基于“STEM C”的计算思维培养的模型设计.pdf
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1、-31-基于“STEM+C”的计算思维培养的模型设计中国福利会少年宫 曹晓靓摘 要:计算思维和 STEM 教育都强调要解决情境中的真实问题,由此提出了基于“STEM+C”活动的计算思维培养模型。通过“想象研究设计制造优化”的迭代过程,着重培养青少年计算思维、创意设计表达和跨学科解决真实问题的能力。关键词:“STEM+C”计算思维培养模型一、STEM 教育和少儿编程教育教学实施现状中国 STEAM 教育发展报告指出,国内的 STEM 课程存在诸多“水土不服”:STEM 教学体系和评价缺乏系统化规范性;硬件设施和材料损耗较高,导致经费负担重、课程更新慢等。能够真正做到“跨学科”和“真落实”的本土化
2、优质 STEM 课程并不多1。大多发生在校内信息技术课堂上的编程教育内容都侧重编程语法和算法构建,缺乏培养学生创新素养和跨学科解决真实问题能力的探究活动。计算思维强调要基于真实问题展开,与之相似,STEM 教育同样注重通过多学科知识和多元化工具解决真实情境中的复杂问题。因此提出了基于“STEM+C”(此处的“c”computing,下同)的计算思维培养模型。笔者主要采取文献研究法,运用美国旧金山大学管理学教授韦里克提出的 SWOT 分析法,从四个维度对国内 STEM 教育实施现状进行分析总结,旨在使基于“STEM+C”的计算思维培养模型设计更具科学化。表 1 基于国内 STEM 教育一线教学实
3、施现状的 SWOT 分析O机会OS 策略OW 策略W劣势1)教育热点;2)美国已将 STEM 教育作为国家层面的战略规划,提供了良好的政策环境链接社会热点,为学生提供真实情境下利用多学科解决复杂问题的机会1)开发本土化的 STEM 示范课程;2)将Computing课程融入,结合开源电子、智能硬件等人工智能技术1)学科整合不到位;2)国外相关经验难迁移;3)存在生搬硬套现象;4)课程内容的高度和宽度有束缚育人实践Educational Practice中国校外教育AFTERSCHOOL EDUCATION IN CHINA 2023年06月 第3期Jun.2023 No.03-32-二、基于“
4、STEM+C”活动的计算思维培养模型设计普通高中信息技术课程标准明确将“计算思维”与“信息意识”“数字化学习与创新”“信息社会责任”作为信息技术学科的核心素养。可见,聚焦计算思维的培养是信息技术课程的重要方向,它强调培养学生运用计算机的处理方式界定实际生活中的问题、抽象特征、建立结构模型、科学整合数据,综合各种资源和算法,形成问题解决方案。有学者提出,计算思维包含“分解、抽象、算法、调试、迭代、归纳”六个要素4。STEM 课程注重探究、学科整合与真实情境的交互。在活动设计时,应培养独自探究与合作探究的能力。探究要注重课程之间的衔接性,调动兴趣和求知欲,促使学习者自主发现并学会解决问题。设置层次
5、分明的递进式任务,步步深入发展学生的高阶思维,同时做好相关拓展课程的延伸和知识迁移。在课程设计时,应注重多学科间的深入整合,情境的创设与支持也应从双向角度考量,从真实情境中的问题出发再回归到真实情境。根据这些特点,笔者构建了如图 1 所示的基于“STEM+C”活动的计算思维培养模型。图 1 干预前小组成员德育问题严重程度指数值三、教学案例剖析通过对“基于 SIR 模型的疾病传播模拟”活动案例的分析,具体阐述上述模型的应用。第一步:情境设置,激发兴趣。2020 年新冠病毒疫情暴发,钟南山院士曾预测南方地区月中旬会达到发病最高峰。第二步:定义问题明确任务知识储备。钟南山院士对疫情的预测并不是凭借经
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