计算思维测量维度的探讨
● 引言
计算思维（Computational Thinking，简称CT）作为信息时代的一种基本素养及21世纪解决问题的一种关键能力，受到了越来越多的关注，国内外学者对计算思维的研究都投入了大量的精力，并从不同角度对计算思维给出了自己的定义及见解，但是，计算思维的准确定义仍旧存在模糊性。[1]
由于概念的不统一，且不同研究领域的学者了解计算思维的角度不同，因而在进行计算思维培养时，产生了多种分支，这就为计算思维的培养提供了多样化的培养方式。目前，在对计算思维的研究中，如何对计算思维的培养结果进行有效的测量，是计算思维研究的薄弱点。通过不同的培养方式所得到的也许只是计算思维某一方面的能力，如何对计算思维进行测量，并且得到想要的培养效果呢？笔者建议根据计算思维不同的概念方向及每一阶段所需达到的培养目标选择合适的培养方式，最后根据培养目标来选择测量方向。
● 计算思维概述
1.计算思维概念的界定
计算思维自从2006年由周以真教授再次提出后，重新受到了极大关注。此后，九校联盟（2010）、计算机科学教师协会（The Computer Science Teachers Association）与计算机科学教师协会（Computer Science Teachers Association 2011）、Aho（2012）、英国计算机协会的计算机学院分部（the Computing at School subdivision of the British Computer Society 2015）、国际教育技术协会（International Society for Technology in Education 2015， 2016）、高中信息技术课程标准（2017）等都对计算思维进行了界定。通过整合与分析，张立国教授[2]提出了计算思维概念的五种归纳：问题解决说、系统说、过程说、活动及方法说、工具说。把计算思维概念进行分类，可以指导我们如何去运用计算思维。
例如，参照周以真教授提出的计算思维定义（计算思维就是运用计算机科学的思维方式及基础概念进行问题解答和系统设计，像计算机科学家一样思考问题、理解问题、解决问题等一系列涵盖计算机科学的思维活动）[3]，以及我国高中信息技术课程标准中对计算思维的定义（个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动）[4]，从中可以提取出关键词思维方式以及思维活动，因而我们可以把它归类于活动及方法说，把计算思维界定为一种思维上的表现。在明确我们所理解的计算思维是什么以后，则可以根据培养目标选择适宜不同阶段的计算思维的培养方式，及采用的计算思维测量方向，最后可以通过一段时间的培养后再次测试学习者的计算思维。计算思维的概念界定、培养目标、培养方式以及计算思维测量如下图所示。
2.不同阶段的计算思维培养目标及培养方式
对计算思维的培养，主要涉及学前教育阶段的培养、中小学教育阶段的培养、高等教育阶段的培养。[5]
计算思维测量维度分析图
在学前阶段，主要通过对计算思维的培养，发展学生的智力、语言、社会性、创造力，鼓励儿童的学习、创新与探究性。[6-7]计算思维对儿童而言起到一种启蒙的作用，通过文献分析发现，在儿童阶段目前多采用基于游戏、教育产品辅助的形式，即通过针对学前儿童所开发的一系列教育产品，包括APP及机器人等进行计算思维培养。在中小学阶段，中学和小学又有细微的差别，但两者的培养目标都是为了培养学生利用计算思维解决实际问题，把计算思维视为一种技能。[8-10]在小学阶段多采用游戏化和可视化的方法进行培养；在中学阶段普遍将计算思维融入某一课程（通常为信息技术课程或者是程序设计课程），与特定教学方法结合（如任务驱动法、合作学习法、基于问题的学习法等），改变原有的教学设计和教学活动，从而培养学习者的计算思维。在高等教育阶段主要是为了培养学生的计算思维能力[11]，多采用计算工具辅助、游戏化教学形式，也与课程结合共同培养计算思维。
● 计算思维的测量维度
目前，有关计算思维的测量可以从技能与能力两个维度考虑。[12]
1.计算思维的技能测量
大多数教师和教育研究者都认为计算思维是一种技能而不是特定的知识集合。但是目前在对计算思维的技能的组成以及评价指标的可靠性的认识上还未达成一致。因而对技能的测量也提出了多种方式。技能是一种随实践积累获得的能力，而不是事实或信息的知识。大多数推荐的评估计算思维的方法都假定知识的主体是技能培养的关键驱动因素，因此，有的测试只是测量了学生的知识水平而忽视了对能
力或情感的测量。但是知识并不能代表其能力，有的人知道但并不代表能做出某样东西，有的人能做出某样东西但他并不一定能清楚地表达出其中的原理。正如哲学家迈克尔波兰尼对显性知识和隐性知识的探讨，他说：“我们知道的比我们能说的多。”而每一项技能都是隐性知识的表现，人们只有通过参与和练习才能学会一种技能。
在对技能的测试上，Stuart和Hubert Dreyfus兄弟在20世纪80年代提出了最著名也是最有用的模型之一——Dreyfus技能发展模型。这个模型把各领域的实践者分为六个阶段：初学者、高级初学者、胜任、熟练、专家和大师。一个人的进步需要时间、实践和经验。作为一个初学者，从基于规则的行为转变为完全具体化、直觉和改变游戏规则的行为，需要针对不同技能水平的计算思维的指导方针（策略/方法）来支持技能测试。
其次，CAS和K12CS组织开发了用于定义计算思维的框架，以算法、编程、数据、硬件、通信和技术等各种轨迹来合成复杂的学习目标。这些知识获得过程与技能获取过程不同于Dreyfus模型。其提出七种实践，其中识别和定义计算问题、形成并运用抽象、创造计算产品、测试与改善计算产品与设计计算能力直接相关，在相关机构给出的框架上开发出相关的测量标准，从而达到对计算思维的技能测量。
2015年ISTE把计算思维定义为创造力、算法思维、批判性思维、解决问题、合作性思维和沟通技巧的共同体现，并认为这五种技能为计算思维所包含的基本技能，从而设计了一个计算思维测量表来测量学习者的计算思维。
2.计算思维的能力测量
在高等教育中更加注重对学习者计算思维能力的培养，同时，与教育机构相比，企业也更注重对能力的测量。通过技术评估能力的想法在教育中是很常见的。例如，在体育、音乐、戏剧和语言部门，学生为了获取相应的角色从而需要进行不同职位的试镜，以此来证明自己是否有能力胜任这一职位。这同时也是企业对员工选拔的关键，如果申请人未能证明有能力解决企业提出的感兴趣的问题，就不会被雇用。能力更重要的是体现在学习者是否能够处理解决好具体的某件事，因此，对于能力的测试，可以从设计完整的产品或作品，并对其进行分析的角度出发，去构建测量方法及标准。此外，在现代科学心理学的基础上，把能力分为稳定个性心理特征的能力与学习结果能力，在学习结果能力中有广义及狭义之分，狭义能力仅指技能。[13]因而从一定角度而言，我们可以认为能力是大于技能的，因此，在发展能力测量方式时，可以基于技能的测量进行探讨。
● 总结
通过对计算思维概念的梳理，为其选择五种界定形式，并根据其概念的界定对每个阶段的学习者确定培养目标，以培养目标为基准，介绍了各阶段目前使用得较为广泛的培养方式，并以此选择计算思维测量的方向。本文认为计算思维的测量可分为技能测量与能力测量两个维度，但针对学校教育，对技能方面的研究较多，并且对技能的测量提供了可参考的模型。在能力测量方面，还比较欠缺，有待研究。
[1][9][12]Denning PJ.Remaining trouble spots with computational thinking[J].Communications of the ACM，2017，60（6）：33-39.
[2]张立国，王国华.计算思维：信息技术学科核心素养培养的核心议题[J].电化教育研究，2018，39（5）：115-121.
[3]J.M.Wing.Computational Thinking[J].Communication of the ACM, 2006,49（3）：33-35.
[4]中华人民共和国教育部制定.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[5]陈鹏,黄荣怀,梁跃,等.如何培养计算思维——基于2006-2016年研究文献及最新国际会议论文[J].现代远程教育研究,2018(1):98-112.
[6]张炳林,王程程.国外学前教育信息化发展与启示[J].电化教育研究,2014,35(10):29-35.
[7]ISTE & CSTA(2011b).Computational Thinking Teaching in K- 12 Education: Teacher Resources (Second Edition)(2011) [DB/OL].[2018-06-20].http://www.csta.acm.org/Curriculum/sub/CurriFiles/CSTA_K-12_CSS.pdf.
[8]刘向永，周以真，王荣良，等.计算思维改变信息技术课程[J].中国信息技术教育，2013（6）：5-12.
[10]Mannila,L.,Dagiene,V.,& Demo，B.et al.(2014).ComputationalThinkinginK-9Education[C].Iticse-Wgr.2014：1-29.
[11]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010（9）：5-9.
[13]吴红耘,皮连生.心理学中的能力、知识和技能概念的演变及其教学含义[J].课程·教材·教法，2011，31(11)：108-112.
