计算思维如何测评：澳大利亚NAP-ICT2025的经验及启示

/计算思维如何测评：澳大利亚NAP-ICT2025的经验及启示【摘要】计算思维是学生核心素养的重要组成部分。如何有效测评计算思维，对于深化教育评价改革、应对数智时代挑战意义重大。澳大利亚国家测评项目将计算思维融入ICT素养测评，围绕课程内容构建测评指标，设计以现实问题为导向的任务情境，并利用信息技术手段推动测评数字化。借鉴澳大利亚NAP-ICT2025项目经验，我国在课程领域开展大规模计算思维测评时，应建立与课程内容紧密衔接的测评指标体系，构建以核心素养为导向的整体测评框架，同时利用信息技术创设任务情境，推动计算思维测评的数字化转型。

引言 尽管不同学者对计算思维的定义视角各异，但普遍认为它是一种运用计算机或其他工具解决问题的方法性思维过程[1]。其核心要素主要包括四个方面，一是逻辑组织和分析数据，二是以抽象方式表征数据，三是利用算法思维形成自动化解决方案，四是识别、分析并推广问题解决方案等[2]。自评量表是计算思维的主要测评方式之一。例如，土耳其学者柯尔克玛兹(Korkmaz)等开发了涵盖创造力、算法思维、协作、批判性思维、问题解决五个维度的测评量表[3]；库库尔(Kukul)等则聚焦推理、抽象、分解和概括四个因素，构建了计算思维自我效能感量表[4]。我国学者注重结合课程标准构建本土化的计算思维测评框架并开发相应量表。例如，白雪梅等改编了柯尔克玛兹等开发的量表，形成了包含创造力、算法思维、批判性思维、问题解决能力以及合作技能五个维度的K-12计算思维量表[2]；陈兴冶等针对高中生群体开发了涵盖情感态度、合作学习、分解、抽象、概括、算法和评估七个维度的测评量表[5]；张屹等则依托新课标，提出了包含分解、抽象、建模、算法设计和评估五个维度的测评量表[6]。尽管这些量表力求全面评估学生对自身计算思维能力的认知水平，但因依赖于主观自评，不可避免地存在一定局限[5]。 计算思维是主体在真实或虚拟情境中形成的数理逻辑能力[7]，其测评工具的开发需将学习者解决问题的过程有效转化为可测量形式[8]。开发基于真实情境的计算思维测评工具已成为国际研究的新趋势。当前国内有关计算思维的测评研究仍显薄弱，一是在方法上多局限于量表测评，情境化测评探索不足；二是测评对象多限于小规模样本，且通常是将计算思维作为独立要素进行测评，缺乏基于国家课程实施效果的大规模监测与实证研究。因此，如何科学设计真实性任务情境并实现计算思维的大规模测评，仍是一项挑战。澳大利亚国家测评项目(NationalAssessmentProgram，NAP)的实践经验对此提供了参考。NAP由澳大利亚课程、评估与报告管理局(AustralianCurriculum，AssessmentandReportingAuthority，ACARA)开发，是澳大利亚具有代表性的义务教育质量监测项目。其2022年首次将计算思维融入信息与通信技术素养(InformationandCommunicationTechnologiesLiteracy，以下简称ICT素养)测评项目进行考查。本研究聚焦澳大利亚2025年ICT素养测评项目(NAP-ICT2025)，对其计算思维测评框架、测评方式和试题设计等进行系统分析，以期为我国开展计算思维大规模测评提供借鉴与参考。 一、NAP-ICT2025项目概述 NAP-ICT项目每三年开展一轮，测评对象为六年级和十年级学生，主要目的是监测学生的ICT素养发展情况。为适应数字时代需求，澳大利亚教育委员会(AustralianEducationCouncil)于2019年颁布《爱丽斯泉(姆帕恩特韦)教育宣言》(TheAliceSprings'Mparntwe'EducationDeclaration，以下简称《教育宣言》)，倡导全国中小学生成为具备创新能力与实践素养的信息技术创造者。为实现《教育宣言》的愿景目标，ACARA于2021年修订并将ICT素养明确定义为能够安全地运用信息与通信技术，获取、管理和评估信息以发展新的理解，并运用计算思维、设计思维和系统思维创建数字解决方案，以及加强沟通合作，有效参与新技术发展[9]。此次修订首次将“运用计算思维创建数字解决方案”纳入核心要求。作为监测国家课程实施效果的重要工具，NAP-ICT2025通过评估学生的ICT素养发展水平来衡量《教育宣言》目标的达成情况。因此，NAP-ICT2025测评框架的设计主要依据国家课程文件《澳大利亚课程：ICT能力》(AustralianCurriculum：ICTCapability，以下简称ICT能力课程)和《澳大利亚课程：数字技术》(AustralianCurriculum：DigitalTechnologies，以下简称数字技术课程)。 (一)测评框架的结构 NAP-ICT2025测评框架由四个核心维度及九个子维度构成，形成了一个涵盖数字技术知识、问题解决与伦理实践的综合能力测评体系，见表1。其中，核心维度界定ICT素养测评的类别，明确评估工具所涵盖的知识、技能及实践的总体范畴；子维度则细化每个核心维度下的评估重点。具体而言，核心维度“理解ICT和数字系统”聚焦数字工具基本操作与对数字系统相关原理的认知；“运用ICT调查并规划解决方案”关注学生通过获取和评估信息、收集和表征数据以及界定问题等一系列过程规划问题解决方案；“实施与评估数字解决方案”强调学生运用数字技术将上述规划的问题解决方案转化为算法，构建成可以运行的数字解决方案，包括开发功能性数字产品(如网站等)和优化现有解决方案的程序、算法和用户界面等；“运用ICT时遵守安全与伦理协议及实践要求”涉及评估数据安全、社会责任意识等，确保技术运用符合伦理规范。该框架通过从基础认知到实践应用、从方案构建到伦理约束的递进结构，将数字技术操作、问题解决方案的规划与实施以及伦理实践深度融合，体现了对学生ICT素养在知识、能力和伦理价值观念三个层面的全面考查。 (二)测评框架与数字技术课程的一致性 数字技术课程作为澳大利亚国家层面的纲领性文件，核心内容包括知识与理解、过程与生产技能两大模块，见表2。其中，知识与理解指理解数字系统的组成及数据的表征方式；过程与生产技能指运用计算思维和信息系统来定义、设计并实施数字解决方案，以解决真实问题。该课程文件明确将计算思维定义为学生理解数字系统、设计数字解决方案及创建数字产品的关键认知基础。虽然数字技术课程也涉及设计思维和系统思维，但总体上更加强调计算思维的核心地位，尤其体现在数据表征、调查和定义、生成和设计、生产和实施这四个子领域中[10]。 NAP-ICT2025测评框架基于数字技术课程的能力目标制定，其四个核心测评维度与课程内容模块的对应关系详见表2。例如，课程中的数据表征模块要求学生解释数据表征的方式，这一目标在测评框架的“理解ICT和数字系统”核心维度中得以体现，通过要求学生应用二进制表征数字、音频和视频等内容进行考查。同样地，课程中的生成和设计模块要求学生通过算法创建数字解决方案，这一具体要求则直接转化为测评框架“实施与评估数字解决方案”核心维度的测评任务，要求学生生产具有交流功能的数字信息产品和优化现有解决方案程序、算法和用户界面等。这种课程内容与测评框架的对应关系，确保课程中的能力目标落地为测评框架中的可观测行为指标，体现出“教—学—评”的一致性，从而提升教育质量监测的效度。 二、NAP-ICT2025计算思维要素及其与测评框架的关系 (一)计算思维的要素 澳大利亚官方课程网站指出，数字技术课程目标之一是培养学生独立或合作运用计算思维创建数字解决方案的能力[10]。数字技术课程从问题解决的角度阐释了构成计算思维的六种要素，分别是分解、抽象、模式识别、算法、模型—实验—模拟(复合要素)、泛化[12]。其中，“分解”指将复杂问题拆分成多个可处理的部分；“抽象”强调忽略不必要细节，聚焦于结构与数据的关键方面；“模式识别”旨在分析数据或问题之间的内在联系，并构建模型以深化理解；“算法”表现为建立一系列有序步骤，用于系统解决或探索某一类问题；“模型—实验—模拟”侧重于创建可反映实际场景的模型，再通过实验对模型进行操作与验证，最后通过模型对实际场景进行模拟；“泛化”则强调将完善的数字解决方案迁移应用于新的情境之中。将计算思维定义为个体的思考过程时，其六种要素不仅是构成部分，还分别指向问题解决过程的六个阶段：(1)确定问题，即将复杂问题分解并细化为若干子问题；(2)识别问题的关键信息，即删除不必要的细节，提取问题的核心信息；(3)构建模型，即有逻辑地组织、分析数据或问题之间的关系并构建模型；(4)设计数字解决方案，即运用算法创建解决问题的清晰步骤；(5)验证数字解决方案，即利用规则或特定工具建立模型，并通过实验进行检验，最后在实际场景中进行模拟；(6)迁移应用，即总结问题解决方案并形成模式，使之可迁移到新的情境中解决其他问题[1]。 (二)计算思维与测评框架的关系 NAP-ICT2025通过结构化设计，将计算思维要素融入ICT素养测评框架，实现了“核心维度—子维度—计算思维要素”的显性对应，从而完成对计算思维的综合测评。具体而言，在“理解ICT和数字系统”核心维度中，“理解数字系统”子维度重点考查学生在完成二进制数据表征、监控数字系统运行和结果、推断算法规则和结果间的因果关系等任务时，所运用的抽象、模式识别和算法思维；在“运用ICT调查并规划解决方案”核心维度中，“界定问题和规划解决方案”子维度要求学生运用分解、抽象、模式识别和算法等思维，将复杂问题分解为可处理的部分，规划解决方案中各环节如何协同运作，制定解决方案的开发流程等；在“实施与评估数字解决方案”核心维度中，“运用数字信息产品交流”子维度侧重于学生运用建模、实验与模拟的思维方式，评估数字解决方案的有效性，而“开发算法、程序与界面”子维度则进一步强调学生通过模型、实验与模拟的迭代过程来完善数字解决方案，最后通过泛化思维将有效模式迁移应用于新情境与新问题。可见，NAP-ICT2025并非孤立测评计算思维，而是将其深度整合于ICT素养测评之中，通过考查学生在创建数字解决方案任务过程中的表现，实现对学生解决真实问题时计算思维过程与结果两个方面的测评。 三、NAP-ICT2025计算思维的测评试题设计 (一)测试模块设计 在NAP-ICT2025素养评估中，测试工具共包含12个模块。其中4个模块延续自以往评估周期的趋势模块，用于追踪学生ICT素养的长期发展变化；另外8个为新开发模块，其中3个模块聚焦ICT能力课程任务，5个模块侧重数字技术课程任务[13]。ICT能力模块主要考查ICT素养与数字沟通能力，而数字技术模块则围绕现实需求与技术解决方案展开测评。这种新旧模块相结合的设计，既保证了测评结果能够与以往评估周期进行持续性比较，以衡量学生ICT素养的发展趋势，也体现出对信息技术快速发展的及时响应，使测评内容更加契合数字时代对学生ICT素养的要求。每个模块围绕一个核心主题情境设计，包含8个～10个表现性任务。其内容结构通常以若干模拟实操任务、多项选择题及建构式简答题开始，重点考查ICT素养基础技能；之后整合前期任务，以使用模拟软件完成数字解决方案结束。数字解决方案的成果形式可以是信息类成果(如演示文稿、海报或动态视频)，也可以是编程类问题解决方案(如算法、可视化编码程序或模拟实验结果)。每位学生需要通过数字化测评平台完成4个模块，每个模块的完成时限为20分钟。 (二)计算思维表现性任务 NAP-ICT2025主要采用基于信息响应型、技能型、创作型、视觉编码型四种类型的表现性任务，以实现数字技术模块对计算思维的具象化考查[13]。其中，基于信息响应型任务通过多项选择题和简短的构建型文本，评估学生对数字系统在不同抽象层级的运行逻辑等基本概念的理解；技能型任务(如连线题和拖拽题)旨在捕捉学生的思维轨迹，使隐性思维过程显性化；创作型任务要求学生使用计算机软件修改或创建数字信息产品，以考查算法设计与优化能力；视觉编码型任务要求学生使用主流可视化编程工具设计用户界面，该界面需包含条件运算符(如"IF-DO")和逻辑运算符(如"AND")，体现出算法有序解决问题的核心特征。通过综合运用这些不同类型的表现性任务，不仅可以丰富过程性评价手段，还能够全面测评计算思维的各个要素，从而有效避免因题型单一而导致的片面评价。 (三)计算思维试题样例分析 为反映数字时代对教育工作的新要求，澳大利亚ICT素养测评工具在原有基础上纳入了数字教育的最新发展内容，增加数字技术测评项目。数字化技术模块重点考查学生的计算思维和创建数字解决方案的能力。下面以NAP-ICT2022年的试题为例[14]，分析在数字技术模块中如何评估计算思维。 数字技术模块：互动故事模块(十年级) 模块目标：通过项目管理与算法设计，评估计算思维及数字解决方案能力。学生需完成互动故事开发，包括使用甘特图规划任务(问题1～3)、优化数据分类工具(问题4～7)、设计用户界面(问题8～9)、构建决策树并编写动态场景切换算法(问题10～12)。下列呈现考查计算思维的例题分析。 问题4：解释如何根据关键词(如“爱”“讨厌”)特征选择合适的情感分类工具，标记为“积极”或“消极”(1分)。 图1基于信息响应型任务——问题4界面 问题12：在互动故事模块中，学生需要为互动故事设计交互逻辑。决策树定义了不同选择对应的场景路径，例如： 选项A→场景1A-2→场景1A-2A 选项B→场景1B-3→场景1B-3B 任务目标是通过拖拽代码块(codeblocks)来编写程序算法，实现一个功能，即当用户点击按钮后，系统能根据构建的“决策树”逻辑，自动跳转到对应的故事场景。 界面中的代码块有：“当按钮被点击时”“场景切换至[场景编号]”“如果当前场景是[场景编号]然后……” 工作区(workspace)：拖拽代码块到此区域组合成算法(3分)。 该互动故事模块将计算思维嵌入真实场景，并将其分解为可观测的能力指标，核心目标是培养学生在复杂环境中运用计算思维系统化分析、创新性解决问题的能力。具体而言，问题4为短文本建构类型题，要求学生确定变量(特征)与变量(标签)之间的关联，包括识别列表关键词的特征、选择合适的数据分类工具标签，并解释选择该标签的理由。该题考查的课程内容对应“理解ICT和数字系统”，体现了计算思维中的“模式识别”要素，即学生能够依据已有模型对未标注数据进行标签判断。 问题12要求学生将复杂场景拆解为可操作的步骤，包括触发事件(按钮点击)、判断当前场景、根据条件切换到下一个场景，体现了计算思维中的“分解”要素。随后，学生需通过分析决策树结构，识别场景编号的命名规律，并理解不同按钮所对应的路径关系，如发现选项A按钮对应场景编号中的A分支。这一过程反映了计算思维中的“模式识别”要素。该题进一步要求学生设计清晰的步骤化逻辑，通过条件语句“如果”和动作语句“切换场景”(changescene)实现动态切换，并借助代码块构建决策树的逻辑模型，体现出计算思维中“算法”和“模型—实验—模拟”要素的运用。 四、对我国计算思维测评的启示 澳大利亚NAP-ICT2025项目将计算思维考查融入ICT素养测评的经验做法，为我国开展大规模计算思维测评提供了以下三个方面的启示。 第一，建立课程导向的计算思维测评体系，推动“教—学—评”一体化。当前，我国信息科技新课标虽已明确计算思维的结构要素，但尚未细化各要素的具体测评指标，导致可操作性较弱[15]。从课堂教学层面看，计算思维各要素内涵的模糊性会影响教师制订明确的教学目标，从而难以准确把握计算思维的教学深度。尽管不少国内学者已开展计算思维测评体系的构建研究，但这些体系多研制于义务教育新课标颁布之前，其指标内容未能充分体现义务教育新课标对计算思维考查的新要求，造成教学实践与能力验证之间存在脱节。因此，应结合数智时代背景，立足学生核心素养发展目标，从问题解决的过程视角出发，设计可量化、可操作的具体指标，刻画学生在问题解决过程中所表现出的计算思维要素。同时，测评维度应紧密对接信息科技课程内容，确保测评目标与课程要求相一致，从而有效引导教师开展计算思维教学，实现以评促教、以评促学，推动教学、学习与评估的协同发展。 第二，以核心素养为统领，构建计算思维的系统测评框架。我国当前义务教育和普通高中信息科技新课标虽未直接使用“ICT素养”这一术语，但其提出的核心素养内容(包含信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任)与澳大利亚所强调的ICT素养内涵高度一致。2021年，教育部印发《国家义务