中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展何以可能基于對2018計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)國際測評的多層次分析

摘要：國際教育成就評價協(xié)會于2015-2020年開展了第二輪計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)國際測評-2018中學(xué)生計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)國際測評。與首輪測評相比，此次增加了中學(xué)生計(jì)算思維的測評。該文的研究目的在于對中學(xué)生計(jì)算思維測評框架及結(jié)果等數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次分析，把握中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的多層次影響因素，以此為構(gòu)建我國中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的多層次協(xié)同機(jī)制提供實(shí)證依據(jù)與國際參考。該研究運(yùn)用多層次分析法，基于貝磊和托馬斯立方體，從地理/地域（國家、學(xué)校、學(xué)生個體）、非地域性人口統(tǒng)計(jì)群體（性別）、教育和社會方面的元素（家庭背景）三個維度多個層次出發(fā)構(gòu)建了分析框架一多層次立體分析框架。研究發(fā)現(xiàn)，中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展與地理/地域、非地域性人口統(tǒng)計(jì)群體、教育和社會方面的元素有顯著相關(guān)，并提出構(gòu)建多層次協(xié)同機(jī)制能有效促進(jìn)我國中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中學(xué)生;計(jì)算思維;多層次協(xié)同機(jī)制;多層次分析

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

2019年11月5日，國際教育成就評價協(xié)會（InternationalAssociationfortheEvaluationofEducationalAchievement，IEA）發(fā)布了2018中學(xué)生計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)國際測評（IntermationalComputerandInformationLiteracyStudy2018，ICILS2018）結(jié)果”。此次測評為期5年（2015-2020年），是2010-2014年首輪中學(xué)生計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)國際測評（IntermationalComputerandInformationLiteracyStudy2018，ICILS2013）之后的第二輪國際測評。

與ICILS2013相比，ICILS2018的創(chuàng)新之處在于，在對8年級中學(xué)生的計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)（ComputerandInformationLiteracy，CIl）進(jìn)行測評的基礎(chǔ)上，首次對8年級中學(xué)生的計(jì)算思維（ComputationalThinking，CT）進(jìn)行了大規(guī)模國際測評。作為全球首個測評中學(xué)生計(jì)算思維的國際組織，IEA為世界各國深入理解計(jì)算思維、把握中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展?fàn)顩r、明確中學(xué)生計(jì)算思維影響因素等提供了科學(xué)有效的途徑與工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，8個國家和1個地區(qū)參與了計(jì)算思維測評，分別為丹麥、芬蘭、法國、德國、韓國、盧森堡、葡萄牙、美國以及德國北萊茵一威斯特伐利亞州。

從國際范圍來看，計(jì)算思維日益受到各國際組織與各國的關(guān)注。2014年，以色列、新西蘭、澳大利亞、丹麥以及德國，將計(jì)算思維培養(yǎng)的相關(guān)課程納入到高中計(jì)算機(jī)科學(xué)的課程大綱中。同年4月，新加坡政府推動Code@SG運(yùn)動，旨在發(fā)展全民計(jì)算思維*。2016年，經(jīng)合組織（OrganisationforEconomicCooperationandDevelopment，OECD）對計(jì)算科學(xué)及計(jì)算思維與課程的整合給予了高度關(guān)注，并對瑞典及西班牙的案例進(jìn)行了分析5）。此外，OECD還計(jì)劃將計(jì)算思維納人國際學(xué)生評估項(xiàng)目（TheProgramforInternationalStudentAssessment，PISA）中。美國啟動的“人人享有計(jì)算機(jī)科學(xué)”計(jì)劃（ComputerScienceforAllinitiative），關(guān)注通過教師教育以及教學(xué)材料為所有學(xué)生形成計(jì)算思維技能以解決復(fù)雜問題提供機(jī)會。芬蘭在新課程中也強(qiáng)調(diào)了數(shù)字能力等計(jì)算思維相關(guān)能力的培養(yǎng)問題。歐盟委員會要求各成員國把計(jì)算思維與計(jì)算科學(xué)整合進(jìn)人義務(wù)教育以”。2018年11月，國際教育技術(shù)協(xié)會（TheInternationalSocietyforTechnologyinEducation，ISTE）在學(xué)生教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中明確將計(jì)算思維作為K-12學(xué)習(xí)者必不可少的技能之一。

與此同時，我國也開始關(guān)注學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)與發(fā)展問題。2010年，C9高校聯(lián)盟開始強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維能力。2017年，教育部指出要通過計(jì)算機(jī)教育促進(jìn)中小學(xué)生的信息意識和計(jì)算思維的發(fā)展凹。2018年1月，我國教育部印發(fā)了《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》，“信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任”等4大信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)也逐漸進(jìn)入人們的視野。經(jīng)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)前學(xué)界對學(xué)生計(jì)算思維的探討主要集中在定義、內(nèi)涵、測評工具開發(fā)、國際進(jìn)展等議題領(lǐng)域，對學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的影響因素及支持性機(jī)制的探討較少。而ICILS2018開展的首次中學(xué)生計(jì)算思維國際測評能為我國把握中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展影響因素，以此構(gòu)建中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的多層次協(xié)同機(jī)制，為其在數(shù)據(jù)世界中學(xué)習(xí)、工作與生活做好準(zhǔn)備提供支持。因此，開展本研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與時代價值。

二、研究設(shè)計(jì)

（一）核心概念界定

在ICILS2018中，計(jì)算思維被認(rèn)為是一種在計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)設(shè)備上編程時所使用的思維。這種思維主要關(guān)注的是抽象化、算法化及自動化的過程！凹。在IEA看來，計(jì)算機(jī)與信息素養(yǎng)、計(jì)算思維都是信息素養(yǎng)的重要組成部分，二者之間是互補(bǔ)的關(guān)系2。

計(jì)算思維指個體識別適合用公式計(jì)算的真實(shí)世界問題的各個方面，為解決這些問題而評估和形成算法解決方案，并確保解決方案能夠用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的能力。從結(jié)構(gòu)上來說，計(jì)算思維包括思維層面的概念化問題（ConceptualizingProblems）與實(shí)踐層面的操作化解決方案（OperationalizingSolutions）。

1.概念化問題

指依據(jù)算法或系統(tǒng)思維對問題進(jìn)行建構(gòu)以助力問題解決方案的形成，包括知道并理解數(shù)據(jù)系統(tǒng)、用公式表達(dá)并分析問題、收集與呈現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)！"4。

（1）知道并理解數(shù)據(jù)系統(tǒng)。指個體通過觀察系統(tǒng)內(nèi)各組成要素的互動關(guān)系以確認(rèn)和描述系統(tǒng)特性的能力。在理論上，個體能夠描述系統(tǒng)中支配行動與時間的相關(guān)規(guī)則與制約要素，或者能夠通過觀察錯誤產(chǎn)生的條件提出某程序無法良好運(yùn)作的原因預(yù)測。以“學(xué)生設(shè)計(jì)游戲”為例，這意味著學(xué)生在設(shè)計(jì)游戲之前，需要理解游戲的初始設(shè)置、游戲程序成功運(yùn)作的條件、各項(xiàng)游戲允許行為的參數(shù)等內(nèi)容。在實(shí)踐中，個體能夠?qū)\(yùn)作的系統(tǒng)予以監(jiān)控，能夠運(yùn)用相關(guān)工具（例如樹形圖、流程表等）描述該系統(tǒng)，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)某操作過程的結(jié)果進(jìn)行觀察與描述。同樣以“學(xué)生設(shè)計(jì)游戲”為例，學(xué)生能開始游戲設(shè)計(jì)并對游戲程序進(jìn)行調(diào)試。例如根據(jù)游戲規(guī)則與條件監(jiān)測游戲玩家的行動及行動的后果，以此發(fā)現(xiàn)游戲程序可能存在的問題，包括無解或模糊的游戲情境，進(jìn)而據(jù)此對游戲參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。

（2）用公式表達(dá)并分析問題。指把問題分解成更小的、易掌握的小問題，運(yùn)用計(jì)算機(jī)或其它數(shù)據(jù)設(shè)備形成一個計(jì)算解決方案，把已有經(jīng)驗(yàn)與新問題聯(lián)系起來，以建立一個把大問題分解為小問題的概念框架。

（3）收集與呈現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)。指能用于分析的數(shù)據(jù)的高效獲取、組織與呈現(xiàn)，以為問題的解決提供有效的判斷。

2.操作化解決方案

指通過創(chuàng)造、操作并評估基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)分析真實(shí)世界問題的過程，包括對真實(shí)世界問題算法解決方案的規(guī)劃、實(shí)施、測試及評估等重復(fù)、迭代性環(huán)節(jié)，由規(guī)劃與評估解決方案、開發(fā)算法、程序及界面組成。

（1）規(guī)劃與評估解決方案。規(guī)劃指構(gòu)建系統(tǒng)參數(shù)的過程，包括根據(jù)用戶的需求和預(yù)期的結(jié)果開發(fā)功能規(guī)范與功能要求。評估解決方案指根據(jù)已有標(biāo)準(zhǔn)與效用模型對計(jì)算性人工物（包括算法、編碼、程序、用戶界面設(shè)計(jì)、系統(tǒng)等）的質(zhì)量進(jìn)行批判性判斷。

（2）開發(fā)算法、程序及界面。開發(fā)算法、程序主要關(guān)注通過開發(fā)算法（及編碼）解決問題所依據(jù)的邏輯推理能力。主要包括開發(fā)或操作某算法（系統(tǒng)性描述完成某任務(wù)所需的步驟或規(guī)則）、使算法自動化等內(nèi)容。開發(fā)界面關(guān)涉程序用戶與系統(tǒng)之間的互動，主要指在某程序應(yīng)用中開發(fā)用戶界面相關(guān)內(nèi)容，包括設(shè)置為用戶信息輸人提供動態(tài)交互反饋的技術(shù)參數(shù)等。

（二）分析框架

為了獲得對教育現(xiàn)象更為完整和深人的理解，香港大學(xué)馬克·貝磊（MarkBray）教授及美國加州福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校R，莫里。托馬斯（Thomas，R.Marray）教授開始反思單一層次分析框架的缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提出了多層次比較分析框架（以下簡稱貝磊和托馬斯立方體）。貝磊和托馬斯于1995年發(fā)表的標(biāo)志性論文——《教育研究的比較層次：來自文獻(xiàn)的不同觀點(diǎn)以及多層次分析的價值》（LevelsofComparisoninEducationalStudies：DifferentInsightsfomDifferentLiteraturesandtheValueofMultilevelAnalysis）首次構(gòu)建了貝磊和托馬斯立方體。該立方體由三個分析維度構(gòu)成（如圖1所示）"。分別為地理/地域維度、非地域性的人口統(tǒng)計(jì)群體維度、教育和社會方面的元素維度。在貝磊和托馬斯立方體中，地理/地域維度包括以下層次：世界區(qū)域/大洲、國家、州/省、地區(qū)、學(xué)校、課堂及個體;非地域性的人口統(tǒng)計(jì)群體維度由以下層次組成：種族、年齡、宗教、性別群體及全部人口;教育和社會方面的元素維度包括以下層次：課程、教學(xué)方法、財(cái)政、管理結(jié)構(gòu)、政治變化及勞動力市場等。

由于中學(xué)生計(jì)算思維生成與發(fā)展的影響因素是復(fù)雜的、多樣的，涉及國家、學(xué)校、個體等多個層面，也關(guān)涉學(xué)生的性別、家庭背景等變量，因此，運(yùn)用傳統(tǒng)的單一層次分析框架（指以單一層次的國家、學(xué)?；?qū)W生個體為分析單位構(gòu)建的分析框架）進(jìn)行分析存在一定的局限性，主要表現(xiàn)為難以系統(tǒng)把握中學(xué)生計(jì)算思維生成與發(fā)展的整體、多元、多層次影響要素。由于各國教育的差異，多國教育比較更是加深了研究的復(fù)雜性。以貝磊和托馬斯立方體為基礎(chǔ)，本研究從多層次視角出發(fā)，構(gòu)建了中學(xué)生計(jì)算思維生成與發(fā)展的多層次分析模型，以超越單一層次分析框架解釋性的局限性與片面性，達(dá)成對中學(xué)生計(jì)算思維生成與發(fā)展的更為完整和深人的理解。

結(jié)合ICILS2018評估框架，本研究構(gòu)建了中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的分析框架——多層次立體分析框架。該框架由三個維度組成：地理/地域、非地域性的人口統(tǒng)計(jì)群體、教育和社會方面的元素。地理/地域維度由國家、學(xué)校、個體層次組成;非地域性的人口統(tǒng)計(jì)群體維度由性別層次組成;教育和社會方面的元素維度由父母職業(yè)、家庭社會經(jīng)濟(jì)地位等層次組成。

（三）研究問題

運(yùn)用中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展多層次立體分析框架，結(jié)合ICILS2018調(diào)查結(jié)果，提出如下幾個研究問題。

1.在地理/地域維度，國家、學(xué)校、個體等層次變量與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展是否存在顯著相關(guān)關(guān)系？

2.在非地理/地域的人口統(tǒng)計(jì)群體維度，中學(xué)生的性別等變量與其計(jì)算思維的發(fā)展是否存在顯著相關(guān)關(guān)系？

3.在教育和社會方面的元素維度，父母職業(yè)、家庭社會經(jīng)濟(jì)地位等變量與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展是否存在顯著相關(guān)關(guān)系？

三、研究結(jié)果

（一）地理/地域維度與中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的關(guān)系

1.國家層次

（1）各國之間中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展?fàn)顩r存在較大差異

參與測評的8個國家和1個地區(qū)的中學(xué)生在計(jì)算思維方面所得的平均分為460-536分。以500分為標(biāo)準(zhǔn)平均分，得分在標(biāo)準(zhǔn)平均分以上的國家有：韓國（536分）、丹麥（527分）、芬蘭（508分）、法國（501分）;得分在500分以下的有：德國（486分）、葡萄牙（482分）、盧森堡（460分）、美國（498分）以及德國的北萊茵一威斯特伐利亞州（485分）。

參評的9個國家和地區(qū)中僅有4個國家超過了500分，有5個國家和地區(qū)在平均分以下，超過半數(shù)的國家和地區(qū)中學(xué)生得分在平均分以下，約四分之一的學(xué)生得分在459以下，表明當(dāng)前參評國家及地區(qū)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r不太理想。從得分差距來看，國家之間最高平均分與最低平均分之間的差距為76分。從州別上來說，得分最高的國家來自亞洲（韓國），得分最低的國家來自歐洲（盧森堡），得分低于500分的國家來自歐洲（盧森堡、德國、葡萄牙）和美洲（美國）。

（2）各國內(nèi)部中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展?fàn)顩r存在較大差異

各國內(nèi)部中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r所存在的差異更為明顯，平均分差達(dá)到了320分。該指標(biāo)通過計(jì)算各國表現(xiàn)為前5%與表現(xiàn)為后5%的學(xué)生平均得分的差距而來，各國這一得分集中在266-370分。按照得分差異由低到高排列，葡萄牙最低，為266分;其次為丹麥（276分）、盧森堡（296分）、法國（304分）、德國北萊茵一威斯特伐利亞州（313分）、芬蘭（321分）、德國（344分）、美國（355分）以及韓國（370分）。

有4個國家的平均得分差異超過了平均分差（320分），有5個國家和地區(qū)低于平均分差。這一指標(biāo)得分越高，則中學(xué)生計(jì)算思維得分的離散程度越大，學(xué)生群體之間的水平差距也就更顯著，兩極分化的現(xiàn)象也更顯著，凸顯出教育質(zhì)量與教育公平問題。韓國的發(fā)展?fàn)顩r最不均衡，學(xué)生群體之間的得分差距最大，學(xué)生群體在計(jì)算思維發(fā)展方面的分化現(xiàn)象也最為嚴(yán)重;其次為美國、德國及芬蘭。

（3）各國中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展?fàn)顩r與其信息化發(fā)展水平有中度相關(guān)

在ICILS2018中，各國中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展?fàn)顩r與各國信息化發(fā)展水平之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)（PearsonsCorrelationCoefficient）為0.43。各國信息化發(fā)展水平用信息化發(fā)展指數(shù)（ICTDevelopmentIndex，IDI）為指標(biāo)。該指數(shù)由國際電信聯(lián)盟（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）于2007年提出，主要用于描述各國信息社會進(jìn)程，包含網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和獲取信息通信技術(shù)的水平、社會使用通信技術(shù)的水平及高效率使用信息通訊技術(shù)所帶來的結(jié)果等內(nèi)容。相關(guān)系數(shù)為0.43表明二者之間存在中度正相關(guān)關(guān)系。因此，各國中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r受各國國家層面信息化發(fā)展水平影響，通過提升各國信息化發(fā)展指數(shù)，能夠在一定程度上改善各國中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r。

2.學(xué)校層次

學(xué)校層次的觀測指標(biāo)包括學(xué)校的社會經(jīng)濟(jì)背景、學(xué)校擁有的信息通訊技術(shù)資源、學(xué)校的相關(guān)規(guī)章制度等。以上指標(biāo)均與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展存在顯著相關(guān)。

首先，學(xué)校所擁有的社會經(jīng)濟(jì)背景及所處的社會經(jīng)濟(jì)地位能顯著預(yù)測中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r。即學(xué)校所處的社區(qū)、所擁有的計(jì)算思維教育可支配資源（如課程、教師等）、就讀學(xué)生的學(xué)業(yè)成就水平、就讀學(xué)生的家庭背景等社會經(jīng)濟(jì)地位指標(biāo)越好，則學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r越理想。

其次，學(xué)校擁有的信息通訊技術(shù)資源與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r有顯著正向影響。包括學(xué)校的信息通訊技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施、可提供的技術(shù)支持途徑、可尋求的專家指導(dǎo)等內(nèi)容。

第三，學(xué)校的相關(guān)規(guī)章制度也會對中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展產(chǎn)生影響。例如，學(xué)校對教師在課堂上使用信息通訊技術(shù)的規(guī)定、對教師信息素養(yǎng)等專業(yè)發(fā)展的支持等規(guī)章制度均會影響到教師對待信息通訊技術(shù)的態(tài)度、能力、行為表現(xiàn)及重視程度，進(jìn)而影響中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r。

3.個體層次

學(xué)生個體層次的觀測指標(biāo)主要有使用的語言、計(jì)算機(jī)使用年限、自我效能感（ICTSelf-efficacy）等。以上指標(biāo)均與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r存在顯著相關(guān)關(guān)系。

在使用的語言方面，主要指測評所用語言（各國官方語言）與學(xué)生在家使用的語言是否一致。語言一致的學(xué)生得分要顯著高于語言不一致的學(xué)生。前者比后者平均高47分，最低的為芬蘭（38分），最高的為法國（64分）。

在計(jì)算機(jī)使用年限方面，擁有5年及以上經(jīng)歷的中學(xué)生得分要顯著高于5年以下的學(xué)生。其中，前者比后者得分平均高23分，最低的為法國（8分），最高的為韓國（50分）。

在自我效能感方面，中學(xué)生的計(jì)算思維與其自我效能感有顯著相關(guān)，其相關(guān)性系數(shù)為0.26。通過提升中學(xué)生的自我效能感能在一定程度上提升其計(jì)算思維。

（二）非地理/地域的人口統(tǒng)計(jì)群體維度與中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的關(guān)系

非地理/地域的人口統(tǒng)計(jì)群體維度指標(biāo)為學(xué)生性別。總體上說，男生群體的平均得分要稍高于女生群體。其中，男生群體平均得分為502分，女生群體平均得分為498分。在各國內(nèi)部，出現(xiàn)了性別分化的現(xiàn)象。丹麥男生群體與女生群體平均得分均為527分，二者之間不存在顯著區(qū)別;芬蘭男生群體平均得分為502，女生為515，后者得分顯著高于前者;葡萄牙、北萊茵一威斯特伐利亞州、美國的男生群體平均得分（490、496、502）顯著高于女生群體（473、474、495）;其余各國男生群體平均得分高于女生群體，但不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性。雖然總體上男生群體在計(jì)算思維上的得分要高于女生群體，但性別變量的作用機(jī)制受到各國教育理念、教育政策、性別平等理念等多重因素的影響，由此導(dǎo)致各國出現(xiàn)分化的現(xiàn)象。

（三）教育和社會方面的元素維度與中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的關(guān)系

教育和社會方面的元素維度的觀測指標(biāo)為學(xué)生的家庭背景，包括父母職業(yè)、父母的受教育程度、家庭藏書量、家庭擁有的計(jì)算機(jī)設(shè)備數(shù)量等。以上觀測指標(biāo)均與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r存在顯著相關(guān)。

在父母職業(yè)方面，以父母職業(yè)的社會經(jīng)濟(jì)指數(shù)（SocioeconomicIndex，SEI）為觀測指標(biāo)。結(jié)果表明，父母職業(yè)SEI較高的中學(xué)生在計(jì)算思維方面的表現(xiàn)要顯著優(yōu)于父母職業(yè)SEI較低的中學(xué)生。

在父母的受教育程度方面，以父母所獲學(xué)位及文憑為觀測指標(biāo)。父母獲得短線高等教育及以下（5級及以下）文憑的中學(xué)生在計(jì)算思維方面的得分要顯著低于父母獲得學(xué)士及以上（6級及以上）學(xué)位的中學(xué)生。

在家庭藏書方面，家庭藏書超過26本的中學(xué)生在計(jì)算思維方面的表現(xiàn)要顯著優(yōu)于低于26本的中學(xué)生。

在家庭擁有的計(jì)算機(jī)設(shè)備數(shù)量方面，擁有2個及以上家庭的中學(xué)生計(jì)算思維得分要顯著高于2個以下家庭的中學(xué)生。

四、總結(jié)與啟示

總的來說，IEA開展的首次中學(xué)生計(jì)算思維國際測評具有重要價值，為各國把握中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展機(jī)制提供了有效的參考。本研究在描述性國際比較研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地引人多層次分析視角，建構(gòu)了多層次立體分析框架，對各國中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的影響因素予以系統(tǒng)剖析，以此提高多國比較研究的解釋性與邏輯性。研究發(fā)現(xiàn)，中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展受地理/地域、非地理/地域人口統(tǒng)計(jì)群體、教育和社會方面的元素等多維度多層次要素的共同影響。要促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，為其未來迎接數(shù)字社會、人工智能時代的到來做準(zhǔn)備，僅從單一層次出發(fā)予以干預(yù)是不夠的，需從多維度多層次出發(fā)，通過多層次協(xié)同機(jī)制，才能形成助推中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的跨層次整合合力，最大水平促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。其中，把握住學(xué)校教育這一主陣地是核心，同時也需加強(qiáng)理論研究、構(gòu)建支持系統(tǒng)以及強(qiáng)化家校合作。

（一）把握主陣地，打造計(jì)算思維發(fā)展現(xiàn)代化學(xué)校教育體系

作為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要載體，當(dāng)前學(xué)校教育所發(fā)揮的重要作用尚未得到充分發(fā)揮。為切實(shí)促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，需把握主陣地，打造計(jì)算思維發(fā)展現(xiàn)代化學(xué)校教育體系。

首先，采取多樣化的課程建設(shè)途徑。當(dāng)前我國主要采取的是與計(jì)算機(jī)課程融合的方式開展計(jì)算思維教育。然而，計(jì)算思維并非僅僅指一種關(guān)涉計(jì)算機(jī)使用的工具性技能，而是一種更為深層、更為基礎(chǔ)的解決問題的方法論、思維方式。因此，僅僅在計(jì)算機(jī)課程中融合計(jì)算思維教育的內(nèi)容，就容易出現(xiàn)把計(jì)算思維理解為一種計(jì)算機(jī)操作的工具性技能的問題，顯露出局限性。要促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，就需打破這種局限性，采取更為多樣化的課程建設(shè)途徑，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維教育的全課程貫通。例如，打破依賴單一計(jì)算機(jī)課程開展計(jì)算思維教育的做法，采取與藝術(shù)、語言以及STEM（Science，Technology，Engineering，Mathmatics）等課程整合的跨學(xué)科方式開展計(jì)算思維課程建設(shè);打破校際之間的隔閡，共享相關(guān)課程資源，實(shí)現(xiàn)校際資源共享;與相關(guān)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高等教育機(jī)構(gòu)等（例如無人機(jī)、機(jī)器人、3D打印研發(fā)機(jī)構(gòu)）合作，開發(fā)計(jì)算思維實(shí)踐課程資源等。

其次，打造一支高素質(zhì)、專業(yè)化的計(jì)算思維教育教師隊(duì)伍。計(jì)算思維教育教師資源的缺乏是制約中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的一個突出瓶頸。由于高素質(zhì)、專業(yè)化教師隊(duì)伍的建設(shè)不僅關(guān)涉職前教育階段，也關(guān)涉職后專業(yè)發(fā)展階段，因此，要打造一支高素質(zhì)、專業(yè)化的計(jì)算思維教育教師隊(duì)伍，就需系統(tǒng)設(shè)計(jì)，聯(lián)動高等教育機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)教育學(xué)校。例如，在職前教育階段，重新審視師范生培養(yǎng)方案，把計(jì)算思維教育相關(guān)內(nèi)容整合進(jìn)培養(yǎng)方案，通過課程教學(xué)予以踐行;在職后專業(yè)發(fā)展階段，通過在職進(jìn)修、脫產(chǎn)學(xué)習(xí)、教學(xué)研討、跨校交流等，為教師勝任計(jì)算思維教育賦能。

最后，創(chuàng)新計(jì)算思維教育教學(xué)方法。為促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，需創(chuàng)新教育教學(xué)方法，關(guān)照學(xué)生的主體地位，與強(qiáng)調(diào)向?qū)W生單向度傳遞計(jì)算思維知識與進(jìn)行行為訓(xùn)練的傳統(tǒng)教學(xué)方法相區(qū)別，以為學(xué)生賦能。例如，采取游戲?qū)W習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、實(shí)證演練式學(xué)習(xí)等多樣化教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的內(nèi)在積極性，引導(dǎo)學(xué)生積極主動的建構(gòu)，凸顯學(xué)生的主體地位。此外，還需對中學(xué)生的性別、文化背景（是否為少數(shù)民族、使用的語言等）、計(jì)算機(jī)使用年限以及信息通訊技術(shù)自我效能感等個體特征予以關(guān)照，采取針對性的教學(xué)方法，以此提高計(jì)算思維教育教學(xué)針對性。

（二）大力加強(qiáng)理論研究，深人把握計(jì)算思維實(shí)質(zhì)

各知名學(xué)者、相關(guān)國際組織圍繞計(jì)算思維開展了大量理論研究，提出了多樣化的定義、內(nèi)涵，構(gòu)建了多樣化的計(jì)算思維結(jié)構(gòu)。在此次計(jì)算思維國際測評中，IEA也對計(jì)算思維的定義、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明：計(jì)算思維指個體識別適合用公式計(jì)算的真實(shí)世界問題的各個方面，為解決這些問題而評估和形成算法解決方案，并確保解決方案能夠用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的能力;計(jì)算思維由概念化問題與操作化解決方案兩維結(jié)構(gòu)組成。IEA對計(jì)算思維的界定進(jìn)一步豐富了當(dāng)前國際社會圍繞計(jì)算思維開展的理論探討，有助于相關(guān)理論認(rèn)識水平的提升，為深刻把握計(jì)算思維實(shí)質(zhì)提供了多樣化的視角。

相比較而言，由于起步較晚，當(dāng)前我國圍繞計(jì)算思維所開展的理論探討仍處于較為初級的階段，探討的豐富性、深入性、多樣性及本土性稍顯不足。這種不足在一定程度上制約著我國對計(jì)算思維實(shí)質(zhì)的認(rèn)識，進(jìn)而造成實(shí)踐指導(dǎo)力不足、難以有效開展計(jì)算思維教育等現(xiàn)實(shí)問題。因此，為提高理論的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)力，提高計(jì)算思維教育的有效性與針對性，需聯(lián)合組織高校教師、研究機(jī)構(gòu)研究人員及中小學(xué)教師等多方主體大力推進(jìn)相關(guān)理論研究，以深刻把握計(jì)算思維的實(shí)質(zhì)。需探討的問題包括定義、內(nèi)涵、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、評價等多個方面，諸如“計(jì)算思維應(yīng)如何界定？”“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)科學(xué)的關(guān)系到底如何？”“計(jì)算思維的結(jié)構(gòu)是單維的還是多維的？”“計(jì)算思維是可測的還是不可測的？”“計(jì)算思維與學(xué)生核心素養(yǎng)之間存在何種關(guān)系？”“計(jì)算思維是否可教？”“如何有效評價計(jì)算思維？”“計(jì)算思維的發(fā)展受何種內(nèi)在規(guī)律的指引？”等。只有通過深人的理論探討，才能回答以上基本理論問題，深人把握計(jì)算思維的實(shí)質(zhì)，從而為中學(xué)生計(jì)算思維教育實(shí)踐的開展提供明確的理論指導(dǎo)與方向指引。

（三）提高重視水平，構(gòu)建貫通式計(jì)算思維發(fā)展生態(tài)支持系統(tǒng)

我國對計(jì)算思維及其教育的重視發(fā)端于高等教育階段。相比較而言，雖然當(dāng)前已有部分研究成果圍繞小學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展問題開展了初步探討，但我國對基礎(chǔ)教育階段開展計(jì)算思維教育的重視程度仍顯不足，尤其是針對中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展及其教育問題的探討明顯較為缺乏。然而，作為一種在數(shù)據(jù)社會、人工智能時代生存必備的、后天養(yǎng)成的習(xí)得性素養(yǎng)，計(jì)算思維的產(chǎn)生與發(fā)展并非一蹴而就，而是需要一個系統(tǒng)、長期的培養(yǎng)過程。因此，要促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，就不能僅僅只對某個教育階段予以關(guān)注，而應(yīng)該從系統(tǒng)的角度出發(fā)，構(gòu)建貫通式計(jì)算思維發(fā)展生態(tài)支持系統(tǒng)。這種生態(tài)支持系統(tǒng)的構(gòu)建主要體現(xiàn)在信息化資源支持、制度資源支持以及教育資源支持三個領(lǐng)域。

首先，構(gòu)建計(jì)算思維發(fā)展信息化資源支持系統(tǒng)。根據(jù)ICILS2018，各國中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r與各國信息化水平有中等正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.43。對于ICILS2018的9個參評國家及地區(qū)而言，得分最高的韓國信息化指數(shù)排名第2，其次為丹麥第4、芬蘭第22、法國第10、德國第12、葡萄牙第44、盧森堡第9、美國第161P41?？梢姡畔⒒l(fā)展指數(shù)越靠前，中學(xué)生計(jì)算思維的得分就越高。在參與信息化指數(shù)排名的176個國家和地區(qū)中，我國位列第80名。因此，為促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，我國應(yīng)在《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》的指導(dǎo)下，進(jìn)一步提高各級學(xué)校中計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、平板電腦等信息化基礎(chǔ)設(shè)備的覆蓋面及普及率，提高信息化水平，縮小不同層次、不同類型學(xué)校之間信息化資源的“數(shù)字鴻溝”，給中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展提供良好的信息化資源生態(tài)支持。

其次，構(gòu)建計(jì)算思維發(fā)展制度資源支持系統(tǒng)。根據(jù)ICILS2018，韓國、丹麥、芬蘭及法國等國中學(xué)生計(jì)算思維的得分在平均分之上，表明以上各國中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?fàn)顩r在總體上較好。從制度支持系統(tǒng)角度出發(fā)，以上各國早就開始關(guān)注學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展問題，通過制訂明確的計(jì)算思維發(fā)展制度，把計(jì)算思維教育相關(guān)內(nèi)容整合進(jìn)入本國各級各類學(xué)校，為各教育階段學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展確立合法地位提供了制度保障。例如，韓國、丹麥要求把計(jì)算思維相關(guān)教育內(nèi)容整合進(jìn)入課程體系中;芬蘭規(guī)定把發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維等能力作為新一輪課程改革的重點(diǎn)內(nèi)容，并強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維與其他課程的橫向整合、橫向遷移;法國把計(jì)算思維相關(guān)教育內(nèi)容納入義務(wù)教育階段學(xué)校等。因此，要促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，需要構(gòu)建良好的制度資源支持系統(tǒng)。通過制訂與出臺相關(guān)促進(jìn)計(jì)算思維教育的規(guī)章制度，明確計(jì)算思維對中學(xué)生發(fā)展的重要作用，使其獲得合法化地位，才能確保中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展獲得系統(tǒng)性支持。

最后，構(gòu)建計(jì)算思維發(fā)展教育資源支持系統(tǒng)。要促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，不僅要重視現(xiàn)代化學(xué)校教育體系的打造問題，還需要為學(xué)校教育的開展提供良好的教育資源支持系統(tǒng)。例如，當(dāng)前制約中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的一個重要因素就是缺乏相關(guān)教材、數(shù)字軟件、計(jì)算思維工具、教育標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)教育資源的支持，導(dǎo)致一線教師有開展計(jì)算思維教育的意愿，但缺乏相應(yīng)的教育資源支持，不知道該如何開展計(jì)算思維教育，進(jìn)而限制了中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的可能性。因此，要促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，就不能忽視計(jì)算思維教育活動的復(fù)雜性及其所需的多樣化教育資源。可通過研制中學(xué)生計(jì)算思維教育標(biāo)準(zhǔn)，為學(xué)校計(jì)算思維教育的開展提供指導(dǎo)與參考標(biāo)準(zhǔn);同時開發(fā)與教育標(biāo)準(zhǔn)配套的教材、計(jì)算思維工具與軟件等資源，為中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展提供良好的教育資源支持。

（四）發(fā)揮協(xié)作合力，構(gòu)建計(jì)算思維發(fā)展良性家校聯(lián)動機(jī)制

在ICILS2018中，父母職業(yè)、父母教育水平、家庭藏書量及家庭計(jì)算機(jī)數(shù)量等監(jiān)測指標(biāo)均與中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展存在顯著正相關(guān)。以上指標(biāo)所關(guān)涉的是學(xué)生家庭的社會資本、經(jīng)濟(jì)資本、文化資本等對中學(xué)生計(jì)算思維的影響。由于學(xué)生家庭的各項(xiàng)資本具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與分層性，較難在短時間內(nèi)予以改變或提升，同時，家庭對中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展又具有較大的影響，因此，可以通過構(gòu)建家校合作機(jī)制，發(fā)揮家校協(xié)作合力的方式來促進(jìn)中學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。例如，通過有效的家校合作，圍繞中學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的相關(guān)問題，為SEI及受教育程度較低（主要指學(xué)士學(xué)位以下）的父母提供切實(shí)可行的咨詢與建議、智力支持及技術(shù)支持;提高父母對家庭藏書、計(jì)算機(jī)設(shè)備等相關(guān)文化資本、技術(shù)資本的重視程度;為缺乏相關(guān)書籍、設(shè)備的學(xué)生提供校內(nèi)公共資源等。

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作者簡介：

覃麗君：副教授，博士，博士后，研究方向?yàn)楸容^教育學(xué)（qinlijun2011@126.com）。

收稿日期：2020年1月25日

責(zé)任編輯：趙云建