计算思维评估方法与教学实践相结合--以Scratch项目《赛车游戏》为例

计算思维评估方法与教学实践相结合 --以 Scratch项目《赛车游戏》为例

孙霞 王文志

江苏大学教师教育学院 江苏镇江 212013

作者简介：

孙霞，女，1989-， 汉族，江苏东台，江苏大学研究生在读，现代教育技术；

摘要：计算思维是与理论思维和实验思维并列的三大科学思维，在教育界影响深远。国内将计算思维列入信息技术核心素养中的一点，培养学习者并将计算思维能力作为一种普适技能被掌握，对学习者和计算思维的发展都非常重要。评估是检验实践效果的有效手段，小学阶段信息技术教学中正确评估学生的计算思维能力有助于计算思维的发展，和学生计算思维的培养。同时具体的教育情境中应用相应的评估方法效果更佳。

关键词：计算思维；评估；教学实践

1. 引言

计算思维理念一经提出在教育界引起巨大反响，国内外不少教授学者纷纷加入研究阵列，查阅知网搜索“计算思维”可得7000多条搜索记录，可见有关计算思维的文献不在少数。短短十几年人们对计算思维的研究很多，计算思维也在众多理论研究基础上从大学课堂渐渐延伸到初高中课堂乃至小学课堂中。在众多期刊论文中，多数与教学实践相关，涉及到教学模式、教学过程、教学方法等，但与教学评价相关的却寥寥无几。评价对于计算思维的发展至关重要，是培养学生计算思维能力的基础和对培养成果进行评估的重要手段，也是促进有效教学的重要途径和手段。小学信息技术课程开展时间并不久，缺乏完善可行的评价体系，一线教师缺乏研究经验。本文基于此点，通过滚雪球的方法查阅文献资料和结合教育实践，从评价方法入手，对小学信息技术Scratch学习过程中，学习者计算思维能力进行简单分析。

2. 计算思维

计算思维不是凭空出现的，它是计算机和信息时代的衍生物。2006年周以^[1](Jeannette M.Wing)教授，美国卡内基·梅隆大学(CMU)计算机科学系主任，在美国计算机权威刊物《Communications of the ACM》上，首次提出了计算思维（Computational Thinking）的概念：“计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统以及理解人类的行为，它涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动”。计算思维从根本上讲来源于数学思维和工程思维，其基础构筑在解决问题所采用的数学思维之上，又吸收了设计和评估复杂现实系统的工程思维方法，同时包含了人类行为理解等的科学思维方法。计算思维，周教授认为其应作为新世纪的普适技能，是每个学习者应该掌握的^[2]。

3. 计算思维评估

计算思维目前被纳入中小教育体系中广泛应用，一种是通过与其他学科相融合，如stem教学，一种是与信息技术课相结合，借助使用计算机，提升计算思维能力。我国已经将计算思维列为信息技术学科核心素养中的一点。评价是计算思维培养活动的重要一环，学生计算思维的学习结果得到及时监控并评估，不管是对后续计算思维的推行发展，还是学习者的后续学习安排以及教师的教学实践活动都有重要作用。但是计算思维能力是一个抽象概念，教学过程中需要结合具体的教学活动教学情境借助合不同的评估方法，才能更好地激发学生掌握并运用计算思维。

1. 主流计算思维评估方法：

1. 量表评估方法

美国国际教育技术协会（International Society for Technology in Education，简称ISTE）将计算思维划分为六个维度，即创造力、算法、批判性思维、问题解决、合作和交流技能。Korkmaz等人^[3]在相关研究成果的基础上，利用ISTE对计算思维的维度分析理论，提出了测量学生计算思维的五因子结构量表，即：创造力、合作能力、批判性思维、算法、问题解决能力。量表评估主要以问卷的形式进行，该方法评价的视角相对全面、客观，但操作起来有一定难度。

2. 试题评估法

通过试题评估学生计算思维能力的工具比较典型的是Buffum等人开发的计算思维能力测试（CTT）^[4]，共设置28道选择题，设置4个选项,只有一个正确答案，测量学生的计算思维能力发展水平。试题评估法能够通过每一题的正确率了解班级学生对知识点的把握情况，精准掌握与分析学生计算思维能力，但试题评估法同样对出题者的要求比较高。

3. 作品分析评估法

当下作品分析评估工具主要是Dr.Scratch，能够自动分析Scratch编程作品，并提供了多维度的分析评估结果，有利于针对性地提高学生的编程水平，发展计算思维能力。因为是机器自动分析，客观性较强。Dr.Scratch软件定义了7种计算思维的基本概念，分别是抽象和问题解决（Abstraction and problem decomposition ）、并行（Parallelism ）、逻辑思维（Logical thinking） 、同步（Synchronization ）、顺序控制（Flow control ）、用户交互（User Interactivity） 、数据表示（Data representation ），创作Scratch作品时能够让学生接触和理解这些概念。Dr.Scratch为每种概念设定了四个能力等级，分别是无、基础、发展、熟练，分析作品时能够根据Scratch作品对相关概念的涉及程度，给出对应的评价结果，帮助学习者了解作品的不足之处，从而进一步完善作品。教师应该帮助学生理解和掌握这些概念，达到提高学生计算思维能力、促进编程学习以及其他学科学习的目的

^[5]。

4. 访谈式评估

该方法是在课堂较常采用的方法，访谈式评估主要分为两种，一种是在教学过程中，通过提问学生，获取学习者对知识的掌握程度，以便及时调整；另一种是在学生完成某个结点性任务的时候，与学生进行交谈。学生需要对整个项目进行描述，①问题的提出：项目创建的出发点是什么，实现什么样的目标。②分析问题并问题的解决：过程中遇到哪些问题，又是如何解决的。③反思：项目还有哪些地方可以改进。计算思维是整体性的，系统性的，每一个项目都可以进一步划分。访谈式评估方法主要是评估者打分，带有一定的主观性。

2. scratch项目中评估学生计算思维

小学阶段对学生计算思维培养的课程主要体现在scratch和机器人学习部分，本论文选取scratch学习项目做具体论述。scratch课程设置在小学五年级阶段，依据皮亚杰认知发展阶段理论，五年级的学生的思维已经从具体思维向抽象逻辑思维逐步转变，计算思维属于一种科学思维，学生对这方面知识的接受属于能力范围之内。

以《赛车游戏》为例子，对学生进行计算思维评估采取的是访谈评估法和作品评估法。

（1）作品分析评估

这一步主要借助Dr.Scratch工具对学生作品进行评估，客观地将学生作品划分为四个

等级。

2. 访谈式评估

从每一个等级中选择一两个学生的作品，让其进行自评，引导学生从访谈式评估的几个

要点去说自己的作品，以计分为3分的一个作品举例：

① 问题的提出：建立赛车游戏需要哪些元素，赛车（角色），赛道（背景），赛车怎样会停止。

② 分析问题：画流程图并选择合适指令。

遇到问题--同伴讨论--解决问题：

③有哪些可以改进的地方？

访谈时，学生对整体作品进行详述，可以了解学生作品的设计思路，将问题细化成一个个小的子节点，逐步解决。遇到问题时如何分析问题解决问题的，重点是最困难部分是如何解决的，与同伴协作过程中自己充当的是什么角色，最后引导反思进一步优化作品。与借助工具评估的作品分析评估不同，访谈式评估在谈话过程中，主要从7个计算思维基本概念维度去衡量学生的计算思维能力。

4. 小结与展望

计算思维在国内尚处于发展初期阶段，教育部践行马克思主义方法论，理论与实践相结合，将其列为信息技术核心素养之一，理论指导实践，实践出真知，培养学生的计算思维能力任重道远。计算思维评估是计算思维培养的重要组成部分，它能够对国内计算思维理论的实践效果进行客观评判，具有重要诊断作用。计算思维评估的方法大致有四种，在具体的教学情境中如何灵活运用这些评估方法正确评估学生的计算思维能力，也是对教师的一大考量。

教育工作者作为计算思维践行的引导者、促进者、推行者，在培养学生计算思维的过程中首先自己要有这样的计算思维能力，给与学生半桶水，首先自己也要有一桶水。在平时的工作中要有意识的去锻炼自己这方面的能力，同时社会应该给予教育工作者更多的计算思维养成的培训机会。

参考文献：

1. [2].Wing,J.M.Computational thinking[J].Communications of the Acm,2006,49(3):33-35.

[3]Korkmaz Ö, Çakir R, Özden M Y. A validity and reliability study of the computational thinking scales(CTS) [J]. Computers in Human Behavior, 2017,(72):558-569.

[4]Román-González M, Pérez-González J, Jiménez-Fernández C. Which cognitive abilities underlie computational thinking? Criterion validity of the computational thinking test[J]. Computers in Human Behavior, 2016,(C):678-691.

[5]刘 娇,李建生.计算思维的评估方法及应用案例研究