听说很多同学都抱怨自己报了假专业,所以小编准备进行一次线上采访:
不知道大家有没有一种感觉,自己宛如一个披着心理学(生物学、地理学、统计学、经济学习......)大衣的码农。
信息社会:思维方式的“计算化”
如今,社会正从工业社会过渡到信息社会,我们生活在一个被数字化产品包围的环境中。达尔文的进化论认为自然选择决定着进化得方向,当今科技的高速发展导致社会可谓是一天一个样,只要稍微不留心你就会被“自然选择”淘汰。为了不被淘汰,人类一定进化出了一种新型的思维方式,计算思维就是在这样一个历史背景下被提出来的。
什么是计算思维
2006年Jeanette Wing’s教授第一次提出了计算思维这个概念,计算思维是以计算机科学概念为基础,去解决问题、理解人的行为的思维方式;2011年的时候Jeanette Wing’s教授对这个定义进行了补充,认为计算思维是以计算机概念为基础去形成问题,并且能够利用已有信息在计算机的环境下达到资源最大利用的去解决问题的思维方式。并且很多学者都认为计算思维不只是编程的核心能力,还是S(Science,科学)T(Techonology,技术)E(Engineering,工程)M(Mathematics,数学)四大学科的核心能力。
说了那么多我还是不懂
对计算思维的研究终于在2016年取得了突破。西班牙学者Marcos Roman-Gonzalez提出了一个新的视角让我们去理解计算思维,首先他认为计算思维是认知能力的一种,并且与高阶认知能力(问题解决能力)高度相关,与流体推理能力和空间能力也存在部分相关。该假设的提出使得计算思维的定义变得更加清晰。
那么计算思维怎么去测量呢
作为一种能力,要是不能利用客观工具测量,那么它的价值就难以显现,所以许多组织和学者都投身于对计算思维测量工具的开发工作中。
小科普
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上图就是Scratch2.0的操作界面,由于支持多语言环境,使用者可以不认识英文单词(普通编程语言都是由英文单词组成)。构成程序的命令和参数通过积木形状的组块来实现,用鼠标拖动组块到程序编辑栏就可以实现操作。积木组块包括8个大类,100多个功能。包括了一个完整程序的每个环节,甚至数组和函数。
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如上图所示,这就是一个用Scratch制作的完整小游戏,该游戏考验玩家在五颗心的条件下利用方向键控制小人躲避乌鸦(减心)吃水果(得分)的游戏。其中涉及的11个元素和4个背景都在左边下部,左边上部是这个程序最终呈现的小游戏,右边呈现的是对游戏主角在游戏中可能遇到的所有情况的程序组块。因为没有复杂抽象的计算机代码,并且颜色鲜艳,很多孩子都愿意使用它来编写自己的小程序。
回到Computational Thinking test (CTt)
简单介绍完Scratch之后,大家请思考,为什么要用这种可视化的程序组块来测量计算思维呢?
其实是因为高中生对编程代码的了解水平不一,如果利用传统的语句编程形式来表述,那么就很难排除知识经验带来的测量误差。
该测验把测量的计算机概念分为了七个方面,分别是序列、循环(次数)、循环(条件)、if/else简单问题、if/else复杂问题、函数的建立。每道题会用到其中的一个或者几个概念。主要的题型包括序列解决问题、补全缺失语句、找出错误语句三种。
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比如上图题目形式就是基于code.org中的Canvas形式的题目,选项利用Scratch编程软件编出来的一段程序,这个题目要求小人画一个长方形,完成这个动作所需要的语句呈现在右边,我们需要找出错误的地方。该题考察的计算概念是循环。
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第二题的题目形式就是Maze形式,选项形式依然是Scratch可视化编程,这个题目要求“Pac-Man”去吃掉红色的东西,请你在以下语句中选择正确的。该题考察了两个计算概念,循环和if/else的简单情境。
考考你
那么我们来看看下面这个题你会做吗?
上述三题的答案在最后哦!
这个测验到底能不能用
该测验把实际的问题计算机化,利用可视化的编程语句呈现出解决问题的方式,这样的测量方式看似非常符合计算思维的测量,那么它的测量学属性怎么样呢?
研究者招募了1251名西班牙学生(5-10年级)来参加测试,有部分学生在一周后分别参加了一般认知能力的测验Primary Mental Abilities (PMA) batter和高阶认知能力问题解决的测验RP30 problem-solving test。PMA、RP30分别与Computational Thinking test的相关是0.540和0.669,显著相关也证明了计算思维是一种认知能力。但是一般认知能力测验PMA的解释率只能达到27%,而问题解决能力RP30的解释率可以达到的44.7%,说明计算思维更加接近问题解决能力,是一种复杂的认知能力。测验本身的平均难度适中p=0.56,内部一致性系数α为0.793,展现了良好的信度和难度。
相对良好的测量学属性给了计算思维研究者一个安慰,研究者们也在思考如何进一步扩充测验、编制新题、改变形式,使得在不远的将来我们可以更好地测量人类新进化出的计算思维。
计算思维不是单纯的问题解决能力
同时,学者Marcos 暗暗埋下了伏笔。从问题解决测验的解释率只有44.7%就可以看出来,计算思维和普通的问题解决能力还是有区别的。小编认为计算思维是在计算机环境之下一种新型问题解决能力,这是值得我们以后进一步去研究的。
计算思维测验未来的发展方向
计算思维的测量才刚刚起步,作为一个跟计算机概念相关的测验,如果只是按照ComputationalThinking test的形式去进行难免会存在很多问题,且选择题的形式也不能很好的体现人们解决计算机问题的整个思维过程。因此以后对于计算思维的测量,应该在保证优秀测量学属性的前提下,增加交互感,并对测验进行游戏化。要是能在游戏的环境下测量计算思维,那么势必会更加准确,反馈的数据也更加全面。
社会结构一直在变化,在一个数字化的时代,自然选择不断淘汰不适应社会变迁的人类,留下的你一定会进化出计算思维。
答案
第一题:A
第二题:A
第三题:B
解析:本题考察了建立自定义函数的概念。首先题目描述中建立了一个“myfunction”的自定义函数,“my function”的功能就是画出一个边长100像素的正方形。题目要求在360°范围中画出3个正方形,则需要使用“my function”画一个正方形,之后小艺术家旋转120°,重复三次。符合要求的就是B。
-生在信息时代,拥有计算思维-
来源:心理测验与评估
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