计算思维评价的新途径

在数字化转型逐渐为传统产业、生活注入新动能的背景下,人工智能进一步发挥其赋能性作用,从产业结构、单个场景、单点应用转向教育领域、综合场景、深度赋能的新局面。计算思维作为人工智能时代智慧型人才的必备素质,近年来在各国政策和决策报告中屡被提及并强调。在推动计算思维教育发展的过程中,计算思维评价的作用非常重要,它既是计算思维培养的重要环节,也是验证培养成效的重要依据。以下将简介以能力导向的计算思维评价新途径微认证的部分要点。

微认证与计算思维

1.微认证

2007年,伊娃·贝克(Eva Baker)建议美国教育研究协会将教育评估形式改为对资质的认证,呼吁重视真正的成就而非考试成绩,提出认证可个性化选择并可与他人分享。这一评价理念随后以微认证的形式发展起来。微认证是对学习者正式或非正式学习任务及能力的证明和展示,不受时间、地点、方式甚至认证机构的条件限制。由于微认证结果常以徽章形式呈现,因此它也被称为数字徽章、开放徽章、教育徽章等。微认证一般包括认证内容、认证标准、表现证据、学习凭证等结构化要素,学习者获取微认证的步骤可细化为选择、学习、收集、提交、评估和获得认可。

2.计算思维的微认证

作为问题解决的复合思维和能力,计算思维具有复杂的内容结构与多种核心要素。将计算思维的内容分解,有助于增强评价的针对性和可操作性。例如,人文艺术科学技术合作联盟(Humanities, Arts, Science, and Technology Alliance and Collaboratory, HASTAC)开发的面向K-12学习者的徽章系统就包含了计算机科学领域的微认证,北京某中学在物联网创客活动中也引入了数字徽章的评价机制。计算思维的微认证可从四个功能出发进行设计,包括认识学习、评估学习、激励学习和研究学习。

  • 认识学习

要对计算思维进行多元分解,科学拟定微认证的“水平表现”和“评价标准”,允许学习者自由选择,并在证明相关成就时提供对应的学习数据或证据

  • 评估学习

评估要有等级之分,评估准则要明确可执行,提倡多种评价主体参与,通过在线电子档案等方式收集数据并进行综合计算

  • 激励学习

要创建学习者喜爱的徽章样式并赋予徽章的外部价值,提供平台展示学习者的学习成就,还可创建合理的竞争机制和奖励机制来激励学习者。

  • 研究学习

不同环境下的学习成果都可获得徽章,要围绕微认证创建完整的学习生态系统

计算思维分解与子能力构建

1.计算思维分解

研究利用国内外使用频率较高的14个权威定义提及的计算思维构成要素进行词频统计,由构成要素拟定子能力。并确定了计算思维的五个关键子能力,分别是抽象建模、算法设计、自动化、问题分解与问题迁移。将其与问题识别子能力整合后构成解决问题的完整过程如下图所示:

问题解决视角下的计算思维子能力分布

2. 计算思维六项子能力构建

研究通过问卷调查和访谈的形式,调查上述专家对六项子能力的认同程度。60位学者和教师参与了调查,结果表明这六项子能力纳入计算思维微认证范畴的适当性得到了较高认可。最终,研究形成了计算思维六项子能力的名称包装和含义细化。具体如下图所示:

计算思维微认证实践

以七年级的 Scratch 选修课(正式学习情 境) 学生为对象开展计算思维认证实践,共 30 名学生参与( 男生 25 人,女生 5 人),另有11 名八年级学生(男生 9 人,女生 2 人) ( 非正式学习情境) 不参加课程学习,而是根据任务指南的要求直接提交认证材料。研究提供了八项微认证供学生自主选择,要求至少需要拟定四项能力作为最终目标。根据下图开展学生计算思维子能力微认证。

研究按照组合考察与分维度评价的原则建立以下能力打分参考表,以维度为单位计算得分与总分之间的比例,并在此基础上评定相应的微认证能力等级。

最终,计算思维微认证评测实践得到了以下认证结果:

随着人工智能的推进,计算思维教育的重要性日益突显。然而,相对于计算思维培养内容和教学方式的研究进展,计算思维测评研究还远远不够。该研究提出借助微认证解决当前计算思维评价发展的困境,对计算思维分解为六个子能力,并探讨、验证了计算思维微认证的实现过程,证明了其可行性和有效性。尽管评价标准和方法仍存在较多的不确定,但计算思维微认证的应用可作为一条实现途径,丰富现有的实践手段

参考文献

郁晓华,王美玲,程佳敏,邱振华.计算思维评价的新途径:微认证[J].开放教育研究,2022,28(01)

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