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支持我国信息技术课程评价体系构建的计算思维描述框架设计

来源:用户上传      作者:冯友梅 王珊 王昕怡 周彤彤

   [摘 要] 信息技术课程计算思维评价体系的构建需要以系统的评价目标体系为基础,但此评价目标体系很难形成。直接原因为:作为评价目标确定的重要依据,既有计算思维描述框架中“过程”维度的要素不能进行多层粒度细化。深层原因则为:认知心理学对“思维过程”与“思维内容”的人为割裂。鉴于此,为从根本上突破计算思维评价困境,文章以“知识与思维内在统一”为基本立场,将“计算思维过程”与“计算思维内容”还原为完整的动态计算思维,在此基础上寻找与动态计算思维内在一致的静态知识结构。经过层层剥离、转换,最终形成包含“计算概念”与“计算策略”两个维度的计算思维二维描述框架。该描述框架中各维度的要素集合亦是具有信息技术学科本质特征的核心知识集,其不仅可以支持从宏观到微观的多层计算思维评价目标体系以及评价体系的构建,而且可以为信息技术课程“单元群―单元―课”整体教学设计提供必要抓手。
   [关键词] 计算思维; 计算策略; 描述框架; 信息技术课程; 评价体系
   [中图分类号] G434 [文献标志码] A
   [作者简介] 冯友梅(1983―),女,河北香河人。讲师,博士,主要从事信息技术课程与教学、基于清晰图形语义的思维可视化研究。E-mail:youmeifeng2008@163.com。
  一、引 言
   作为信息技术课程的重要学科核心素养,计算思维的评价问题备受关注。经过上一轮基础教育课程改革的洗礼,发展性评价的理念已深入人心。以促进学生发展为旨归,我国K-12阶段信息技术课程的计算思维评价便不能仅是长时间学习结束后的粗粒度的水平测量,而应是由细粒度的微观评价、中粒度的中观评价以及粗粒度的宏观评价共同构成评价体系。其中,系统设计的细粒度微观评价尤为重要。@然,此计算思维评价体系在我国尚未形成。事实上,虽然国际范围内对计算思维的评价问题关注已久,且已形成大量评价方案及案例,但评价普遍聚焦宏观层面,与“体系”相距甚远。
   众所周知,计算思维描述框架(Computational Thinking Framework)是抽象的计算思维定义与具体评价实践之间的桥梁,是评价设计的重要指导和依据。故本文认为,计算思维评价难成“体系”,极有可能根源于计算思维描述框架。基于此,本文系统梳理既有计算思维描述框架,深入分析其存在的问题及原因,在此基础上构建可支持K-12阶段信息技术课程计算思维评价体系设计的计算思维描述框架。
  二、既有计算思维描述框架存在的问题及归因
   (一)既有计算思维描述框架梳理
   目前国际范围内有较高影响力和认同度的当属博南与雷斯尼克(Karen Brennan & Mitchel Resnick)于2012年提出的计算思维描述框架(下文简称“博南框架”),该框架聚焦编程领域,包含计算概念、计算实践及计算观念三个维度[1]。其中,计算概念指从事编程实践时所涉及的基本概念,包括“序列”“循环”“事件”“并行”“条件”“操作符”“数据”;计算实践指基于计算概念发展的、存在于但不限于编程领域的实践,包括“增量与迭代”“测试与调试”“重用与重组”“抽象与模块化”;计算观念则指在计算实践过程中逐渐形成的对自身、自身与他人的关系以及周遭技术世界的基本观念,包括“表达”“连接”“质疑”[1]。考虑计算概念、计算实践两维度与我国信息技术课程对计算思维的内涵及外延的界定较为契合,故本文仅就这两个维度展开深入探讨①。如果从过程视角审视,那么计算概念便可看作计算思维运转过程中被调动、利用的“资源”,计算实践则指向运转过程本身。正如该框架的设计者所言,“计算实践聚焦思维与学习的过程,它指向学生如何学习,而非学到了什么”[1]。较之计算概念,计算实践显然是计算思维更为核心的构成要素。
   与仅面向过程的操作性定义(单维度框架),如“抽象、分解、算法思维、概括和模式化、评价、逻辑思维”[2],“界定问题、抽象特征、建立模型、形成问题解决方案、总结迁移”[3]等相比,博南框架对计算思维进行了更为细致的要素切分,对于实践而言也更具操作性,因此,一经推出便吸引了众多研究者和实践者的关注,近年来国际范围内亦不断出现各种改良版本。例如:钟柏昌等在保持博南框架基本结构(三维结构)不变的前提下,对各维度要素做了细微调整,具体为:在计算概念维度增加了“对象”“指令”两个要素;将计算实践维度的四个要素调整为五个,分别为“规划与设计”“抽象与建模”“模块化与重用”“迭代与优化”“测试与调试”;计算观念维度也从三个要素被调整为四个要素[4]。Grover和Pea 则将三维结构调整为两维结构――计算概念和计算实践,且与博南框架中计算概念维度仅面向编程领域不同,该框架中计算概念面向更广泛的计算实践领域,要素包括“算法和算法思维”“模式和模式识别”“自动化”等;计算实践维度则与博南框架大体一致,包含“问题分解”“测试与调试”“迭代细化”等[5]。
   其他改良版本不再一一列举。总体来看,虽然在维度或维度包含的要素等方面存在差异,但博南框架的一个重要特征――各维度的基本指向,却被各改良版本所继承,即在各改良版本中,计算概念均指向计算思维运转过程中被调动、利用的“资源”,计算实践则指向动态运转过程本身。本文将博南框架及其改良版本统称为“博南风格计算思维描述框架”(简称“博南风格框架”)。
   (二)博南风格框架的问题分析
   国际范围内关于思维的研究由来已久,研究者一般将思维过程(形式)和思维材料(内容)作为思维的两个重要组成部分。其中,思维材料即是知识,思维过程则是对知识的加工、利用或调动过程,包括“分析”“综合”“分类”等,思维水平由思维过程水平和思维材料(知识)水平共同决定[6]。可见,博南风格框架中关于计算概念和计算实践的界定与既有思维研究的观点一致。以其为指导,计算概念维度的评价实质上就是知识评价。知识评价多年来一直是K-12阶段教学评价的主要内容,基本思路为:对作为学科教学内容的知识进行分层,使知识粒度细化至课堂级别,最终形成学段、学期、单元、课堂四个层面的粒度不断细化的知识金字塔结构,此知识分层结构与布鲁姆教育目标分类体系(或修订版)相结合,便可形成不同层面的评价目标体系,进而支持系统评价体系的构建。事实上,计算概念维度已经形成的评价体系,如FACT's Systems of Assessments等[7]便是按照以上思路形成的。而依照该思路之所以可形成系统的、可具体到课堂层面的评价体系,关键在于评价实践者可将计算概念维度粒度较大的要素(知识)进行多层切分细化。

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