课题申报书：本土计算思维描述框架及评价体系设计研究

教育科学规划2025年度重点课题申报书、课题设计论证求知探理明教育，创新铸魂兴未来。本土计算思维描述框架及评价体系设计研究课题设计论证目前研究多基于国外文化背景和教育体系，缺乏本土化考虑。本课题旨在构建本土计算思维描述框架及评价体系，具有重要现实意义。可为教育部门提供参考，帮助教师了解学生计算思维水平，为企业招聘和培训员工提供依据。现有的计算思维评价指标体系大多是基于国外文化背景和教育体系而建立的，缺乏对本土化文化背景的考虑。例如，通过对现有指标体系的比较和分析，发现本土化计算思维评价指标体系的构建与探索基于1410名高中生的样本分析与验证中指出，现有指标体系未能充分考虑本土的文化背景、教育体系和社会需求。我国已将计算思维纳入中小学课程实践中，但因缺乏有效评价，计算思维教育实践效果并不清晰。文章选取近五年中国知网数据库的47篇实证研究文献进行研究，结果显示我国计算思维实践正在中小学积极开展，但评价紧扣计算思维的三维框架，使用多种计算思维评价方法来验证，大多数评价了算法、抽象、问题分解、概括能力，但能否应用到中小学课程中还需大量验证。随着信息技术发展，计算思维培养愈发重要。构建本土化评价体系，能更好地适应本土教育和社会需求，推动计算思维教育发展。在当前信息化社会，计算思维已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。初中阶段是培养学生计算思维的关键时期，因此需要构建评价体系来衡量和提高学生的计算思维能力。例如，计算思维能力评价体系构建背景中提到，计算思维是21世纪必备技能之一，能够帮助学生更好地理解和解决问题，而初中阶段是培养学生计算思维的关键时期。随着科技革命的不断推进，计算思维在STEM教育中的应用正日益扩展其影响力。例如，“第八届计算思维与STEM教育国际会议”在北京开幕，与会者深入探索计算思维和STEM教育的新视角与新趋势，强调了计算思维的培养和STEM教育的融合将为学生搭建起一座高效、全面的认识世界的桥梁。二、研究目标、研究内容、重要观点1.构建本土计算思维描述框架及评价体系的目标与内容目标：本研究的目标是构建本土计算思维描述框架及评价体系，旨在培养学生改造世界的能力。通过将信息科技课程中的“科学原理”本质还原为算法，实现从“认识原理（认识世界的能力）”向“创造算法（改造世界的能力）”的转变。内容：确定指标：参考本土化计算思维评价指标体系的构建与探索，充分考虑本土文化背景、教育体系和社会需求，确定包含多个层级的评价指标。例如，可以提出一个包含四个一级指标、十个二级指标和二十个三级指标的评价指标体系，涵盖问题解决能力、逻辑思考能力、抽象思维能力和算法设计能力等多个方面。进行样本分析：选择一定数量的学生作为样本，如本土化计算思维评价指标体系的构建与探索中选择了1410名高中生，使用构建的评价指标体系对他们的计算思维进行评估。通过分析样本数据，验证评价指标体系的信度和效度，了解学生在计算思维各方面的优势和不足。探索实践应用：将构建的评价体系应用于教育实践中，为教育部门提供参考，帮助教师了解学生的计算思维水平，为计算思维的培养提供指导。同时，也可以为企业招聘和培训员工提供依据。2.以“归于算法，始于算理”为核心的教学方法解决“教什么”与“如何教”问题：通过将科学原理还原为算法，“归于算法”面向教学目标，解决科学原理“教什么”的问题。提炼出算法中蕴含的“大方法”作为教学过程的聚焦点，将课程核心目标（计算思维）指向学生解决问题（改造世界）的能力。“始于算理”面向教学过程，还原算法的生成情境，解决科学原理“如何教”的问题，可细化为“问题分析—算法创造（探究）—应用迁移”三个阶段。培养学生创造性探究能力：这种教学方法使信息科技课程中的“科学原理”的教学彰显出不同于科学类课程的学科本质特征。在教学过程的角度，从始于现象观察的“认识性探究”转变为始于问题分析的“创造性探究”，培养学生的创造性探究能力。例如，在信息科技课程中，教师可以引导学生像在“动动有奖”APP的奖励系统分析中一样，通过抽象与建模、设计算法、描述算法等过程，体验使用算法解决实际问题的过程，培养学生的计算思维。三、研究思路、研究方法、创新之处1.研究思路与方法研究思路：本研究首先进行文献综述，梳理国内外计算思维的相关研究成果，尤其是现有评价指标体系的特点与不足。在此基础上，确定本土化的计算思维描述框架及评价体系的指标，通过对样本进行分析和验证，不断完善指标体系。最后，对研究进行总结展望，为未来的计算思维教育提供方向和建议。研究方法：文献研究：广泛查阅国内外关于计算思维的文献，包括学术论文、研究报告等，了解计算思维的概念、特点、评价方法等。参考《论计算思维——计算思维的科学定位、基本原理及创新路径》《李锋等丨计算思维学业评价的内容构建与方法设计——文献比较研究的视角》等文献，深入分析计算思维的科学定位和评价内容体系。样本分析：借鉴《本土化计算思维评价指标体系的构建与探索基于1410名高中生的样本分析与验证》，选择一定数量的学生作为样本，使用构建的评价指标体系对他们的计算思维进行评估。通过分析样本数据，验证评价指标体系的信度和效度，了解学生在计算思维各方面的优势和不足。实践应用：将构建的评价体系应用于教育实践中，观察其在实际教学中的效果。例如，在乌鲁木齐县“红山教育”的教学研讨活动中，教师们通过生动的教学案例，将计算思维的培养融入到信息科技课程中，提升了教育质量。2.创新之处本土化评价体系：现有的计算思维评价指标体系大多基于国外文化背景和教育体系建立，缺乏对本土化文化背景的考虑。本研究构建的本土化计算思维描述框架及评价体系，充分考虑本土的文化背景、教育体系和社会需求，为计算思维教育提供了更适合本土的评价工具。“归于算法，始于算理”教学方法：提出“归于算法，始于算理”的教学方法，解决了科学原理“教什么”与“如何教”的问题。在教学目标上，将科学原理还原为算法，指向学生解决问题（改造世界）的能力；在教学过程中，还原算法的生成情境，细化为“问题分析—算法创造（探究）—应用迁移”三个阶段。这种教学方法使信息科技课程中的“科学原理”的教学彰显出不同于科学类课程的学科本质特征，从“认识原理（认识世界的能力）”转变为“创造算法（改造世界的能力）”，从始于现象观察的“认识性探究”转变为始于问题分析的“创造性探究”。例如，在信息科技课程中，教师可以引导学生像在“动动有奖”APP的奖励系统分析中一样，通过抽象与建模、设计算法、描述算法等过程，体验使用算法解决实际问题的过程，培养学生的计算思维。同时，结合《信息科技课程中“科学原理”的核心教学方法：归于算法，始于算理》的研究成果，深入阐述这一教学方法的理论基础和实践应用。四、研究基础、条件保障、研究步骤研究基础：现有计算思维评价体系研究：目前，国内外对计算思维的研究取得了一定成果，但现有的计算思维评价指标体系大多基于国外文化背景和教育体系建立，缺乏对本土化文化背景的考虑。例如，本土化计算思维评价指标体系的构建与探索基于1410名高中生的样本分析与验证中指出，现有指标体系未能充分考虑本土的文化背景、教育体系和社会需求。相关课题立项：天津师范大学冯友梅老师的《本土计算思维描述框架及评价体系设计研究》获批全国教育科学规划教育部重点项目，为课题研究提供了有力的支持。同时，学校在科研方面的投入和管理办法，如天津师范大学“课题培育工程计划”实施办法和天津师范大学国家级科研项目管理办法，为课题研究提供了良好的科研环境和保障。条件保障：专业研究团队：依托天津师范大学的科研实力和资源，拥有一支专业的研究团队。团队成员涵盖了教育学、计算机科学等多个领域的专家和学者，具备丰富的教学和科研经验，能够为课题研究提供专业的理论支持和实践指导。丰富的数据来源：可以从多方面获取丰富的数据来源。一方面，可以借鉴本土化计算思维评价指标体系的构建与探索基于1410名高中生的样本分析与验证中的数据收集方法，选择一定数量的学生作为样本，进行计算思维评估。另一方面，可以通过对相关文献的研究，如我国中学信息技术教学中计算思维培养的现状研究-基于CNKI的文献分析、从调研数据出发探究计算思维培养的教学策略等，了解计算思维培养的现状和问题，为课题研究提供理论依据。研究步骤：构建体系：首先进行文献综述，梳理国内外计算思维的相关研究成果，尤其是现有评价指标体系的特点与不足。在此基础上，确定本土化的计算思维描述框架及评价体系的指标，参考本土化计算思维评价指标体系的构建与探索基于1410名高中生的样本分析与验证，提出一个包含多个层级的评价指标体系。然后，对指标体系进行样本分析和验证，选择一定数量的学生作为样本，使用构建的评价指标体系对他们的计算思维进行评估，验证评价指标体系的信度和效度，了解学生在计算思维各方面的优势和不足。验证体系：将构建好的评价体系应用到实际教学中，观察其在实际教学中的效果。可以通过与学校、企业等合作，将评价体系应用于教育实践和企业招聘培训中，收集评价信息，对信息化教学质量进行全面分析。通过对各项指标的评价，找出信息化教学质量的影响因素，为进一步提高教学质量提供依据。总结应用：对研究进行总结展望，为未来的计算思维教育提供方向和建议。总结本土化计算思维评价指标体系的构建与探索的意义和价值，指出未来的研究方向。可以进一步探讨该指标体系的适用范围和适用性，以及如何更好地应用于教育和实践领域。同时，结合“归于算法，始于算理”的教学方法，为教育部门提供参考，帮助教师了解学生的计算思维水平，为计算思维的培养提供指导。也可以为企业招聘和培训员工提供依据。总之，通过明确的研究基础、有力的条件保障和科学的研究步骤，确保本土计算思维描述框架及评价体系的设计研究能够顺利进行，为推动计算思维教育的发展做出贡献。（全文共4148字）课题评审意见：本课题针对教育领域的重要问题进行了深入探索，展现出了较高的研究价值和实际意义。研究目标明确且具体，研究方法科学严谨，数据采集和分析过程规范，确保了研究成果的可靠性和有效性。通过本课题的研究，不仅丰富了相关领域的理论知识，还为教育实践提供了有益的参考和指导。课题组成员在研究中展现出了扎实的专业素养和严谨的研究态度，对问题的剖析深入透彻，提出的解决方案和创新点具有较强的可操作性和实用性。此外，本课题在研究方法、数据分析等方面也具有一定的创新性，为相关领域的研究提供了新的思路和视角。总之，这是一项具有较高水平和质量的教科研课题，对于推动教育事业的发展和进步具有重要意义。课题评审标准：1、研究价值与创新性评审关注课题是否针对教育领域的重要或前沿问题进行研究，是否具有理论或实践上的创新点，能否为相关领域带来新的见解或解决方案。2、研究设计与科学性课题的研究设计是否合理，研究方法是否科学严谨，数据收集与分析过程是否