面向计算思维发展的跨学科问...驱动学习环境设计与应用研究__计算机专业毕业论文设计范文.pdf

【摘要】 计算思维的培养是当前国内外教育领域关注的焦点。跨学科问题驱动学习环境被认为在发展计算思维中具有重要价值。本研究旨在构建一个支持编程与数学跨学科课程的学习环境理论框架，并在此基础上重新设计课程和学习活动，通过三轮迭代的教学实践，不断优化学习环境，以促进K-12阶段的跨学科计算思维教育的理论和实践发展。 研究的核心问题是如何利用跨学科问题驱动的学习环境来提升小学生的计算思维能力，包括三个子问题：(1)设计跨学科问题驱动学习环境的原则和策略是什么？(2)如何在数学与编程相结合的跨学科情境中基于这些原则和策略迭代改进学习环境设计？(3)这种跨学科问题驱动的学习环境对计算思维发展的效果如何？ 研究采用了文献元分析法、基于设计的研究、课堂观察法、问卷调查法和访谈法。建立了计算思维的概念模型和评价框架，根据其起源的关键观点和不同发展阶段的内涵，总结现有的计算思维概念模型，提出研究的概念模型和评价框架。构建了一个跨学科问题驱动的学习环境框架，借鉴数字化学习环境的经典PST理论，识别教学方法、社会交互和技术环境之间的交叉性，提炼出问题驱动的跨学科学习环境设计原则和具体教学策略。通过三轮实践，根据数据分析结果不断调整和完善设计原则和策略。 研究得出的主要结论有：计算思维的抽象性和迁移性需要跨学科知识来表达；计算思维的评估应涵盖学科成就、解决问题的过程以及相关思维角度；设计跨学科发展计算思维的学习环境，可以从设计跨学科实际问题的教学方法、支持小组配对编程协作的社会交互，以及利用技术环境支持计算思维可视化等方面进行策略制定。 该研究深化了计算思维发展的内涵和评价标准的理解，为研究者提供了选择计算思维操作性框架和评价方式的理论指导。同时，它发展并修正了跨学科计算思维学习环境的设计原则和教学策略，对于提升小学生的计算思维具有重要意义，也为跨学科计算思维教育提供了策略依据和实践指导。研究的局限性在于研究对象范围有限和配对小组协作机制的记录分析不足。未来的研究可以进一步探索计算思维跨学科学习环境在更多学科中的适用性，扩大样本量，开发更多跨学科课程，以及深入探究配对编程小组内部协作机制和个体差异对计算思维发展路径的影响。 关键词：计算思维；STEM；跨学科；问题驱动；学习环境设计