基于探究式教学法的小学生计算思维培养研究

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计算思维是以问题解决为核心的概念与思维,是一种重要的分析解决问题的方法。计算思维已成为信息社会中小学生的基本素养。加强计算思维培养,已经得到越来越多国家的重视,K-12阶段逐渐成为计算思维培养的落脚点。目前,针对计算思维的相关研究主要集中在高校,面向中小学,特别是小学生的计算思维培养研究相对较少。本研究基于小学信息技术教学现状和小学生计算思维能力培养需求,从理论与实践两个层面开展本研究。以支架式学习理论、杜威的“做中学”理论、以及建构主义学习理论为理论指导,本文深入分析了计算思维的相关研究,如计算思维的概念与内涵、计算思维测量与评价,分析了计算思维培养的教学方法与模式,阐述了探究式教学法和计算思维培养间的关联性。本研究选择《Scratch程序设计》图形化编程课程,运用探究式教学方法,改良计算思维和计算机编程自我效能感评价工具,并通过分析小学信息技术教材和访谈任课教师,确定实验教学项目,依据探究式教学一般模式,进行教学设计,并开展相应的教学实验。本研究设置渐进式探究组和引导式探究组两组对照实验。其中,渐进式探究组在自主探究阶段提供渐进式思维导图学习支架,在协作交流阶段提供渐进式流程图学习支架。引导式探究组在自主探究阶段提供半结构式思维导图学习支架,在协作交流阶段提供半结构式流程图学习支架。通过问卷法、课堂观察法和访谈法收集数据,比较分析渐进式探究组和引导式探究组学生计算思维能力的变化情况。根据问卷回收数据,运用独立样本T检验、协方差分析、相关性分析等方法分析探究式教学法对小学生计算思维能力的培养效果。本研究的结论有:(1)在图形化编程中,引导式探究和渐进式探究对小学生计算思维有不同程度的提高;(2)渐进式探究比引导式探究对小学生计算思维中算法思维、创新能力和合作能力维度影响更大;(3)渐进式探究在小学生计算思维培养上成效更为显著;(4)渐进式探究教学方式更有利于提升学生编程自我效能感和计算思维能力,并显著提升学生作品成绩。基于研究结果,建议相关教育实践者在编程课程中开展探究式教学时可以在自主探究阶段使用渐进式思维导图教学支架进行项目分析,在合作交流阶段使用渐进式流程图教学支架进行项目算法设计。未来,通过渐进式探究培养和发展计算思维将成为一种符合学生认知发展的方法,以思维工具为教学支架的方式将更有利于计算思维的培养。
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