面向计算思维培养的知识整合学习环境（CT-KILE）设计与实践

发布时间：2020-07-31 13:36

【摘要】：伴随着人工智能时代的到来,关于计算思维的研究成为21世纪的重要议题。如何培养学生的计算思维受到教育界的关注,计算思维的培养不仅需要教学内容和教学策略的设计,更需要有效学习环境的支持。研究面向计算思维培养的学习环境,既有助于增进对计算思维学习本质的认识,也能对如何在数字化学习环境中改进计算思维教学的现实问题有所启示。因此,本研究旨在充分利用网络环境的优势,以知识整合为理论支持,聚焦面向计算思维培养的知识整合学习环境的设计、开发与实践,并探讨该学习环境对学生计算思维的影响。同时,通过滞后序列分析,分析在该学习环境下高计算思维(HCT)学生和低计算思维(LCT)学生的行为表现模式及差异,并分析其产生差异的原因。首先,对国内外关于计算思维的相关研究进行系统综述,确定现有研究的现状和不足,为本研究的研究问题和研究内容提供依据;然后,依据知识整合框架的使科学易于理解、使思维看得见、帮助学生向他人学习、促进自主和终身学习四个原则,设计并实现面向计算思维培养的知识整合学习环境;最后,通过两个教学案例的实践教学,检验所开发学习环境的有效性,从计算思维水平、学习行为、行为模式三个方面探究学生在该学习环境下的表现和差异,从学生对学习环境的满意度和学生访谈两个方面获得更多学生对学习环境的态度和想法。初步研究表明:面向计算思维培养的知识整合学习环境有效地提高了学生的计算思维水平。高计算思维(HCT)和低计算思维(LCT)学生在“我的作品”和“他人作品”模块的学习行为具有相似性,而在“范例学习”和“创作接力”模块相似和差异行为并存。相比于高计算思维(HCT)学生,低计算思维(LCT)学生倾向于使用多种方式来弥补他们对计算概念掌握不足的弱点。此外,低计算思维(LCT)学生表现出比高计算思维(HCT)学生更多的学习行为,可以说明学生的学习行为受计算思维水平的影响,通过数字化学习环境对学生提供更多的学习支持可以帮助学生计算思维水平的提升。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G434
【图文】：

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图 1 本论文的研究框架论文框架如图 1 所示。总共分为三个部分：第一，研究准备阶段进行文献梳理。查阅国内外研究资料中关于计算思维的相关资料，根据研究现状及研究热点得出本研究的选题。第二，问题提出阶段，借鉴学习环境设计的知识整合理论框架，提出面向计算思维培养的支架式整合学习环境。提出“面向计算思维培养的知识整合学习环境是否促进学生计算思维的提升？”，“学习者在使用面向计算思维培养学习环境时的行为模式是怎么样的？有何差异？”和“如果学习者在使用面向计算思维培养的学习环境中存在差异，其原因是什么？”三个研究问题。第三，研究实施阶段。平台开发和教学实践，分析实验数据并最后得出研究结论。主要分析学生的前后测计算思维的变化、学生在学习环境中的行为表现模式以及通过问卷和访谈得到的学生对面向计算思维培养的学习环境的满

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本章通过对中国知网、Web of Science 核心合集等文献检索数据库中相关研究的检索，旨在梳理国内外学者的计算思维相关研究成果，确定的现状和不足，以便为本研究的研究问题和研究内容提供依据。国内文献综述在“中国知网”（CNKI）中以“计算思维”为主题共检索得到文献 274时间为 2018 年 12 月 1 日。为保证所选论文的质量，将文献限定在“中学引文索引”（CSSCI）期刊论文和硕博学位论文中，时间跨度设定为018 年，共检索到文章 121 篇，剔除部分与计算思维无关的文献后，最献数量为 119 篇。其中期刊论文 61 篇，硕博论文共计 58 篇，包含硕士，博士论文 2 篇。文章的搜寻过程如图 2 所示。

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在“中国知网”（CNKI）中以“计算思维”为主题共检索得到文献 2745 条，检索时间为 2018 年 12 月 1 日。为保证所选论文的质量，将文献限定在“中国社会科学引文索引”（CSSCI）期刊论文和硕博学位论文中，时间跨度设定为 1998至 2018 年，共检索到文章 121 篇，剔除部分与计算思维无关的文献后，最终确定文献数量为 119 篇。其中期刊论文 61 篇，硕博论文共计 58 篇，包含硕士论文56 篇，博士论文 2 篇。文章的搜寻过程如图 2 所示。图 2“计算思维”文献搜寻过程图

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