基于设计的STEM+C教学对小学生计算思维的影响研究

作为一种21世纪核心的复合能力,计算思维逐渐成为当前信息技术教育领域关注的焦点。该文提出基于设计的STEM+C理论框架。该框架以STEM学科内容为核心,以基于设计的教学为基础,实践计算思维的基本概念与原则,培养学习者的复合型计算思维能力。该框架强调利用STEM融合计算(Computing)的基于设计的教学法帮助小学生解决模糊、弱构的真实世界的复杂问题。小学生通过学习计算思维的基本概念与操作步骤,将真实的生活情境问题进行抽象与分解,转换成可视化的计算机语言,在原型的基础之上迭代调试、不断完善,制作出解决实际问题的产品。在设计与制作产品的过程中,培养学习者的计算思维能力。该文通过单组前后测实验,从问题解决能力、创造力、批判思维、算法思维以及协作思维五个计算思维的子维度对武汉市某小学四年级学生的计算思维能力进行调查。研究表明,基于设计的STEM+C教学在问题解决、批判思维、算法思维以及协作思维四个子维度上均提升学生的计算思维能力。该研究详细阐述和分析了基于设计的STEM+C教学促进计算思维的教学案例,以期为我国小学信息技术学科的研究与教学提供一定的参考。