基于设计的跨学科STEM+C教学对小学生计算思维的影响研究

摘要：作为一种21世纪核心的复合能力，计算思维日益成为当前知识经济社会关注的焦点。本研究提出基于设计的跨学科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。该框架强调利用跨学科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，在原型的基础之上利用迭代调试与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，学习者习得计算思维能力。本研究通过单组前后测实验，从问题解决能力、创造能力、批判思维、算法思维以及协作能力五个计算思维的子维度调查武汉经济技术开发区实验小学四年级学生的计算思维能力。研究表明，基于设计的跨学科STEM+C教学在问题解决、批判思维、算法思维以及协作能力四个子维度上均提升学生的计算思维能力。该研究提供基于设计的跨学科STEM+C教学案例，以期对研究者和教师起到借鉴作用。

关键词：计算思维；基于设计；跨学科STEM+C；教学理论框架