基于文本编程的计算思维综合测评研究

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计算思维测评是计算思维教育的关键组成部分,也是对培养效果进行评估的重要手段。国内外鲜有研究关注基于文本编程的计算思维测评。基于文本编程的计算思维测评主要存在以下问题:(1)在已有的研究中,计算思维与文本编程的融合还不够深入,缺少从文本编程的视角对于计算思维的描述,进而导致基于文本编程的计算思维测评实践缺少科学合理的测评指标体系;(2)测评方式单一且缺乏理想的测评工具。已有的依托文本编程进行的计算思维大多采用单一的题目测试法和编程测试法,且测评工具的有效性也未经过验证,导致测评的结果缺乏准确性;(3)缺少对于学生计算思维能力的定性与定量相结合的测评分析。已有研究研究大多使用单一的定量或定性的评价方式,很少有研究采用定性和定量评价相结合的方式从本质上分析学生的计算思维能力,这在一定程度上影响了计算思维测评对于计算思维教学的指导作用。为解决上述问题,研究主要从以下三个方面进行:(1)构建基于文本编程的计算思维测评指标体系。论文从文本编程的角度分析计算思维的能力要素,通过文献分析构建包含计算概念、计算设计和计算观念等3个一级指标和9个二级指标的计算思维测评指标体系。为验证该指标体系的合理性,收集465份问卷进行数据分析。数据分析的结果表明:该指标体系具有良好的内容效度和收敛效度;指标体系内的指标可以较好的拟合数据;每个指标均有独立的作用,且对于计算思维能力变化有显著的影响作用。接着采用组合赋权法对各指标分配权重,得到科学合理且带权重的计算思维测评指标体系。(2)开发计算思维测评工具。根据测评指标体系,以python语言为依托设计计算思维能力测试题目。(3)依据提出的测评指标体系和测评工具进行计算思维测评实践。结合经典测量理论,从效度、信度、难度和区分度等角度对测试题目的质量与测试的效果进行分析,同时完成测试题目的修订。从定量评价和定性评价两个角度对学生的计算思维能力进行分析。定量分析的结果表明不同学生之间的计算思维能力存在明显差异,且多数学生的设计程序与算法能力较差。定性分析采用模糊评价法将学生的计算思维能力分为优秀、良好、一般、较差、很差5个等级。定性分析的结果表明,所有学生都具备一定的计算思维能力基础,但大部分学生的计算思维能力存在明显的不足。通过基于文本编程的计算思维测评研究可得到以下结论。(1)以学科内容为依托设计的计算思维测评指标体系更具有针对性和可操作性。既可以保证计算思维测评内容不会偏离测评目标,提升测评结果的准确性,也可实现学生的学科能力和计算思维能力的相互促进。(2)综合运用定量和定性的计算思维评测方法能更有效和全面评估学生的计算思维能力。定量评价通过科学合理的设计计算思维指标权重,利用数据分析来发现学生之间的计算思维各维度能力的差异,全面准确评估学生的计算思维能力。定性评价使得教师能清晰地了解每个学生的计算思维能力发展水平,有利于计算思维分层教学的开展。(3)基于文本编程的计算思维测评具有可行性。文本编程可以深刻全面地反映学生的计算思维能力,通过基于文本编程的计算思维测评发现学生存在的计算思维能力障碍,有利于学生的查漏补缺和教师的因材施教。
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