程序设计教学中计算思维训练的实证研究
发布时间：2022-01-02 12:36
随着计算思维的重要性日益突出,如何在程序设计教学中有效训练学生的计算思维能力则成为国内外研究的重要主题。本研究通过文献整理和分析、梳理当前程序设计教学存在的问题,在已有研究的基础上构建了程序设计教学中的渐进式计算思维训练模型,共包括数据采集分析、训练阶段选择、思维训练实施、训练效果评价四个基本环节。结合计算思维能力发展的关键因素,在促进知识基础和认知结构提升的前提下,从学习方式的角度在程序设计教学中融合渐进式计算思维训练理念,分三个阶段实施思维训练,每一阶段均依据学习者的现有学习情况出发制定思维可视化、问题迁移、逻辑反思、内化总结四个训练过程,进而确定思维训练的教学活动流程。本研究选取某师范大学2018级教育技术学专业两个选修《程序设计基础》课程的班级作为实验对象,随机选定一个班级为实验班,另一个班级为对照班。将构建的渐进式计算思维训练模型应用于实验班中,进行了为期18周的教学实验。通过对比两个班级学生在实验前后计算思维、编程自我效能以及学习成绩方面的差异,检验计算思维训练模型的应用效果。研究发现,经过实验后实验班的计算思维能力总体上优于对照班,并在批判性思维、协同和问题解决三个维度明...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究思路图
21平和通过教学能够达到的预期水平，两者间的差异就称之为最邻近发展区①②③，示意图如图2.1所示。支架式教学从学习者的最近发展区出发，通过支架（适当的、小步调的线索或提示）辅助学生学习，脚手架或学习支架被认为是对学习过程支持的一种隐喻，代表的是学生在学习过程中进行的知识建构和个人发展的支架，就像在建筑工地搭建脚手架一样④⑤。支架式教学突出发挥学生的主动性和创造性，在教师搭建的情景框架学习支持中，用已有知识内化新的学习内容，参与知识的主动构建⑥。图2.1最邻近发展区示意图支架式教学理论对本研究提供的理论启示为：程序设计教学中制定计算思维训练策略时应当向学生提供合适的学习支持，辅助他们应用综合知识来训练计算思维能力。由于程序设计学习往往随着课程难度的增加，学习者的知识建构更加困难，较难独立解决问题，此时必要的学习支持可以帮助学生进行螺旋上升似的渐进式学习，从而完成对所学知识的内化和构建。因此，考虑利用流程图作为学习者的学习支架，达到提供渐进式的辅助支持作用，同时结合师生之间有效的及时反馈，从一定程度上帮助学习者渐进地养成问题解决思维，从而提升和完善自身的计算思维能力。①ColeM,JohnsteinerV,ScribnerS,etal.Mindinsociety:Thedevelopmentofhigherpsychologicalprocesses.L.S.Vygotsky.[J].psychologicalprocesses,1978,7740(1):774027-774027-11.②张焕庭.教育辞典:[M].南京:江苏教育出版社.③高艳.谈建构主义学习理论指导下的支架式教学——以化学教学为例[J].中国成人教育,2013(18):162-164.④Rasmussen,J.Theimportanceofcommunicationinteaching:Asystems-theoryapproachtothescaffoldingmetaphor[J].JournalofCurriculumStudies,2001,33(5),569-58
23性”思维教学转化为“显性”思维教学。图3.1计算思维能力发展模型（龚静等，2018）（2）计算思维训练模型郁晓华等人将现有的计算思维训练模式与创新训练模式相结合，在教案和学案的支持下提出一种新的计算思维训练模型，如图3.2所示。此模型表示计算思维的培养和训练在教案与学案的配套支持下开展围绕主题/项目的问题解决过程，注重引导学生探索解决问题的整个过程，并且教师需在教学过程中依据学生理解问题的个体差异情况，逐层拓展给定情景的问题域，在这样的叠加过程中逐步提升学生问题解决任务的复杂性①。该思维训练模式强调个人计算思维的培养，在基于问题的基础上，学习者独立思考探索问题最终寻求问题解决方案的自我探究过程。有效融入思维工具和教师支持等可视化工具或外界教学辅助支持，可以帮助学习者认知思维过程和问题解决思维过程进一步显化②。可以发现计算思维训练的最终目的不仅仅是引导学生掌握基本的知识和行为技能，而是形成问题解决的思维习惯。①XiaoM,YuX.AModelofCultivatingComputationalThinkingBasedonVisualProgramming[C]//2017InternationalConferenceofEducationalInnovationthroughTechnology(EITT).IEEE,2017:75-80.②郁晓华,肖敏,王美玲,陈妍.基于可视化编程的计算思维培养模式研究——兼论信息技术课堂中计算思维的培养[J].远程教育杂志,2017,35(06):12-20.
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算思维的评估方法及应用案例研究[J]. 刘娇,李建生. 现代教育技术. 2019(10)
[2]流程图支持下的计算思维培养实践研究[J]. 郁晓华,王美玲. 中国远程教育. 2019(09)
[3]多维度编程思维训练研究[J]. 张勇,董俊庆,徐秋月. 忻州师范学院学报. 2018(05)
[4]高中信息课发展学生计算思维教学策略研究[J]. 白珍,李辛. 教学与管理. 2018(30)
[5]基于高中信息技术核心素养下的计算思维能力的培养策略[J]. 曹金华. 电脑与信息技术. 2018(05)
[6]巧用微课促进高中学生“计算思维”的培养[J]. 庄小云. 中国教育学刊. 2018(09)
[7]培养计算思维的高中信息技术校本课程研究[J]. 曹晓明,安娜. 现代教育技术. 2018(07)
[8]计算思维:信息技术学科核心素养培养的核心议题[J]. 张立国,王国华. 电化教育研究. 2018(05)
[9]以计算思维为导向的C语言程序设计MOOC建设[J]. 赵媛,王杰,周立军,吕海燕. 实验技术与管理. 2018(04)
[10]计算思维能力发展模型与教学程序研究[J]. 龚静,侯长林,张新婷. 现代教育技术. 2018(04)
硕士论文
[1]嵌入计算思维训练的拓展课教学设计与实践[D]. 金思薇.上海师范大学 2019
本文编号：3564190
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究思路图
21平和通过教学能够达到的预期水平，两者间的差异就称之为最邻近发展区①②③，示意图如图2.1所示。支架式教学从学习者的最近发展区出发，通过支架（适当的、小步调的线索或提示）辅助学生学习，脚手架或学习支架被认为是对学习过程支持的一种隐喻，代表的是学生在学习过程中进行的知识建构和个人发展的支架，就像在建筑工地搭建脚手架一样④⑤。支架式教学突出发挥学生的主动性和创造性，在教师搭建的情景框架学习支持中，用已有知识内化新的学习内容，参与知识的主动构建⑥。图2.1最邻近发展区示意图支架式教学理论对本研究提供的理论启示为：程序设计教学中制定计算思维训练策略时应当向学生提供合适的学习支持，辅助他们应用综合知识来训练计算思维能力。由于程序设计学习往往随着课程难度的增加，学习者的知识建构更加困难，较难独立解决问题，此时必要的学习支持可以帮助学生进行螺旋上升似的渐进式学习，从而完成对所学知识的内化和构建。因此，考虑利用流程图作为学习者的学习支架，达到提供渐进式的辅助支持作用，同时结合师生之间有效的及时反馈，从一定程度上帮助学习者渐进地养成问题解决思维，从而提升和完善自身的计算思维能力。①ColeM,JohnsteinerV,ScribnerS,etal.Mindinsociety:Thedevelopmentofhigherpsychologicalprocesses.L.S.Vygotsky.[J].psychologicalprocesses,1978,7740(1):774027-774027-11.②张焕庭.教育辞典:[M].南京:江苏教育出版社.③高艳.谈建构主义学习理论指导下的支架式教学——以化学教学为例[J].中国成人教育,2013(18):162-164.④Rasmussen,J.Theimportanceofcommunicationinteaching:Asystems-theoryapproachtothescaffoldingmetaphor[J].JournalofCurriculumStudies,2001,33(5),569-58
23性”思维教学转化为“显性”思维教学。图3.1计算思维能力发展模型（龚静等，2018）（2）计算思维训练模型郁晓华等人将现有的计算思维训练模式与创新训练模式相结合，在教案和学案的支持下提出一种新的计算思维训练模型，如图3.2所示。此模型表示计算思维的培养和训练在教案与学案的配套支持下开展围绕主题/项目的问题解决过程，注重引导学生探索解决问题的整个过程，并且教师需在教学过程中依据学生理解问题的个体差异情况，逐层拓展给定情景的问题域，在这样的叠加过程中逐步提升学生问题解决任务的复杂性①。该思维训练模式强调个人计算思维的培养，在基于问题的基础上，学习者独立思考探索问题最终寻求问题解决方案的自我探究过程。有效融入思维工具和教师支持等可视化工具或外界教学辅助支持，可以帮助学习者认知思维过程和问题解决思维过程进一步显化②。可以发现计算思维训练的最终目的不仅仅是引导学生掌握基本的知识和行为技能，而是形成问题解决的思维习惯。①XiaoM,YuX.AModelofCultivatingComputationalThinkingBasedonVisualProgramming[C]//2017InternationalConferenceofEducationalInnovationthroughTechnology(EITT).IEEE,2017:75-80.②郁晓华,肖敏,王美玲,陈妍.基于可视化编程的计算思维培养模式研究——兼论信息技术课堂中计算思维的培养[J].远程教育杂志,2017,35(06):12-20.
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算思维的评估方法及应用案例研究[J]. 刘娇,李建生. 现代教育技术. 2019(10)
[2]流程图支持下的计算思维培养实践研究[J]. 郁晓华,王美玲. 中国远程教育. 2019(09)
[3]多维度编程思维训练研究[J]. 张勇,董俊庆,徐秋月. 忻州师范学院学报. 2018(05)
[4]高中信息课发展学生计算思维教学策略研究[J]. 白珍,李辛. 教学与管理. 2018(30)
[5]基于高中信息技术核心素养下的计算思维能力的培养策略[J]. 曹金华. 电脑与信息技术. 2018(05)
[6]巧用微课促进高中学生“计算思维”的培养[J]. 庄小云. 中国教育学刊. 2018(09)
[7]培养计算思维的高中信息技术校本课程研究[J]. 曹晓明,安娜. 现代教育技术. 2018(07)
[8]计算思维:信息技术学科核心素养培养的核心议题[J]. 张立国,王国华. 电化教育研究. 2018(05)
[9]以计算思维为导向的C语言程序设计MOOC建设[J]. 赵媛,王杰,周立军,吕海燕. 实验技术与管理. 2018(04)
[10]计算思维能力发展模型与教学程序研究[J]. 龚静,侯长林,张新婷. 现代教育技术. 2018(04)
硕士论文
[1]嵌入计算思维训练的拓展课教学设计与实践[D]. 金思薇.上海师范大学 2019
本文编号：3564190
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