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基于STEAM的计算思维培养模式构建及应用研究

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基于STEAM的计算思维培养模式构建及应用研究

作者：许秋璇云南师范大学

学位级别：硕士

计算思维是信息技术学科核心素养的主要组成部分,计算思维的培养是中小学信息技术课程改革的核心目标。在数据与计算、算法初步、开源硬件项目设计等课程模块的教学中,图形化编程工具已成为开展计算思维教学实践的重要载体。图形化编程... 详细信息

计算思维是信息技术学科核心素养的主要组成部分,计算思维的培养是中小学信息技术课程改革的核心目标。在数据与计算、算法初步、开源硬件项目设计等课程模块的教学中,图形化编程工具已成为开展计算思维教学实践的重要载体。图形化编程以其形象直观的积木式编程方式和蕴含的抽象和符号化的编程思维,使学生在保留算法核心思想的同时减轻认知负荷,从而留出更多认知资源聚焦于计算思维能力的提升。针对当前中小学计算思维培养缺乏体验性、情境性和过程性评价等问题,本研究在阐释计算思维、STEAM教育和图形化编程相关概念基础上,厘清计算思维与STEAM教育之间的“双向互补”关系,基于建构主义学习理论、“体验学习圈”理论和STEAM课程教学模式的共同要素,构建基于STEAM的计算思维培养模式。基于情境学习理论和项目学习理论,以Scratch图形化编程工具为载体,设计与实施基于STEAM的计算思维教学案例。在教学实践过程中,本研究以计算思维能力测量、基于编程作品的访谈和课堂视频分析为切入点,综合评价学生计算思维培养的实际效果。研究结果表明,构建的模式不仅有助于学生创造力、算法思维、合作技能、批判性思维等能力的发展,还能够激发学生参与编程学习的兴趣,提升其主动利用计算机领域知识与技术解决实际问题的能力。本研究的主要成果在于分析计算思维培养与STEAM教育理念之间的内在互补关系,构建基于STEAM的计算思维培养模式。在此模式的指导下,设计与实施基于STEAM的计算思维教学案例,为教师融合多学科知识开展计算思维教学实践提供范例。本研究的创新之处在于将计算思维内涵解构为五大核心能力（包括定义问题、抽象特征、优选算法、纠错迭代、迁移应用）,探索计算思维培养与Scratch项目式编程教学耦合的实践途径;采用NVivo质性分析方法对学生的计算思维培养过程性资料进行编码分析,可视化呈现学生计算思维能力发展轨迹,为教师创新计算思维评价方式提供参考。

关键词： STEAM教育计算思维图形化编程过程性评价质性分析

融入“大概念”的STEAM跨学科教研:模式构建与实践案例

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远程教育杂志 2021年第2期39卷 103-112页

作者：杨文正许秋璇云南师范大学信息学院云南昆明650500

STEAM教育本质上是跨学科的,旨在倡导学生融合多学科知识,综合解决复杂问题,不断促进其高阶思维能力的发展。跨学科教研是STEAM教学有效实施的前提,特别注重学科知识间的关联与整合。融入"大概念"的STEAM跨学科教研即针对当前STEAM跨学... 详细信息

STEAM教育本质上是跨学科的,旨在倡导学生融合多学科知识,综合解决复杂问题,不断促进其高阶思维能力的发展。跨学科教研是STEAM教学有效实施的前提,特别注重学科知识间的关联与整合。融入"大概念"的STEAM跨学科教研即针对当前STEAM跨学科教研中存在"目标理解偏差,主题离散泛化,组织结构松散,知识整合与内化不足"等问题,提出的跨学科教研新思路。其基于"大概念"内涵,从"纵向思维、横向思维和系统思维"角度,阐明了"大概念"统摄下各学科知识整合的作用机理。为此,在深入挖掘STEAM跨学科教研意蕴和活动理论基础上,构建融入"大概念"的STEAM跨学科教研模式,诠释知识整合的内在逻辑与跨学科教研实践耦合的途径。并且以"中国赵州桥"为主题,探讨了融入"大概念"的STEAM跨学科教研模式的具体实践,这为中小学STEAM教师教研模式创新提供了参考与借鉴。未来仍需要进一步挖掘STEAM跨学科教研活动的潜在价值,以构建STEAM教师教研的新生态。

关键词： STEAM教育跨学科教研大概念知识整合

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教育数字化转型成熟度模型研究

华东师范大学学报（教育科学版） 2023年第3期41卷 25-35页

作者：吴永和许秋璇王珠珠华东师范大学教育学部教育信息技术学系上海200062 华中师范大学国家数字化学习工程技术研究中心武汉430079 中央电化教育馆北京100031

教育数字化转型是教育高质量发展的推动力和革新因素,对教育数字化转型能力水平的评估已成为当前教育改革与实践的要点之一。成熟度模型为破解教育数字化转型能力水平评估难题提供新方法,有助于引领教育数字化转型实践落地。本研究基于... 详细信息

教育数字化转型是教育高质量发展的推动力和革新因素,对教育数字化转型能力水平的评估已成为当前教育改革与实践的要点之一。成熟度模型为破解教育数字化转型能力水平评估难题提供新方法,有助于引领教育数字化转型实践落地。本研究基于成熟度模型理论及基本结构,从国际比较视角分析现有数字化成熟度模型,通过政策分析提炼出教育数字化转型的关键构成要素;借鉴能力成熟度模型的级别划分和行为特征,结合我国教育数字化转型发展特点,构建了包含5个关键过程域、18个子关键域和5个成熟度等级的教育数字化转型成熟度评价框架;基于“宏观—中观—微观”系统性推进数字化创变的思路,从国家、区域和学校三个层面探讨了教育数字化转型成熟度评价框架的关键应用场景,以期为探寻教育数字化战略行动实施和教育高质量发展提供可行的评价路径。

关键词：教育数字化转型成熟度模型评价框架应用场景国际比较政策分析

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数字化赋能未来教育开放、包容与高质量发展

开放教育研究 2023年第3期29卷 104-113页

作者：吴永和许秋璇颜欢郑浩华东师范大学教育学部教育信息技术学系上海200062

教育数字化是应对全球教育危机、引领世界教育变革创新的重要载体和方向。2023世界数字教育大会以“数字变革与教育未来”为主题,为世界数字教育发展注入新动能。文章系统概括了我国数字教育发展新进展,阐述了大会聚焦的四大核心议题:... 详细信息

教育数字化是应对全球教育危机、引领世界教育变革创新的重要载体和方向。2023世界数字教育大会以“数字变革与教育未来”为主题,为世界数字教育发展注入新动能。文章系统概括了我国数字教育发展新进展,阐述了大会聚焦的四大核心议题:数字化转型、教育数字治理、师生数字素养提升和数字学习资源开发与应用,并从顶层设计、协同发展、互联共享三个层面探讨了未来世界数字教育发展的行动倡议。文章最后建议:第一,加强建设各级别大数据中心,促进教育平台互联互通;第二,建设数字教育国家质量基础设施,推进国家与国际标准研制;第三,推进数字基础设施泛在联通,夯实教育“数字”基座;第四,提升教育大数据治理能力,推动教育业务流程再造;第五,实施师生数字素养提升工程,助力服务全民终身学习;第六,坚持教育技术学科兼容创新,提升专业人才培养质量;第七,共享我国数字教育发展成果,构筑全球数字教育生态。本研究能为我国纵深推进教育数字化战略行动提供参考。

关键词：世界数字教育大会教育数字化转型教育数字化数字教育中国方案教育公平教育数字治理

基于计算思维培养的scratch教学设计——以“未来校园”为例

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西部素质教育 2019年第17期5卷 105-106页

作者：许秋璇云南师范大学信息学院

为了增强学生学习过程的体验性,激发学生学习编程的兴趣,培养学生的计算思维,文章首先对相关概念进行了界定,然后提出了基于计算思维培养的scratch教学设计,包括情境体验、反思观察、程序设计、行动分享。

关键词：计算思维 scratch编程体验式教学开源硬件

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教育数字化转型成熟度模型研究

高等学校文科学术文摘 2023年第3期40卷 181-182页

作者：吴永和许秋璇王珠珠华东师范大学教育学部上海200062

一、教育数字化转型成熟度评价的理论审视对教育而言,教育数字化转型成熟度模型应具有如下功能:锚定教育数字化转型所处发展阶段,精准识别教育数字化发展关键问题,描绘教育数字化转型从初始、混乱阶段发展到成熟、有序阶段的演化路径;... 详细信息

一、教育数字化转型成熟度评价的理论审视对教育而言,教育数字化转型成熟度模型应具有如下功能:锚定教育数字化转型所处发展阶段,精准识别教育数字化发展关键问题,描绘教育数字化转型从初始、混乱阶段发展到成熟、有序阶段的演化路径;为教育组织实施数字化转型提供清晰的发展指南,帮助其识别各种潜在优势和挑战,明确合适的启动点、执行步骤以及各种资源需求,以驱动教育数字化可持续发展.

关键词：数字化转型精准识别启动点演化路径可持续发展成熟度模型成熟度评价教育数字化

维普期刊数据库评论

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教育信息化新基建标准需求与行动建议

中国远程教育 2021年第10期 1-11,76页

作者：祝智庭许秋璇吴永和华东师范大学开放教育学院 200062 华东师范大学教育学部教育信息技术学系 200062

2021年7月,教育部等六部门印发《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》(教科信[2021]2号),教育新型基础设施建设(以下简称"新基建")实际上以信息化为主线,凸显信息化对于教育发展的基础性、支撑性作用。由此... 详细信息

2021年7月,教育部等六部门印发《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》(教科信[2021]2号),教育新型基础设施建设(以下简称"新基建")实际上以信息化为主线,凸显信息化对于教育发展的基础性、支撑性作用。由此,本文聚焦"教育信息化新基建"相关的标准需求与行动建议。首先,文章阐释了教育信息化新基建的国策背景、核心要义、体系框架和功能特征(智能、融合、绿色、治理、韧性、泛联和生态);其次,基于教育信息化新基建标准需求分析,从数字底座、体系规范、应用场景、目标引领四个层面建构了面向教育信息化新基建的标准需求框架,以解决教育信息化建设缺乏标准化思维统筹的问题;最后,从教育信息化新基建目标、网络平台、安全应用等方面提出推进教育信息化新基建标准化建设的十项行动建议,以期为新技术驱动我国教育数字化转型发展提供启示。

关键词：教育信息化教育新基建教育数字化转型标准需求行动建议数字底座泛联网教育数据治理

面向未成年人的人工智能技术规范研究:学理阐析与探研进路——面向未成年人的人工智能技术规范研究(一)

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电化教育研究 2023年第5期44卷 5-12页

作者：吴永和郭胜男许秋璇郑浩颜欢华东师范大学教育学部教育信息技术学系上海200062

人工智能时代,如何协调好AI与未成年人之间的关系成为亟须解决的时代命题,而“面向未成年人制定什么样的AI技术规范”是回答好这一命题的关键。基于此,文章基于“面向未成年人的人工智能技术规范研究”国家社科重大项目,从学理上阐释面... 详细信息

人工智能时代,如何协调好AI与未成年人之间的关系成为亟须解决的时代命题,而“面向未成年人制定什么样的AI技术规范”是回答好这一命题的关键。基于此,文章基于“面向未成年人的人工智能技术规范研究”国家社科重大项目,从学理上阐释面向未成年人的人工智能技术规范研究的核心内容与探研进路。文章由五部分组成:(1)面向未成年人的AI时代诉求;(2)面向未成年人的AI治理态势分析;(3)AI技术规范概念阐释与定位;(4)研究的核心内容;(5)整体的探研进路。希望能够帮助读者理解面向未成年人的人工智能技术规范研究的重点和方向,期待能够为后续相关研究提供理论指导和参考,共同致力于解决AI与未成年人协调相融共进问题,助力构建人类命运共同体。

关键词：人工智能技术规范未成年人核心素养应用监管安全伦理

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基于“体验学习圈”的计算思维培养模型研究

现代教育技术 2020年第7期30卷 97-104页

作者：许秋璇杨文正周琴英云南师范大学信息学院云南昆明650500

文章首先分析了计算思维与"体验学习圈"的内涵,并将计算思维解构为"定义问题、抽象特征、优选算法、纠错迭代"四大核心能力。随后,文章根据Scratch体验式教学的"情境体验、反思观察、建立模型、行动分享"四个环节,构建了基于"体验学习圈... 详细信息

文章首先分析了计算思维与"体验学习圈"的内涵,并将计算思维解构为"定义问题、抽象特征、优选算法、纠错迭代"四大核心能力。随后,文章根据Scratch体验式教学的"情境体验、反思观察、建立模型、行动分享"四个环节,构建了基于"体验学习圈"的计算思维培养模型。最后,文章将此模型应用于以"未来智能教室"为主题的教学活动中,并分析了其具体的教学实施过程和教学成效。基于"体验学习圈"的计算思维培养模型的提出,为实现计算思维核心能力培养与Scratch体验式教学环节的耦合提供了路径,并可为中小学计算思维教学实践的有效开展提供参考。

关键词：计算思维 “体验学习圈” 核心能力 Scratch编程教学