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编程教学促进学生高阶思维发展的设计与实施

教育与装备研究 2023年第7期39卷 57-60页

作者：王健江苏省常熟市浒浦高级中学

伴随着高中信息技术课程新的改革,教材中关于编程教学的内容正逐步加大广度和深度,学生需具备一定的高阶思维能力,来满足终身学习的需求,这就对学生高阶思维能力的培养提出了新的要求。信息技术教师可以尝试对学习任务进行重组设计,引... 详细信息

伴随着高中信息技术课程新的改革,教材中关于编程教学的内容正逐步加大广度和深度,学生需具备一定的高阶思维能力,来满足终身学习的需求,这就对学生高阶思维能力的培养提出了新的要求。信息技术教师可以尝试对学习任务进行重组设计,引导学生通过自主学习、探究学习、真实问题的学习、情境迁移等方式,实现学生从具身认知、分析建模、强化批判性思维、到指向深层次理解的跨越,提升学生的高阶思维能力。

关键词：编程教学高阶思维教学策略

基于深度学习理论的高中编程教学模式设计与实践

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西南大学学报（自然科学版） 2023年第6期45卷 23-34页

作者：钟晓燕邱瑀楠瞿堃西南大学教师教育学院重庆400715 包头市第四中学内蒙古包头014030 西南大学教育学部重庆400715

在对深度学习理论的内涵、典型发生机制讨论分析的基础上,本文参考“4S”学习内容框架模型和结合经典教学模式5要素说,构建了基于深度学习理论的高中编程教学模式,并通过教学实验研究检验了该教学模式对学习成效与计算思维的促进作用.... 详细信息

在对深度学习理论的内涵、典型发生机制讨论分析的基础上,本文参考“4S”学习内容框架模型和结合经典教学模式5要素说,构建了基于深度学习理论的高中编程教学模式,并通过教学实验研究检验了该教学模式对学习成效与计算思维的促进作用.对照实验数据表明,实验模式指导下的编程教学在学习成效与计算思维方面的提高均显著优于现行的教学模式.

关键词：深度学习编程教学计算思维教学模式 “4S”学习内容框架模型算法

编程教学对青少年高阶思维技能发展的有效性研究--基于国内外近5年31项实验和准实验的元分析

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数字教育 2022年第5期8卷 1-9页

作者：董艳吴佳明郑娅峰翟雪松杨洋北京师范大学教育学部北京100895 河南财经政法大学计算机与信息工程学院河南郑州450016 浙江大学教育学院浙江杭州310058 北京师范大学珠海校区人文高等社会科学研究院广东珠海519087

编程教学被认为是培养计算思维、批判思维、创造力等21世纪能力和素养的重要手段,从整体上探讨编程教学对青少年高阶思维技能发展的有效性,对于促进编程教学的深入发展具有重要意义。本研究采用元分析法,基于Web of Science、Scopus和C... 详细信息

编程教学被认为是培养计算思维、批判思维、创造力等21世纪能力和素养的重要手段,从整体上探讨编程教学对青少年高阶思维技能发展的有效性,对于促进编程教学的深入发展具有重要意义。本研究采用元分析法,基于Web of Science、Scopus和CNKI数据库,对近5年31项国内外相关编程教学实验进行量化分析,结果发现:编程教学对学生多种高阶思维技能有中等促进作用,合并效应值为0.612。相比其他高阶思维,编程教学对计算思维影响效果最大,对问题解决能力效果较小。同时,编程教学作用效果受到教学学段、教学策略、编程形式等调节变量的影响。本研究对未来编程教学提出了3条建议:加强编程教学连贯性,促进学生思维技能持续发展;充分发挥项目式教学的优势,培养学生问题解决等相关能力;整合多种教学形式,追求更高编程价值。

关键词：编程教学高阶思维技能青少年元分析效应量

编程教学中学生自然语言表达的三种场景——以“搭建小型物联系统”单元为例

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中国信息技术教育 2023年第15期 17-20页

作者：康小微上海民办克勒外国语学校

本文提出,编程教学中的自然语言表达是指让学生在初中信息科技编程内容学习过程中,能够基于自己的理解,尝试组织语言来对问题、知识进行相关表述或陈述,以促进对问题的理解。这类自然语言的表达,不仅涉及三步转译编程的第一步“真实问... 详细信息

本文提出,编程教学中的自然语言表达是指让学生在初中信息科技编程内容学习过程中,能够基于自己的理解,尝试组织语言来对问题、知识进行相关表述或陈述,以促进对问题的理解。这类自然语言的表达,不仅涉及三步转译编程的第一步“真实问题转化到自然语言文本”,还涉及内隐的思维发展外显为可观察的行为,这对促进学生问题解决能力发展的影响更为直接。

关键词：自然语言表达编程教学应用场景

面向高中编程教学的编程模式自动挖掘及教育应用研究

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中国电化教育 2021年第2期 61-67页

作者：傅骞唐文静王雯郑娅峰北京师范大学教育技术学院北京100875 河南财经政法大学计算机与信息工程学院河南郑州450000

编程模式是指在代码中重复出现且具有结构意义的代码片段,准确识别高中程序设计所需的编程模式有助于教师把握编程教学的重点和途径,提升编程课程的教学效果。当前的编程教学研究鲜有关注编程模式对编程教学的意义,也未有研究明确高中... 详细信息

编程模式是指在代码中重复出现且具有结构意义的代码片段,准确识别高中程序设计所需的编程模式有助于教师把握编程教学的重点和途径,提升编程课程的教学效果。当前的编程教学研究鲜有关注编程模式对编程教学的意义,也未有研究明确高中编程教学中的编程模式内容和数量。为此,研究依据编程模式的结构特点,采用序列模式挖掘方法自动识别了高中阶段编程教学涉及的编程模式,并进行了有效性验证。结果表明,从现行高中信息技术课程必修“程序设计”模块识别的共计18种编程模式涉及多种基础知识点的复合应用,能够有效扩展编程教材中的教学知识范畴。研究还进一步阐述了编程模式的实践教学价值,并从教学内容、教学方法、教学资源三个方面给出了利用编程模式实施编程能力培养的具体方法。

关键词：编程模式编程教学高中程序设计序列模式挖掘计算思维

面向知识迁移能力培养的项目式编程教学设计与实践

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面向知识迁移能力培养的项目式编程教学设计与实践

作者：马欣宇华中师范大学

学位级别：硕士

随着教育研究发展,深度学习的提出为学生核心素养的培养拓宽了道路,而知识迁移作为迁移产生的重要方面,始终贯穿于深度学习的过程与结果。培养学生灵活运用已有知识来解决问题以获得新知识的能力,即良好的知识迁移能力,对深度学习的发... 详细信息

随着教育研究发展,深度学习的提出为学生核心素养的培养拓宽了道路,而知识迁移作为迁移产生的重要方面,始终贯穿于深度学习的过程与结果。培养学生灵活运用已有知识来解决问题以获得新知识的能力,即良好的知识迁移能力,对深度学习的发生至关重要。因此教育领域关于知识迁移的研究逐渐增多,但有关信息技术教学知识迁移的研究却少之又少。然而智能时代的信息技术发展迅猛,学生只有不断提高知识迁移能力,实现对新生知识与技术的举一反三和触类旁通,才能适应知识与技术的快速更新迭代。尤其是对于作为信息技术教育核心内容的编程课程,能否将所学编程知识迁移到新的问题情境并进一步掌握新的编程知识才是学好编程的关键。但目前的编程教学往往拘泥于传统应试传授,教学效果欠佳。而项目式教学注重问题情境的创设、学习过程的自主探究和问题解决方案的制定、实施与评价,能够促进学生新旧知识的关联,切实提高学生的知识迁移能力。但有关编程课程的项目式教学研究不仅相对匮乏,而且大多编程项目缺乏系统性和连续性,尤其目前高中信息技术课堂中所用的编程项目仍属于与章节知识高度对应的应用型项目,缺乏知识的整体建构与综合运用,忽视了学生在后续的编程项目学习中知识迁移能力的发展,难以发挥项目式教学在编程学习中的优势。因此,笔者在高中信息技术课堂中,结合编程学习的特殊性,借鉴软件产品设计流程,进行面向学生知识迁移能力培养的项目式编程教学设计与实证研究,促进学生在编程学习中知识迁移能力的提升,以优化项目式教学在编程学习中的应用效果。本课题在前人研究的基础上,首先分析知识迁移能力、编程教学和项目式教学的国内外现状,并对知识迁移能力和项目式教学进行概念界定和理论基础的系统阐述;其次通过所设计的编程学习知识迁移能力量表,了解高中生编程学习中知识迁移能力发展现状,阐明面向知识迁移能力培养的项目编程教学的适切性;然后面向知识迁移能力的培养,分析项目式编程教学过程,总结项目设计策略,进行编程项目支架设计和具体教学方案设计;最后开展教学实验,在实验班采用面向知识迁移能力培养的编程项目教学,在对照班继续使用与章节知识高度配对的应用型编程项目教学,在实验过程中观察学生课堂表现情况,编制测试题进行阶段性测试,实验之后根据学生编程学习中知识迁移能力发展水平后测数据、测试成绩和访谈结果,得出实验结论并提出研究建议。本文主要有以下两点研究结论:（1）在总体上实验班学生的知识迁移能力水平提升显著高于对照班的学生,面向知识迁移能力培养的项目式编程教学可以在编程中对学生的知识迁移能力产生积极的影响;（2）在知识迁移能力各维度上影响程度具有一定差异,其中在知识迁移种类和知识迁移策略维度的影响较为显著,而知识迁移态度维度上则没有显著影响。

关键词：知识迁移能力项目式教学编程教学信息技术高中

小学编程教学中促进计算概念理解的问题支架设计与实践

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小学编程教学中促进计算概念理解的问题支架设计与实践

作者：张豪杰山东师范大学

学位级别：硕士

计算思维作为21世纪人才的必备技能,广受教育界的高度重视,现已成为信息科技学科的四大核心素养之一。计算概念作为计算思维的重要组成部分,是学生核心素养培养与提升的关键,也是小学阶段的重要学习内容。然而,计算概念的抽象性使得学... 详细信息

计算思维作为21世纪人才的必备技能,广受教育界的高度重视,现已成为信息科技学科的四大核心素养之一。计算概念作为计算思维的重要组成部分,是学生核心素养培养与提升的关键,也是小学阶段的重要学习内容。然而,计算概念的抽象性使得学生在理解上存在困难,在编程教学中的体现尤为明显。教学问题的使用能够启发学生思维,加深学生对知识的理解,但是在计算概念学习中应用问题支架的研究并不多见。如何设计出有效支撑计算概念学习的问题支架并应用到小学编程教学中,使学生更好地理解计算概念,为促进学生计算思维等高阶思维的培养建立基础,成为本研究的主要问题。本研究首先梳理并分析了国内外关于计算概念学习、问题支架的相关文献,总结并分析了研究现状,对“计算概念”“计算概念理解”“问题支架”等概念进行界定,以“建构主义理论”“概念学习理论”以及“最近发展区理论”等作为理论基础展开研究,在构建出促进计算概念理解的学习环节和机制的基础上,设计相应的问题支架并在实践中应用,以促进小学生对计算概念的理解。本研究主要分为三个部分。第一,促进计算概念理解的学习过程的构建。本研究通过分析已有的概念学习过程成果,结合小学编程教学中计算概念学习的具体内容,构建出了促进计算概念理解的4个学习环节与6种机制,即前概念析出环节(经验)、概念添加环节(映射、关联、应用)、概念联结环节(组织)以及概念形成环节(系统),以在此基础上进行针对性的问题支架设计。第二,促进计算概念理解的问题支架设计。本研究首先依据问题支架设计的原则,结合对已有研究中问题支架类型的分析,设计出促进计算概念理解的5种类型的问题支架,分别是:问题-析出支架、问题-内容支架、问题-方案支架、问题-联结支架、问题-反思支架。然后,将5种问题支架置于促进计算概念理解的学习过程中,即前概念析出环节应用“问题-析出”支架,概念添加环节应用“问题-内容”支架和“问题-方案”支架,概念联结环节应用“问题-联结”支架,概念形成环节应用“问题-方案”支架和“问题-反思”支架。第三,应用问题支架促进计算概念理解的教学设计与实践效果检验。本研究依据教学设计的一般过程要素,构建出小学编程教学中应用问题支架促进计算概念理解的教学设计框架,并对该教学设计框架中所包含的各项要素——前端分析、教学目标分析、教学过程设计、教学资源设计、教学评价设计——展开了具体的分析和阐述。进而采用教育实验法,选择小学编程课程中具体的计算概念教学内容,在小学编程课程教学中应用研究设计促进计算概念理解的学习过程和问题支架开展教学实验。利用研究设计的实验测量工具收集实验数据后并展开分析,得出本研究构建的促进计算概念理解的学习过程以及依托该学习过程设计的问题支架,可以有效地激发学生的学习兴趣和提升学习的参与度,能够促进小学生对于计算概念的理解。期冀本研究的研究成果,可以为基础教育阶段的教师提供可行且有效的计算概念教学方法和案例,同时丰富问题支架在概念教学中的实践研究,有效推动学生计算思维的培育与提升。

关键词：小学编程教学计算概念概念理解问题支架

基于成果导向教育（OBE）理念的小学编程教学模式研究

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基于成果导向教育（OBE）理念的小学编程教学模式研究

作者：刘小丽鲁东大学

学位级别：硕士

近年来,编程教育快速发展,受到世界各国的广泛关注。为使编程教育快速发展,我国陆续出台了很多政策。同时,为了更好地实现国家对编程教育人才培养的要求,我国编程教育一直不断探索教学新模式。但目前小学编程教学中仍存在教学目标定位... 详细信息

近年来,编程教育快速发展,受到世界各国的广泛关注。为使编程教育快速发展,我国陆续出台了很多政策。同时,为了更好地实现国家对编程教育人才培养的要求,我国编程教育一直不断探索教学新模式。但目前小学编程教学中仍存在教学目标定位不清晰、教学内容缺少目标导向、授课形式单一以及教学评价机制固化等问题,按照这种模式培养的学生无法满足未来社会对人才培养的需要。成果导向教育理念的提出为解决编程教学中存在的问题提供了一种新的思路。成果导向教育理念主要具有以下三个特征:一是注重预期学习成果与国家、社会需求之间的联结性;二是运用反向设计原则建构教学模式;三是强调学生在实际学习过程中的主体性,教师时时关注学生预期学习成果达成的程度。由此可见,成果导向教育理念更加注重预期目标的明确性与具体性,围绕预期学习成果对教学内容、实施、评价等方面进行反向设计,以促进学生学习成果的达成,可以有效解决目前小学编程教学过程中存在的问题。因此,本研究在系统梳理成果导向教育研究相关成果基础上,以教学目标理论、教学设计理论、布鲁姆掌握学习理论以及建构主义学习理论理论为指导,以清楚聚焦、扩大机会、反向设计、学生主体等原则为依据,初步建构了基于成果导向教育理念的小学编程教学模式,具体包括“三阶段六流程”,三阶段为:定义编程主题学习成果、实现编程主题学习成果、评价编程主题学习成果;六流程为:确定成果、明确目标,创设情境、激发兴趣;拆解任务、主动探究,协作学习、创作作品;成果展示、交流分享,评价反思、总结提高。研究者以烟台市X小学四年级的小学生为研究对象,通过开展三轮行动研究,对基于成果导向教育理念的小学编程教学模式进行持续改进,最终形成了基于成果导向教育理念的“三阶段七流程”小学编程教学模式。采用问卷调查、T检验等数据收集与统计分析的方法,得出以下研究结论:应用基于成果导向教育理念的小学编程教学模式有效促进了小学编程教学学习成果的达成,并且给学生带来了很满意的学习体验。

关键词：成果导向教育编程教学教学模式

基于学习支架的编程教学对小学生计算思维的影响研究

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基于学习支架的编程教学对小学生计算思维的影响研究

作者：唐玉盼曲阜师范大学

学位级别：硕士

计算思维作为与理论思维、实验思维并列的人类三大科学思维之一,其影响力越来越大。目前,计算思维已经成为当今社会新型知识人才必备的基本素质与能力。同时,新课程改革的全面推进及以Scraino为代表的可视化编程工具的出现使得信息技术... 详细信息

计算思维作为与理论思维、实验思维并列的人类三大科学思维之一,其影响力越来越大。目前,计算思维已经成为当今社会新型知识人才必备的基本素质与能力。同时,新课程改革的全面推进及以Scraino为代表的可视化编程工具的出现使得信息技术课堂成为培养学生计算思维的主阵地。因此,就计算思维能力培养关键期的小学阶段来讲,如何在课堂教学中有效培养学生的计算思维能力就显得至关重要。本文先是借助于问卷调查法分析了中小学在Scraino编程教学中培养学生计算思维存在的问题,并针对此问题,构建了以培养计算思维为目的的融合多种学习支架的Scraino课堂教学设计流程。在此基础上,开展了培养小学生计算思维的实验研究。本研究将实验学生划分为了两组——实验班和对照班,实验班采取的是基于学习支架的Scraino编程教学课堂,此课堂将抽象的计算思维的培养渗透到具体的教学实践中,以提高学生的计算思维和问题解决能力,增加学生对Scraino编程的学习兴趣。对照班采取的是传统的讲授型Scraino编程教学课堂。最后,通过学生作品分析法、问卷调查法、访谈法从计算概念、计算实践、计算观念三个维度对基于学习支架的Scraino编程教学培养小学生计算思维的教学效果进行分析,从而得出具有一定价值的结论。本文的研究结论主要有:(1)基于学习支架的Scraino编程教学和传统的讲授型Scraino编程教学都可以提高学生的计算概念及各维度,但基于学习支架的Scraino编程教学更有利于提高学生的计算概念及各维度,且与传统的讲授型Scraino编程课堂相比,学习时间越久其体现出来的优势就越明显。(2)基于学习支架的Scraino编程教学和传统的讲授型Scraino编程教学都可以提高学生的计算实践及各维度,但基于学习支架的Scraino编程教学更有利于提高学生的计算实践能力,尤其是在“抽象与模块化”方面。(3)基于学习支架的Scraino编程教学和传统的讲授型Scraino编程教学都可以提高学生的计算观念及各维度,但基于学习支架的Scraino编程教学更有利于提高学生的计算观念及各维度,尤其是在“质疑”方面。

关键词：计算思维学习支架编程教学 Scraino