[发明专利]一种面向幼儿计算思维的测评方法

说明书

本发明属于机器人教育应用领域，提供一种面向幼儿计算思维的测评方法，将任务的关键节点寓于活动地图中，通过在编程板上编制程序指令集，驱动机器人在活动地图上完成特定的测评任务，并显示机器人的运动轨迹，将幼儿的计算思维能力体现在任务完成的各个环节中；在活动地图上聚合规则的格网块，设置不同的交互方式，驱动机器人在活动地图上执行移动、转向、绘制等操作，增强儿童的感知体验，在编程过程中充分锻炼、体现抽象、空间方位、逻辑、分解和计算能力，采集活动过程中幼儿驱动机器人完成测评任务的过程数据，构建幼儿计算思维五大能力测评的指标体系、权重赋值，并结合路径对比算法完成各个指标分值的计算，使用可视化方式表示测评结果。

技术领域

本发明属于机器人教育应用领域，更具体地，涉及一种面向幼儿计算思维的测评方法。

背景技术

随着人工智能、大数据、云计算和区块链技术为代表的信息技术的快速发展，编程教育得到国内外广大教育者的关注。编程教育能够锻炼幼儿的抽象、空间方位、逻辑、分解和计算五大方面能力，越来越多的国家将编程教学纳入中小学教学体系中。适合青少年的编程语言也越来越多，例如MIT为8岁以上儿童设置的入门级编程语言——Scratch；面向3-4岁孩子的Kibo实物块编程语言等。目前也出现许多针对儿童的编程学习工具，例如苹果发布的Swift Playgrounds应用；Google推出的开放性硬件平台Project Block等，这些工具的出现促进儿童编程学习。3-6岁儿童(幼儿)的认知能力正处在由具象到抽象转变的阶段，相比文字阅读，他们对于图形图像的感觉更为强烈，简单易懂的图形化编程教学软件能够提升幼儿的学习兴趣。为了评估幼儿计算思维能力，需要单独或综合测评幼儿的五大能力，设置相应的测评内容、活动及体系。

当前幼儿计算思维测评中存在的困难：(1)测评内容数量少且针对性弱，对计算思维五大能力的测评内容不够丰富；(2)测评活动没有融入多维度的能力测评，缺少规范化的流程，致使非专业出身的教师无法有效开展测评；(3)没有统一的测评体系，对于不同学习阶段的幼儿，难以给出与其能力相匹配的评价。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向幼儿计算思维的测评方法，该方法通过将编程概念和知识转化成一个个具体任务，针对任务完成情况，对幼儿各项计算思维能力进行评测，促进机器人编程教育在幼儿中的推广和应用。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

一种面向幼儿计算思维的测评方法，包括以下步骤：

(1)测评内容设置。依据儿童认知发展特征，设置测评内容，确定抽象、空间方位、逻辑、问题分解和计算五大能力为计算思维的测评目标；将活动地图划分为不同单元的格网，辅助幼儿理解机器人的运动路径；采用符合幼儿年龄段的分类方法设置指令符号，并在测评系统内部关联对应的模块化实现函数。

(2)测评活动设置。为评估幼儿计算思维的五大能力，综合考虑活动要求、指令长度、复杂性、约束条件等因素，设置测评活动及其难度；按照活动要求与执行顺序，设定关键节点及其所在格网的交互行为，构建交互网络；解析幼儿的指令集合，执行相应指令，驱动机器人在活动地图上运动，完成活动任务；根据收集到的幼儿活动数据，综合使用最短路径、指令简化等算法，计算活动任务中最佳解答方案。

(3)测评体系构建。根据测评内容，设置一级、二级测评指标，采用AHP法计算各指标的权重，构建完整的测评指标体系；确定活动过程中需要记录的数据，完成数据的收集、整合和预处理；分析经过预处理的行为数据，计算各二级指标的得分，并经二级指标加权确定五大一级指标的得分，完成计算思维能力的评价。

本发明的有益效果在于：