关键词:
计算思维能力
课程内容设计模型
ScratchJr
摘要:
随着新一代人工智能技术的蓬勃发展,计算思维日益受到教育领域的广泛关注。计算思维作为基础教育阶段的核心素养和关键能力,在不同的年龄阶段具有不同的培养方式与发展特征。小学阶段是开展计算机科学教育和培养计算思维的关键时期,该阶段的儿童计算思维培养,不仅可以帮助孩子建立解决问题的逻辑思维,同时还能够让他们在数字环境中以有创造性的方式运用数字技术,获得更加有意义的经验。编程教育作为计算思维培养的主要途径之一,在逐步低龄化发展的同时,也为儿童计算思维的培养带来了工具不足、目标不清、内容不够等诸多挑战。基于此,本研究分析并选取ScratchJr图形化编程,依据计算思维三维目标设计了计算思维能力培养框架,构建了基于计算思维能力培养的课程内容设计模型,开发适合小学低年级儿童学习的ScratchJr图形化编程课程,以促进其计算思维能力发展。本研究主要采用文献研究法、教育实验法、问卷调查法以问题解决的思路展开研究,有绪论、正文、总结展望三部分构成。研究内容如下:在绪论部分,本文通过梳理国内外有关儿童计算思维和ScratchJr相关文献,阐述了解计算思维和ScratchJr编程的研究现状,发现了“学习工具乱”、“培养目标模糊”、“编程课程少”等主要问题,明确了选环境、定目标、建课程三个主要任务,确定研究思路与方法、本研究的目的和意义。在第一章,本文主要理清了计算思维能力、课程内容设计、ScratchJr的本质概念,确定了课程内容设计模型构建和ScratchJr编程课程开发的基础理论。在第二章,本文以ADDIE课程设计模型为指导,明确了编程课程开发的主要流程,分析了小学低年级学生课程学习背景、认知特征与学习内容,阐述了ScratchJr培养儿童计算思维能力的优势和可行性。基于编程环境,依据CSTA K-12计算机科学框架等标准,重构了计算概念、计算实践、计算观念的指标,设计了以问题解决为主线的计算思维能力框架作为儿童计算思维能力培养的总目标。在第三章,本研究基于上述框架从计算思维的三个维度、形成过程和培养内容分析并构拟了基于计算思维能力培养的课程内容设计框架,规范了 ScratchJr的课程内容设计理念,确定了课程目标、课程内容选择与组织方式。在该框架下设计了课程模块和主要环节,构建ScratchJr课程内容设计模型,开发了共42课时编程课程与学习资源,并提出了量表与试题相结合的多维测评方案。在第四章,使用ScratchJr编程课程进行教学实践,通过前测和后测的数据分析,并对其实际运用情况进行系统剖析,验证基于计算思维能力培养的课程内容设计模型的有效性和课程的可行性,为今后低年级计算思维的培养提供理论参考和实践支持。最后,本文总结课程内容设计模型及ScratchJr课程内容开发的成果与不足,提出针对儿童计算思维能力的培养上面临的问题与挑战的研究展望。创新点:1.研究选题新。本研究明确通过开发ScratchJr图形化编程课程培养小学低年级计算思维能力。2.研究内容新。本研究基于编程环境设计了计算思维能力框架,明确了计算思维能力培养目标,构建了基于计算思维能力培养的课程内容设计模型并通过ScratchJr课程教学验证了其对小学生低年级学生计算思维水平提升有显著效果。