面向计算思维培养的大学程序设计项目式教学模式研究

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计算思维的培养关乎着我国未来国民的素质和国家的未来发展。项目式学习作为培养计算思维的一种有效教学模式,极具发展性和研究价值。因此,研究构建了面向计算思维培养的项目式教学模式,以期为计算思维教育的未来发展提供思路与借鉴。研究通过文献研究法、问卷调查法、访谈法、准实验研究法等研究方法开展研究工作。首先对计算思维、项目式学习、程序设计课程进行了国内外研究现状分析,进一步明晰了计算思维的定义、项目式学习的特点以及程序设计课程的问题;然后,在OBE学习产出理论、多元智能理论和合作学习理论的理论指导下,以培养计算思维为目的、以学习者为中心、以项目为驱动,构建了面向计算思维培养的项目式教学模式,其核心主要是将计算思维方法与项目式学习活动设计进行有机融合,使得计算思维的培养建立在学习者逐渐完成项目式学习活动的过程中;之后以模式为依据,设计了面向计算思维培养的项目式教学模式具体应用流程;最后,以《程序语言设计》课程为例,选择某高校2019级教育技术学专业的40名学生作为实验对象,采用准实验研究法,进行为期七周的教学实验,实验结束后通过问卷调查、作品分析以及访谈来检验教学模式的应用效果。研究结果表明,项目式学习对于计算思维的培养具有正向作用,具体表现为:(1)从计算思维的总结性评价来看,实验组的计算思维整体水平以及创造力、算法思维、合作学习、批判性思维和问题解决五个计算思维分维度水平均得到显著提升,其中提升效果最为明显的是算法思维,最不明显的是创造力和问题解决能力;对照组的计算思维整体水平以及各维度水平则无显著性变化,证明了项目式教学模式对于提高学习者计算思维能力层面的有效性。(2)从计算思维的过程性评价来看,实验组的项目作品分数比对照组的项目作品分数高,在理解和掌握计算思维的分解、模式识别、抽象、算法开发的方法目标层面表现地更为突出,对照组则相对较弱,尤其是在算法开发方面,表明了项目式教学模式对于提高学习者计算思维方法层面的有效性。(3)从学习者的上课感受、学习者对课程教学模式的评价、学习者对自己课堂表现的评价、学习者对课程教学设计的评价、学习者对课程实施的建议等五个方面的访谈结果来看,学习者对于项目式教学模式的接受度和满意度较高。研究也存在着一些不足之处,例如实验样本量较小,实验时间不长,实验分组问题和教学者经验不足等。后续研究将根据现存的问题扩大样本量和实验时长,完善小组合作学习等教学环节的安排,提高教学者的教学水平,从而对整个研究做出进一步的完善和调整。未来研究也应不断加强对计算思维的重视和培养,从多角度出发加强对国内计算思维人才的培养;开拓更多培养计算思维的教学模式,思考如何将计算思维与其他课程有机融合起来;发挥想象力和创新精神,自主研发计算思维评价工具;将多元化与智能化赋予计算思维教育,开展计算思维教育的改革与创新。
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