高中生計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表的應(yīng)用研究

高中生計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表的應(yīng)用研究計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表柯?tīng)柨爽斊澋热藢?duì)國(guó)際教育技術(shù)學(xué)會(huì)（ISTE，2015）提出的計(jì)算思維理論框架進(jìn)行分析研究后，認(rèn)為量表由五個(gè)因素組成：①創(chuàng)造力，是一種需要運(yùn)用心智和想象力來(lái)表達(dá)自我的能力，創(chuàng)造力需要?jiǎng)?chuàng)造性思維、批判性思維和問(wèn)題解決的能力，而編程的過(guò)程是一個(gè)將問(wèn)題數(shù)值化從而得到解決的過(guò)程，因此，創(chuàng)造力是計(jì)算思維中的能力之一;②算法思維，是一種理解、運(yùn)用、分析并生成算法的能力，一個(gè)具有算法思維的個(gè)體在遇到問(wèn)題時(shí)都能以一種詳細(xì)而有目的、按順序排列的方式來(lái)解決，因此這也是計(jì)算思維的重要能力之一;③批判性思維，被視為個(gè)體形成并評(píng)估自己的觀點(diǎn)、假設(shè)、價(jià)值與態(tài)度的過(guò)程的能力，因此也是計(jì)算思維中的重要能力之一;④問(wèn)題解決能力，人生中需要解決許多問(wèn)題，而程序設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)典型的問(wèn)題解決的過(guò)程，計(jì)算思維是問(wèn)題解決能力的延伸，因此問(wèn)題解決能力是不能忽視的能力之一;⑤合作技能，在21世紀(jì)人們不可避免地為了同一個(gè)目標(biāo)而合作，用不同的技能解決復(fù)雜問(wèn)題，因此，合作技能也是計(jì)算思維中的能力之一。1.量表題項(xiàng)與數(shù)據(jù)來(lái)源本研究采用的中文版計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表具有五個(gè)因素共22個(gè)題項(xiàng)，其中創(chuàng)造力因素包含4個(gè)題項(xiàng)（標(biāo)記為C1～C4），算法思維因素包含4個(gè)題項(xiàng)（標(biāo)記為A1～A4），批判性思維因素包含4個(gè)題項(xiàng)（標(biāo)記為T1～T4），問(wèn)題解決能力因素包含6個(gè)題項(xiàng)（標(biāo)記為P1～P6），合作能力因素包含4個(gè)題項(xiàng)（標(biāo)記為O1～O4）。量表采用李克特五點(diǎn)計(jì)分法進(jìn)行測(cè)量，分別為非常不同意、不同意、不確定、同意、非常同意。2.因素分析通過(guò)使用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS對(duì)計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表數(shù)據(jù)進(jìn)行因素分析，運(yùn)用主成分分析方法提取相關(guān)因素，方差最大化旋轉(zhuǎn)，將具有顯著載荷的因子挑選出來(lái)驗(yàn)證五個(gè)因素。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，該量表題項(xiàng)適合進(jìn)行因素分析（KMO值為0.851>0.8），并且P值顯著（p<0.000）。因素分析結(jié)果顯示，題項(xiàng)C4在各因素上的載荷均小于0.4，題項(xiàng)P6載荷到了另一個(gè)因素上，因此將這兩個(gè)題項(xiàng)進(jìn)行刪除，量表最后保留剩余的20個(gè)題項(xiàng)進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。3.信度分析在對(duì)高中生計(jì)算思維評(píng)價(jià)量表進(jìn)行信度分析后，結(jié)果顯示量表整體的Cronbach系數(shù)為0.871，說(shuō)明量表具有很好的信度。4.相關(guān)性分析表1為每個(gè)因素和其包含的測(cè)量題項(xiàng)之間的相關(guān)性分析結(jié)果。結(jié)果顯示創(chuàng)造力因素與其所含測(cè)量題項(xiàng)之間的相關(guān)系數(shù)在0.672～0.771之間，算法思維因素與其所含測(cè)量題項(xiàng)之間的相關(guān)系數(shù)在0.796～0.822之間，合作能力因素與其所含測(cè)量題項(xiàng)之間的相關(guān)系數(shù)在0.778～0.866，批判性思維因素與其所含測(cè)量題項(xiàng)之間的相關(guān)系數(shù)在0.704～0.812之間，問(wèn)題解決能力因素與其所含測(cè)量題項(xiàng)之間的相關(guān)系數(shù)在0.736～0.828之間，且p值均小于0.001，相關(guān)性顯著。研究還對(duì)每個(gè)題項(xiàng)與計(jì)算思維總分的相關(guān)性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)在0.378～0.664之間，均達(dá)到顯著水平（p<0.001）。5.計(jì)算思維情況及差異分析為了解參與測(cè)量的高中學(xué)生的計(jì)算思維總體情況，本研究對(duì)學(xué)生在計(jì)算思維及其各個(gè)因素上的得分均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等進(jìn)行了分析，并統(tǒng)計(jì)出學(xué)生在計(jì)算思維及其各因素上高水平、中等水平和低水平三個(gè)方面的占比情況。分析結(jié)果顯示，學(xué)生計(jì)算思維能力水平最低分為2.35分，最高分為5分，均值為3.55分。13.6%的學(xué)生的計(jì)算思維水平處于高水平，70.8%的學(xué)生的計(jì)算思維處于中等水平，15.6%的學(xué)生的計(jì)算思維處于低水平，可見(jiàn)，參與測(cè)量的學(xué)生的計(jì)算思維水平整體處于中等偏上水平。對(duì)于計(jì)算思維的五個(gè)因素來(lái)說(shuō)，學(xué)生的得分均值從高到低分別為批判性思維（3.704）、合作能力（3.702）、創(chuàng)造力（3.696）、算法思維（3.449）、問(wèn)題解決能力（3.299），也就是說(shuō)在批判性思維上得分均值最高，在問(wèn)題解決能力上得分均值最低。另外，在合作能力得分中，有16.1%的學(xué)生處于高水平，同時(shí)合作能力的得分均值也僅次于批判性思維，可見(jiàn)，在參與測(cè)量的學(xué)生計(jì)算思維各因素中，批判性思維能力和合作能力最高，而問(wèn)題解決能力和算法思維相對(duì)較低。分析結(jié)果如表2所示。同時(shí)，本研究還對(duì)量表數(shù)據(jù)就學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的感知水平在性別上的差異進(jìn)行了獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，分析結(jié)果如下頁(yè)表3所示。由表可見(jiàn)，學(xué)生的計(jì)算思維水平在性別上存在顯著差異（p=0.002<0.01），男生的計(jì)算思維水平整體上顯著高于女生（男生計(jì)算思維得分均值為3.677，女生計(jì)算思維得分均值為3.458）。在五個(gè)因素中，算法思維和批判性思維在性別上存在顯著差異（算法思維：p=0.000<0.01;批判性思維：p=0.002<0.01）;且男生得分均顯著高于女生（算法思維得分：男生均值為3.682，女生均值為3.279;批判性思維得分：男生均值為3.877，女生均值為3.579）。而創(chuàng)造力因素、合作能力因素和問(wèn)題解決能力因素在性別上差異不顯著（p>0.05）。在本研究中，在計(jì)算思維的五個(gè)因素中，學(xué)生得分最高的是批判性思維，合作能力和創(chuàng)造力次之，得分最低的是算法思維和問(wèn)題解決能力。其中，算法思維和問(wèn)題解決能力得分最低這一研究結(jié)果，與白雪梅等學(xué)者的研究結(jié)論一致，考慮到可能的原因是，現(xiàn)階段我國(guó)中小學(xué)教育仍比較注重文化知識(shí)的傳授，較少涉及結(jié)合生活實(shí)際的問(wèn)題解決情況，因此問(wèn)題解決能力沒(méi)有得到很好的鍛煉，而算法思維也強(qiáng)調(diào)的是一種問(wèn)題解決的過(guò)程，與問(wèn)題解決能力相輔相成、互相影響。學(xué)習(xí)編程是一種很好的鍛煉算法思維的方式，但據(jù)筆者了解，參與測(cè)評(píng)的大部分學(xué)生在進(jìn)入高中階段之前并沒(méi)有接觸過(guò)編程學(xué)習(xí)，因此算法思維沒(méi)有得到鍛煉，這就導(dǎo)致了算法思維和問(wèn)題解決能力的得分低。在性別差異上，男生的計(jì)算思維水平顯著高于女生，且在算法思維和批判性思維這兩個(gè)因素上也顯著高于女生。這一結(jié)果也與白雪梅等學(xué)者的研究結(jié)論相一致，考慮的可能原因是，女生在這方面的思維模式可能確實(shí)不具備男生的優(yōu)勢(shì)，或者由于存在這種自我認(rèn)知從而導(dǎo)致女生在這方面缺乏自信。本研究的結(jié)果可以為后續(xù)計(jì)算思維的培養(yǎng)提供一些思路：首先，在計(jì)算思維的培養(yǎng)中，要注重培養(yǎng)算法思維和問(wèn)題解決能力，讓學(xué)生具備運(yùn)用算法思維來(lái)解決實(shí)際生活中真實(shí)問(wèn)題的能力。其次，新課標(biāo)大力提倡項(xiàng)目化學(xué)習(xí)方式，將教學(xué)單元置于真實(shí)的生活環(huán)境項(xiàng)目中