評(píng)價(jià)，是以任務(wù)的形式來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的培養(yǎng)，并根據(jù)任務(wù)過(guò)程中學(xué)習(xí)者計(jì)算思維技能的表現(xiàn)作出評(píng)價(jià)的工具。目前在中小學(xué)課程的實(shí)施中，編程教育通常是與信息技術(shù)課程（計(jì)算機(jī)課程）相結(jié)合的，為此，一些研究人員開(kāi)始逐漸關(guān)注編程的教學(xué)方法與教學(xué)策略。[46]編程教育與計(jì)算思維密切相關(guān)，結(jié)合編程任務(wù)對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)價(jià)，也在成為一種新的評(píng)價(jià)視角。

編程任務(wù)一般是在“Scratch”與“Alice”等基于塊的可視化編程環(huán)境中實(shí)施，這些環(huán)境通常是免費(fèi)、有趣、簡(jiǎn)單易用且具有圖形吸引力的，因此，更能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣與積極性。較之基于試題與量表的評(píng)價(jià)，基于編程任務(wù)的評(píng)價(jià)為學(xué)者提供了更大的開(kāi)發(fā)空間；不僅能對(duì)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力展開(kāi)有效評(píng)估，還在很大程度上豐富了計(jì)算思維的評(píng)價(jià)方式。但此類(lèi)工具也需要盡可能多地記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程細(xì)節(jié)，因此，其分析工作量較大且分析難度也較高。例如，TDIA 評(píng)價(jià)工具，主要是基于A(yíng)lice 編程環(huán)境設(shè)計(jì)的六個(gè)編程任務(wù)，來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者在封閉式任務(wù)、半開(kāi)放式任務(wù)與開(kāi)放式任務(wù)中對(duì)計(jì)算思維概念的理解，以及對(duì)計(jì)算思維實(shí)踐的掌握。這為計(jì)算思維評(píng)價(jià)，提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。

而PECT 評(píng)價(jià)工具是將學(xué)習(xí)者在Scratch 編程環(huán)境中進(jìn)行的編程任務(wù)，轉(zhuǎn)換成可直觀(guān)測(cè)量的變量，并通過(guò)這些變量來(lái)衡量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力。PECT 評(píng)價(jià)工具所設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可用于對(duì)開(kāi)放式、非結(jié)構(gòu)化的任務(wù)進(jìn)行人工分析評(píng)判。[47]此類(lèi)評(píng)價(jià)工具，需要結(jié)合編程任務(wù)情境進(jìn)行測(cè)量使用。

4.系統(tǒng)環(huán)境類(lèi)評(píng)價(jià)工具的選用

基于系統(tǒng)環(huán)境的評(píng)價(jià)，主要是借助計(jì)算思維培養(yǎng)系統(tǒng)，自動(dòng)收集與分析學(xué)習(xí)者的編程過(guò)程性數(shù)據(jù)，并以此來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的方式。此類(lèi)評(píng)價(jià)工具，需要依托系統(tǒng)環(huán)境對(duì)計(jì)算思維能力進(jìn)行評(píng)估。研究設(shè)計(jì)者通常會(huì)提前將與計(jì)算思維相關(guān)的內(nèi)容嵌入到系統(tǒng)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者在系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)、完成任務(wù)，并提交作品，最終系統(tǒng)會(huì)依據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)產(chǎn)生的行為數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成可視化的評(píng)價(jià)結(jié)果或給出評(píng)價(jià)得分。此類(lèi)評(píng)價(jià)內(nèi)容一般由研究設(shè)計(jì)者依據(jù)計(jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行自主選擇，不具有統(tǒng)一性。[48]

系統(tǒng)環(huán)境類(lèi)評(píng)價(jià)主要以過(guò)程性評(píng)價(jià)為主，具有自動(dòng)化與實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，不僅能夠幫助教師自動(dòng)跟蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度，還能為學(xué)習(xí)者提供實(shí)時(shí)且具有針對(duì)性的學(xué)習(xí)反饋，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的提升。但此類(lèi)評(píng)價(jià)工具對(duì)技術(shù)的要求較高，需要能自動(dòng)分析學(xué)習(xí)過(guò)程行為數(shù)據(jù)并生成反饋報(bào)告。例如，REACT 系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析學(xué)習(xí)者的編程學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，進(jìn)而從編程代碼中提取語(yǔ)義，來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維模式，并自動(dòng)將分析結(jié)果反饋給學(xué)習(xí)者。

此外，基于系統(tǒng)環(huán)境的評(píng)價(jià)較之于其它三種類(lèi)型，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面對(duì)技術(shù)要求會(huì)更高。但其評(píng)價(jià)內(nèi)容與評(píng)價(jià)方式也會(huì)更加豐富，且評(píng)價(jià)系統(tǒng)通常能進(jìn)行自動(dòng)分析并給予實(shí)時(shí)反饋，這對(duì)提升計(jì)算思維評(píng)價(jià)的科學(xué)性與有效性，具有非常重要的意義。此類(lèi)評(píng)價(jià)工具，需要借助系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)反饋。

5.其它類(lèi)型評(píng)價(jià)工具的選用

基于試題類(lèi)、量表類(lèi)、編程任務(wù)類(lèi)以及系統(tǒng)環(huán)境類(lèi)的評(píng)價(jià)工具，主要是以測(cè)試、做任務(wù)以及編程等形式，通過(guò)量化方式來(lái)收集學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理分析，從而對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力水平進(jìn)行客觀(guān)評(píng)價(jià)的。但量化評(píng)價(jià)有其局限性，通過(guò)數(shù)據(jù)有時(shí)無(wú)法很好地解釋現(xiàn)象背后的原因，從而無(wú)法深入了解在計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中的細(xì)節(jié)問(wèn)題。而質(zhì)性評(píng)價(jià)則能夠?qū)α炕u(píng)價(jià)進(jìn)行很有效的補(bǔ)充，從而更加全面地分析與評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力。例如，布仁南（Brennan）與雷斯尼克（Resnick）提出的“基于作品的訪(fǎng)談”，就是這一評(píng)價(jià)方式的典型代表。[49]

研究者通過(guò)采訪(fǎng)學(xué)習(xí)者完成作品的過(guò)程信息，對(duì)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力水平進(jìn)行評(píng)估。其中，訪(fǎng)談內(nèi)容包括：（1）作品制作基礎(chǔ)，即學(xué)習(xí)者在進(jìn)行作品制作之前，擁有哪些類(lèi)似的制作經(jīng)驗(yàn)；（2）作品制作過(guò)程，包括學(xué)習(xí)者對(duì)作品的構(gòu)思想法、制作過(guò)程以及如何克服過(guò)程中遇到的困難等；（3）作品交流分享，即學(xué)習(xí)者之間就如何制作作品進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享與交流；（4）反思與期待，包括學(xué)習(xí)者對(duì)如何改進(jìn)、完善作品的思考以及對(duì)與技術(shù)相關(guān)的哪些環(huán)節(jié)產(chǎn)生興趣。最終，研究者會(huì)通過(guò)提取訪(fǎng)談過(guò)程中的細(xì)節(jié)信息以及關(guān)鍵詞，來(lái)分析與評(píng)估學(xué)習(xí)者計(jì)算思維概念、實(shí)踐與觀(guān)念等三個(gè)維度的思維變化過(guò)程。

基于作品的訪(fǎng)談評(píng)價(jià)方式，能夠從學(xué)習(xí)者的言語(yǔ)信息、語(yǔ)氣語(yǔ)調(diào)以及情緒狀態(tài)中，評(píng)估出學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的變化。但這種評(píng)價(jià)方式也存在一定問(wèn)題，例如，訪(fǎng)談?shì)^為耗時(shí)，一次訪(fǎng)談通常需要1-2 小時(shí)，時(shí)間成本較高；特別是對(duì)于低年級(jí)學(xué)習(xí)者群體而言，受訪(fǎng)對(duì)象較容易出現(xiàn)表達(dá)不清晰等情況，從而使得評(píng)價(jià)產(chǎn)生偏差。因此，基于作品的訪(fǎng)談的評(píng)價(jià)方式，在日常計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)中較少使用，但當(dāng)量化評(píng)價(jià)結(jié)果無(wú)法很好地解釋現(xiàn)象背后的原因時(shí)，質(zhì)性評(píng)價(jià)的介入，可以在一定程度上對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。

（二）評(píng)價(jià)工具的選用原則

計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具是由不同國(guó)家的學(xué)者所開(kāi)發(fā)的，其勢(shì)必會(huì)受到社會(huì)文化、教育背景以及技術(shù)規(guī)范等多方面的影響。即使是目前應(yīng)用較為廣泛的評(píng)價(jià)工具，在對(duì)其進(jìn)行跨國(guó)度借鑒的過(guò)程中，也需要非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)霓D(zhuǎn)譯與修改。例如，Bebras Tasks 雖然包含不同語(yǔ)言版本的設(shè)計(jì)，但大多是面向歐美國(guó)家的，我國(guó)計(jì)算思維評(píng)價(jià)在借鑒過(guò)程中，仍需要對(duì)這一工具進(jìn)行轉(zhuǎn)譯。另外，不同國(guó)家的題目設(shè)計(jì)情境，跟其文化背景緊密相連，所以，在參考相關(guān)工具時(shí)也需要做出一定的修改，以便進(jìn)行文化適應(yīng)。

為了將土耳其學(xué)者柯?tīng)柨爽斊潱↘orkmaz）等人開(kāi)發(fā)的量表CTS 引入到我國(guó)計(jì)算思維評(píng)價(jià)中，我國(guó)學(xué)者白雪梅等人對(duì)該量表進(jìn)行了相應(yīng)轉(zhuǎn)換與修改，并在實(shí)踐中驗(yàn)證了其有效性與適用性，從而為我國(guó)中小學(xué)計(jì)算思維的培養(yǎng)、評(píng)價(jià)以及相關(guān)研究提供了一個(gè)科學(xué)的工具。[50]目前，計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具大多是由歐美等國(guó)家學(xué)者開(kāi)發(fā)的，所以我們?cè)诮梃b與參考這些工具的過(guò)程中，需要充分考慮不同國(guó)家之間的文化差異，以做出必要的修改與驗(yàn)證，從而保證評(píng)價(jià)工具的適切性與有效性。

五、對(duì)國(guó)內(nèi)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)建議

隨著計(jì)算思維逐漸被K-12 教育廣泛認(rèn)同，目前學(xué)界對(duì)計(jì)算思維的焦點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到“如何促進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展”以及“如何評(píng)價(jià)計(jì)算思維”等更為實(shí)際的問(wèn)題上。如果缺乏對(duì)評(píng)價(jià)的關(guān)注，那么，計(jì)算思維將很難成功進(jìn)入到K-12 課程中。[51]對(duì)計(jì)算思維的評(píng)價(jià)，不僅可以通過(guò)各種技術(shù)手段反映出學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的變化過(guò)程，而且兼有為計(jì)算思維培養(yǎng)提供指導(dǎo)與反饋的作用。因此，對(duì)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)是不可或缺的，同時(shí)，也是當(dāng)前計(jì)算思維教育的當(dāng)務(wù)之急。本研究在借鑒不同類(lèi)別計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的基礎(chǔ)上，提出以下關(guān)于國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的一些建議：

（一）組建專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，迭代評(píng)價(jià)工具

思維測(cè)量不同于知識(shí)測(cè)量，思維不僅抽象而且復(fù)雜，因此，對(duì)思維的測(cè)量向來(lái)是困難的，而計(jì)算思維作為新興的學(xué)科思維，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量更加困難。[52]同時(shí)，這也是一個(gè)長(zhǎng)期系統(tǒng)的過(guò)程，測(cè)量工具的開(kāi)發(fā)，不應(yīng)只由計(jì)算機(jī)教師進(jìn)行，應(yīng)該是由計(jì)算機(jī)學(xué)科專(zhuān)家、教育心理學(xué)家以及思維學(xué)家等形成工具開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，并配合一線(xiàn)教師，根據(jù)不同學(xué)段學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的表現(xiàn)形式、發(fā)展規(guī)律以及培養(yǎng)目標(biāo)等展開(kāi)設(shè)計(jì)。最終，工具開(kāi)發(fā)完成之后還需要在實(shí)際課堂中進(jìn)行實(shí)踐，并不斷迭代與完善評(píng)價(jià)工具。

（二）構(gòu)建理論框架，遵循評(píng)價(jià)原則

計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)需要一定的理論指導(dǎo)，這是評(píng)價(jià)工具科學(xué)性與有效性的重要保證。因此，強(qiáng)化計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的理論研究，構(gòu)建相應(yīng)的理論框架，是保證評(píng)價(jià)工具有效開(kāi)發(fā)的前提條件。當(dāng)前，學(xué)界比較知名的計(jì)算思維評(píng)價(jià)的理論框架，是由布仁南（Brennan）等人提出的三維評(píng)價(jià)框架。該框架認(rèn)為評(píng)價(jià)可以從計(jì)算思維概念（序列、循環(huán)、并行、事件、條件、運(yùn)算符與數(shù)據(jù)）、實(shí)踐（增量與迭代、測(cè)試與調(diào)試、再利用與再創(chuàng)作、抽象與模塊化）與觀(guān)點(diǎn)（表達(dá)、交流與提問(wèn)）三個(gè)方面來(lái)展開(kāi)。從現(xiàn)有的研究來(lái)看，三維評(píng)價(jià)框架能較為全面地指導(dǎo)研究人員對(duì)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維理論知識(shí)、應(yīng)用實(shí)踐以及觀(guān)點(diǎn)視角等方面作出評(píng)價(jià)，從而更加準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的發(fā)展情況。TDIA 評(píng)價(jià)工具就是在此框架基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。

計(jì)算思維偏向于抽象的問(wèn)題解決思維方式，而評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)則需要客觀(guān)、有效地將學(xué)習(xí)者問(wèn)題解決過(guò)程轉(zhuǎn)化成可測(cè)量的形式，以便評(píng)估學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力變化。因此，計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具要根據(jù)問(wèn)題解決的三個(gè)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，即提出問(wèn)題、形成解決方案、執(zhí)行并驗(yàn)證方案。評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)，需要遵循以下原則：（1）概念化或關(guān)系化問(wèn)題，將問(wèn)題以概念形式表征出來(lái)或者通過(guò)關(guān)系圖以及表格等形式，理清問(wèn)題中各元素的關(guān)系；（2）計(jì)算化或編程化解決方案，將問(wèn)題解決方案按照計(jì)算思維方式，拆解成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的程序或語(yǔ)言；（3）仿真化或可視化評(píng)價(jià)結(jié)果，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行的結(jié)果像人的思維的結(jié)果一樣，并以可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)。[53]

（三）豐富評(píng)價(jià)指標(biāo)，完善評(píng)價(jià)體系

為了能更加精準(zhǔn)、有效地測(cè)量學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力變化，學(xué)者們開(kāi)發(fā)了種類(lèi)豐富的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具。雖然不同評(píng)價(jià)工具的形式存在差異，但其評(píng)價(jià)內(nèi)容與評(píng)價(jià)維度卻大同小異?？傮w而言，可以歸納為對(duì)計(jì)算思維概念、實(shí)踐與觀(guān)點(diǎn)，即對(duì)計(jì)算思維知識(shí)、能力、認(rèn)知三個(gè)維度的評(píng)價(jià)。每個(gè)維度的評(píng)價(jià)均可以細(xì)分為若干具體可測(cè)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。例如，計(jì)算思維概念維度的評(píng)價(jià)可細(xì)分為序列、循環(huán)、條件、變量、運(yùn)算符與數(shù)據(jù)等指標(biāo)；計(jì)算思維實(shí)踐維度的評(píng)價(jià)可細(xì)分為抽象、自動(dòng)化、算法思維、問(wèn)題分解、測(cè)試與調(diào)試、規(guī)劃與設(shè)計(jì)等指標(biāo)；計(jì)算思維觀(guān)點(diǎn)維度的評(píng)價(jià)則可以從對(duì)編程的態(tài)度、信心、自我效能感、自我表達(dá)、交流與提問(wèn)等指標(biāo)展開(kāi)。

當(dāng)前，大多數(shù)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，側(cè)重于對(duì)計(jì)算思維概念與實(shí)踐維度的評(píng)價(jià)，而對(duì)計(jì)算思維觀(guān)點(diǎn)維度的評(píng)價(jià)相對(duì)較少。[54]未來(lái)計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)，可以適當(dāng)增加對(duì)觀(guān)點(diǎn)這一維度的測(cè)量，以保證計(jì)算思維評(píng)價(jià)的完整性，從而形成一個(gè)更為全面的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，以有效測(cè)量學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力的發(fā)展。

（四）綜合評(píng)價(jià)形式，提倡混合測(cè)量

當(dāng)前，已有計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具形式較為豐富，但多數(shù)是通過(guò)收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行的量化評(píng)價(jià)。其中，對(duì)計(jì)算思維概念的評(píng)價(jià)，通常是以試題的形式來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行前測(cè)與后測(cè)，以評(píng)估學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算思維概念的理解程度；對(duì)計(jì)算思維實(shí)踐的評(píng)價(jià)，則多數(shù)以編程任務(wù)的形式進(jìn)行測(cè)量；而對(duì)計(jì)算思維觀(guān)點(diǎn)的評(píng)價(jià)，多數(shù)以量表的形式，來(lái)判斷學(xué)習(xí)者對(duì)計(jì)算思維的自我認(rèn)知情況。但計(jì)算思維的復(fù)雜性，決定了任何單一的評(píng)價(jià)工具都很難對(duì)其作出全面的評(píng)價(jià)。已有的研究也表明，尚沒(méi)有一種計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，能從計(jì)算思維概念、實(shí)踐與觀(guān)點(diǎn)三個(gè)維度有效地測(cè)量學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的發(fā)展。[55]這對(duì)計(jì)算思維工具的開(kāi)發(fā)，既是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)契機(jī)。未來(lái)，計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具的開(kāi)發(fā)，需要綜合多種工具形式，來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維進(jìn)行全面測(cè)量。即需要通過(guò)將問(wèn)題解決、編程分析、試題測(cè)量、訪(fǎng)談?dòng)^察等方法結(jié)合起來(lái)，并嵌入評(píng)價(jià)工具或評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維概念、實(shí)踐與觀(guān)點(diǎn)等維度的綜合考察。

六、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算思維評(píng)價(jià)是計(jì)算思維培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)計(jì)算思維理解的不同，其評(píng)價(jià)方式也會(huì)存在差異。單一形式的評(píng)價(jià)工具，對(duì)計(jì)算思維的評(píng)價(jià)雖然“各有所長(zhǎng)”，但很難保證評(píng)價(jià)的完整性與全面性。因此，在計(jì)算思維培養(yǎng)的過(guò)程中，教師需要根據(jù)具體的培養(yǎng)內(nèi)容，選擇適合的評(píng)價(jià)工具。我們深入分析了14 種典型的國(guó)內(nèi)外計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，對(duì)目前K-12階段計(jì)算思維評(píng)價(jià)活動(dòng)的開(kāi)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具是需要在實(shí)踐中不斷更新和完善的，不管是一線(xiàn)教師還是計(jì)算思維研究者，都可以基于試題、基于量表、基于編程任務(wù)、基于系統(tǒng)環(huán)境等不同的評(píng)價(jià)類(lèi)型，單獨(dú)使用或綜合運(yùn)用，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的發(fā)展。

考慮到國(guó)外計(jì)算思維工具開(kāi)發(fā)環(huán)境和技術(shù)規(guī)范與我國(guó)存在差異，引入的過(guò)程往往面臨較高的文化適應(yīng)成本。我國(guó)學(xué)者可以依據(jù)計(jì)算思維的理論框架，以及遵循相應(yīng)的開(kāi)發(fā)原則，來(lái)組建專(zhuān)業(yè)的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，確定科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而自主開(kāi)發(fā)本土化的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具，為推進(jìn)我國(guó)計(jì)算思維教育的發(fā)展貢獻(xiàn)智慧。