如何在程序设计教学中培养学生的思维能力

一、如何在程序设计教学中培养学生的思维能力（论文文献综述）

徐秋岷^[1]（2021）在《高中信息技术教学中计算思维培养策略研究 ——以“Python程序设计”为例》文中指出

杨金玉^[2]（2021）在《小学高年级段编程思维培养研究》文中研究指明2020年,教育部在给全国政协委员的答复函中提出将包括编程教育在内的信息技术内容纳入中小学相关课程,中小学编程教育再一次受到了高度关注。通过编程教育培养计算思维、创新思维、批判性思维等高阶思维成为了广大教育工作者研究的热点。提升计算思维是中小学信息技术课程改革的重要环节,而编程思维作为编程教育培养的核心和培养计算思维的主要途径,研究者对其研究成果相对较少,且主要集中在高等教育阶段,在小学教育阶段关注编程思维的研究更是少之又少。因此,是本研究以在小学信息技术教学中开展旨在编程思维培养的教学为出发点和归宿。首先,在梳理编程教育与编程思维相关研究的基础上,本研究从小学阶段编程思维主要培养的角度出发,界定编程思维的概念为四个维度,即框架设计思维、问题拆解思维、调试纠错思维、优化评估思维;其次,结合实习学校学生编程现状,本研究“以渗透培养学生编程思维为主线,以程序设计的基本逻辑结构（顺序结构、选择结构、循环结构）为辅线”来进行教学设计与实施;最后通过三轮行动研究进行教学实践。在每轮研究后,通过教学反思对教学方案进行修改,以期培养学生的初步编程思维,为下一阶段更高阶编程学习奠定基础。本论文主要包括五个部分:一、课题前期调研和理论梳理。通过对国内外编程教育与编程思维研究现状、编程思维概念界定,小学编程思维培养的可行性和必要性等文献进行调研和梳理,结合已有编程思维培养的操作性定义,确定了本研究从框架设计思维、问题拆解思维、纠错调试思维、优化评估思维四个维度培养小学生的编程思维。二、设计实验学校的编程思维现状调查。从编程认知和编程思维四个维度设计调查问卷和通过对信息技术教师进行访谈,了解当前该校的编程思维水平,分析和总结当前编程教学中还需要进一步改善的问题。三、编程思维培养的教学设计。根据小学编程教育内容和编程思维的四个维度进行教学设计,从学生特征分析、教学内容、教学策略、教学流程、教学评价等方面进行教学方案设计。四、三轮行动研究。通过在实验学校的三轮行动研究,检验编程思维各维度培养情况,在教学实践中,不断完善教学设计,分析教学实践效果。五、总结与展望。总结提炼了本研究的研究成果和得出相关结论,反思了整个研究存在的不足之处和对未来编程思维培养的展望。研究表明,“以渗透培养学生编程思维为主线,以程序设计的基本逻辑结构（顺序结构、选择结构、循环结构）为辅线”来进行教学设计能够培养学生的编程思维,同时,编程思维的培养需要渗透到教学实践中地每一个环节和运用到具体生活中去,这样才能不断提升编程思维,适应人工智能时代的来临。

许秋璇^[3]（2021）在《基于STEAM的计算思维培养模式构建及应用研究》文中进行了进一步梳理计算思维是信息技术学科核心素养的主要组成部分,计算思维的培养是中小学信息技术课程改革的核心目标。在数据与计算、算法初步、开源硬件项目设计等课程模块的教学中,图形化编程工具已成为开展计算思维教学实践的重要载体。图形化编程以其形象直观的积木式编程方式和蕴含的抽象和符号化的编程思维,使学生在保留算法核心思想的同时减轻认知负荷,从而留出更多认知资源聚焦于计算思维能力的提升。针对当前中小学计算思维培养缺乏体验性、情境性和过程性评价等问题,本研究在阐释计算思维、STEAM教育和图形化编程相关概念基础上,厘清计算思维与STEAM教育之间的“双向互补”关系,基于建构主义学习理论、“体验学习圈”理论和STEAM课程教学模式的共同要素,构建基于STEAM的计算思维培养模式。基于情境学习理论和项目学习理论,以Scratch图形化编程工具为载体,设计与实施基于STEAM的计算思维教学案例。在教学实践过程中,本研究以计算思维能力测量、基于编程作品的访谈和课堂视频分析为切入点,综合评价学生计算思维培养的实际效果。研究结果表明,构建的模式不仅有助于学生创造力、算法思维、合作技能、批判性思维等能力的发展,还能够激发学生参与编程学习的兴趣,提升其主动利用计算机领域知识与技术解决实际问题的能力。本研究的主要成果在于分析计算思维培养与STEAM教育理念之间的内在互补关系,构建基于STEAM的计算思维培养模式。在此模式的指导下,设计与实施基于STEAM的计算思维教学案例,为教师融合多学科知识开展计算思维教学实践提供范例。本研究的创新之处在于将计算思维内涵解构为五大核心能力（包括定义问题、抽象特征、优选算法、纠错迭代、迁移应用）,探索计算思维培养与Scratch项目式编程教学耦合的实践途径;采用NVivo质性分析方法对学生的计算思维培养过程性资料进行编码分析,可视化呈现学生计算思维能力发展轨迹,为教师创新计算思维评价方式提供参考。

胡善凯^[4]（2020）在《核心素养引领下的小学少儿编程教学设计研究 ——以Scratch为例》文中研究说明随着信息时代的不断发展和学科改革的推进,少儿编程走进越来越多的小学信息技术教学中。基础教育改革和人工智能教育的需求,使得核心素养的培育需求变得越发急迫。国家颁布的各项教育政策同样对核心素养提出了要求。信息技术课程教学的目的,不仅是让学生把握信息技术的基本知识,同时需要学生具备能够将信息技术进行应用的本领,从而顺应社会发展。将信息技术学科核心素养的培养与Scratch编程软件相结合,在提升学生编程能力的同时,提升小学生的核心素养水平。目前,Scratch教学强调传授软件本身的知识和技能操作,对学生的核心素养的培育存在不足。笔者在相关研究的基础上,结合软件特点和学生的发展水平,试图通过核心素养体系引领少儿编程教学设计,为Scratch教学提供一定参考价值。首先,笔者阐述了核心素养引领下的小学少儿编程教学设计研究背景,通过搜集和分析文献,梳理国内外的Scratch编程教学研究现状和国内核心素养培养现状,表明研究的目的和意义,确定了研究内容为核心素养引领下的小学少儿编程教学设计与教学实施,采文献研究法、问卷调查法、实验研究法和统计分析等方法展开研究。其次,在相关概念和理论基础之上,结合Scratch教学经验,确定了教学设计的原则,构建了核心素养引领的Scratch编程ADDIE教学模式,根据此教学模式进行了相应的教学设计,选取了《繁花曲线》和《数字报警器》两节教学内容进行教学案例设计。最后,根据设计的教学案例,选取X小学五年级学生作为研究对象开展教学实践活动,运用实验研法,以调查问卷的形式对学生的学习情况进行前测与后测,获得相关数据,运用SPSS对教学实施效果进行分析,对比前后测实验数据,得出调查结论。通过数据分析得知,核心素养引领下的小学少儿编程对于小学生有极大的吸引力,小学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任素养均得到一定程度提升,对核心素养的培养起到了促进作用。希望在后续的研究中能够继续丰富和推广核心素养引领的Scratch编程教学模式,通过教学实践更加深入地理解核心素养,提出更加完善的Scratch编程教学设计。

教育部^[5]（2020）在《教育部关于印发普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版2020年修订）的通知》文中研究说明教材[2020]3号各省、自治区、直辖市教育厅（教委）,新疆生产建设兵团教育局:为深入贯彻党的十九届四中全会精神和全国教育大会精神,落实立德树人根本任务,完善中小学课程体系,我部组织对普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）进行了修订。普通高中课程方案以及思想政治、语文、

邹柳聪^[6]（2020）在《程序设计教学中计算思维训练的实证研究》文中进行了进一步梳理随着计算思维的重要性日益突出,如何在程序设计教学中有效训练学生的计算思维能力则成为国内外研究的重要主题。本研究通过文献整理和分析、梳理当前程序设计教学存在的问题,在已有研究的基础上构建了程序设计教学中的渐进式计算思维训练模型,共包括数据采集分析、训练阶段选择、思维训练实施、训练效果评价四个基本环节。结合计算思维能力发展的关键因素,在促进知识基础和认知结构提升的前提下,从学习方式的角度在程序设计教学中融合渐进式计算思维训练理念,分三个阶段实施思维训练,每一阶段均依据学习者的现有学习情况出发制定思维可视化、问题迁移、逻辑反思、内化总结四个训练过程,进而确定思维训练的教学活动流程。本研究选取某师范大学2018级教育技术学专业两个选修《程序设计基础》课程的班级作为实验对象,随机选定一个班级为实验班,另一个班级为对照班。将构建的渐进式计算思维训练模型应用于实验班中,进行了为期18周的教学实验。通过对比两个班级学生在实验前后计算思维、编程自我效能以及学习成绩方面的差异,检验计算思维训练模型的应用效果。研究发现,经过实验后实验班的计算思维能力总体上优于对照班,并在批判性思维、协同和问题解决三个维度明显优于对照班学生;实验班学习成绩显着优于对照班,并且编程自我效能也得到了明显提升。总体而言,本研究所构建渐进式计算思维训练方式可以有效提升学生在程序设计课程中的计算思维能力和编程自我效能,并有助于取得更好的学习成绩。

卢正阳^[7]（2020）在《促进初中生算法理解的学习支架的设计与应用研究》文中研究指明随着信息技术的快速发展和人工智能时代的到来,国家已经把推广编程教育、实施人工智能进校园写入了发展规划之中。算法学习作为程序设计教学的核心内容成为了广大一线教育工作者关注的焦点。中小学信息技术的课程标准也对学生的信息技术学习提出了新的要求:通过算法模块的学习,学生可以对生活中的算法问题有一定的理解,而且可以编程实现生活中简单问题的求解,从中体会程序设计的过程,逐步培养算法思维。由于初中生的认知能力、逻辑思维水平和抽象思维水平相对较低,而算法本身具有较高的抽象性,导致部分初中生在理解算法上存在着困难。传统的算法教学以“介绍—举例—演示”为主,学生只是被动的接受,不利于学生主动的去建构对算法的理解。本研究在分析初中生算法教学的培养目标以及初中生在实现培养目标存在的困难之上,结合以往算法教学中常用工具,选择了资源型和策略型两种类型的学习支架进行了具体的设计,并在算法课程中应用,以支持初中生算法的学习,解决初中生在算法理解上的困难,帮助学生实现培养目标。本研究的工作主要包括以下几个方面:首先,梳理和分析与学习支架和算法教学的相关的文献。主要包括学习支架的类型、学习支架的设计原则以及应用和效果评价相关研究的梳理,为后续的研究奠定基础。其次,分析初中生算法学习的培养目标,找出初中生在理解算法上存在的困难,针对学生存在的困难确定学习支架的设计类型并进行学习支架的具体设计,本研究选择资源型和策略型两种类型的学习支架,并确定了两种学习支架对应的表现形式分别为算法的动画和程序的注释,对两种学习支架进行了具体的设计,开发了动画资源型学习支架。最后,将支架设计案例用于课堂,并观测学习支架的使用效果,进行总结和展望。通过上述各项工作的展开,本研究发现本研究设计的资源型和策略型两种类型的支架能有效的促进学生对枚举、排序、递归等算法的理解。在学习支架的支持下,学习者能够独立探究算法的原理,积极主动的建构知识,形成算法概念,理解所学算法。动画资源型支架能够激发学生的学习兴趣,帮助学生在抽象算法与生活中的实体之间建立联系,使抽象算法具象化,理解算法。注释策略型支架能够帮助学生理清算法实现思路,理解代码所表示的意义,完成编写代码,实验培养目标。通过对实验数据分析发现,并且学生对在教学过程中设计的学习支架也比较认可,学生使用学习支架进行学习的积极性较高,能够积极主动的参与到课堂之中,这给学校的程序设计教学带来了新的教学思路。

张蓉菲^[8]（2020）在《STEM理念下机器人项目教学设计与实践研究》文中研究说明在教育创新与人工智能融合的新时期,我国进入“教育信息化2.0”时代,促进教育的创新发展成为教育信息化2.0新时代的现实需求。加强教育机器人、人工智能等关键技术的研究,是推动教育的变革与创新的重要途径,因此,在国际背景下我国机器人教育竞争力亟待提升。机器人教学的创新发展呼唤教育教学理念的更新,作为以真实情境为基础的跨学科整合性教学理念,STEM理念聚焦于科学、技术、工程和数学四门学科的整合。将STEM理念融入机器人教学中,为学生提供了更多跨学科学习及实践的机会,也为传统机器人教学的变革与转向提供了新的契机。当前,我国机器人教学的研究尚处于初步探索阶段,有关机器人教学的概念解读较多,STEM理念下机器人项目教学的相关研究较少。据此,本研究基于STEM理念,以机器人项目教学为抓手,开展STEM理念下机器人项目教学的设计与实践研究,具有一定的理论意义与现实价值。本研究采用文献研究法、调查研究法、设计研究法、行动研究法等研究方法,开展STEM理念下机器人教学项目的设计与实践研究。首先,通过文献研究法梳理机器人教学和STEM教育等相关研究成果,分析机器人教学、STEM理念以及机器人项目教学的内涵以及现状。其次,借助调查问卷和访谈提纲,以W市地区部分中学为调查对象,分析STEM理念下机器人项目教学的现实需求。再者,在需求分析的基础上对STEM理念下机器人项目教学进行整体设计,对机器人项目教学的流程、教学原则、教学目标、教学策略、教学工具进行规划,构建STEM理念下机器人项目教学模式,设计教学评价体系。在教学实践阶段,以STEM教学理念为指导,对机器人项目教学进行两轮的教学实施,教师带领学生通过对机器人项目分析、设计、实施、评价、优化,提升学生积极的学习态度与学习能力。然后,采用实证研究方法对STEM理念下机器人项目教学实践成效予以分析,通过调查问卷的形式采集数据,分析学生在进行STEM理念下机器人项目教学前后的学习态度、学习能力、学习成效变化情况,并基于访谈调查对STEM理念下机器人项目教学成效予以进一步剖析。研究发现,STEM理念下的机器人项目教学能够有效提升学生的学习态度、学习能力以及学习成效,且在项目教学实施前,学习成效主要受学习态度的影响,在项目教学实施后,学习成效主要受学习能力影响。从授课方式、教材方面、项目作品方面、课堂氛围方面四个方面的访谈结果得知,学生对机器人项目教学的满意度较高。根据访谈资料和数据分析结果,为推进STEM理念下机器人项目教学的发展,研究者提出相应的发展建议:其一,加强资源建设,创设利于学生兴趣激发的机器人教学情境;其二,丰实教学内容,建立助力学生能力发展的机器人课程结构;其三,提升教师素养,助力STEM理念与机器人项目教学的融合;其四,加强产教融合及科教融合,构建机器人教学创新共同体;其五,明确机器人教学的应用方向,树立跨学科人才培育观。

刘奕^[9]（2020）在《5G网络技术对提升4G网络性能的研究》文中进行了进一步梳理随着互联网的快速发展,越来越多的设备接入到移动网络,新的服务与应用层出不穷,对移动网络的容量、传输速率、延时等提出了更高的要求。5G技术的出现,使得满足这些要求成为了可能。而在5G全面实施之前,提高现有网络的性能及用户感知成为亟需解决的问题。本文从5G应用场景及目标入手,介绍了现网改善网络性能的处理办法,并针对当前5G关键技术 Massive MIMO 技术、MEC 技术、超密集组网、极简载波技术等作用开展探讨,为5G技术对4G 网络质量提升给以了有效参考。

牟亚^[10]（2020）在《以计算思维培养为导向的高中信息技术课程教学实践研究》文中认为随着信息化、数字化社会的迅速发展,人们具备使用信息技术解决问题的能力在日常生活生产中变得越来越重要。《普通高中信息技术课程标准（2017）》强调信息技术课程要关注学生养成用计算思维解决问题的能力并将计算思维列为学科核心素养之一,这说明计算思维的培养是高中信息技术课程教学中的重中之重,而如何在高中信息技术课程中培养高中生的计算思维能力成为了信息技术学科的研究重点。本文在分析已有计算思维相关研究的基础上,结合高中信息技术课程的教学现状及教学条件等客观情况,构建了高中信息技术课程教学中计算思维的培养模式;并用该模式进行计算思维培养的教学实践,探究该课程有效培养计算思维能力的合适途径;同时在实践研究中确定教学的有效方法并总结计算思维培养的有效策略,以期为信息技术教师提供可借鉴的参考。本文采用文献研究法、问卷调查法、访谈法、观察法以及行动研究法,以信息技术课程为培养载体探究计算思维在高中信息技术课程教学中的培养情况,具体来说由以下四个部分组成:1.第一部分是论文的第一、二章。首先阐述了该研究的选题背景,并对国内外计算思维文献进行了综述,确定了本文的研究问题、目标、意义、思路、方法以及内容。再者,分析了高中信息技术课程标准与国内外学者对计算思维在中小学阶段的操作性定义,确定了本文计算思维培养维度;并在理解项目学习的基础上,阐述了建构主义学习理论和人本主义学习理论对计算思维培养的理论支撑。2.第二部分是论文的第三章,是论文的主体部分。在此部分,首先分析了现行高中信息技术教材,并重新组织了教学内容以符合新课标的教学要求;再者,分析了计算思维解决问题的一般过程、项目学习流程及思维培养策略,并总结了高中信息技术教学中计算思维培养模式的构建依据及构建原则,从而确立了高中生计算思维培养模式。3.第三部分是论文的第四、五章,是论文的教学实践部分。在此部分,首先分析了研究对象及环境并对高中生的计算思维能力进行问卷调查,进而了解到学生的基本信息、计算思维能力以及对信息技术课程的态度。再者,进行行动研究并采用问卷调查法、观察法、访谈法以及学习作品分析的方法,得出高中生计算思维培养效果。4.第四部分是论文的第六章,是研究总结与展望部分。总结了高中生计算思维培养效果以及计算思维培养的有效策略,反思研究中的不足并对下一阶段开展计算思维的研究工作进行了展望。

二、如何在程序设计教学中培养学生的思维能力（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、如何在程序设计教学中培养学生的思维能力（论文提纲范文）

（2）小学高年级段编程思维培养研究（论文提纲范文）

（3）基于STEAM的计算思维培养模式构建及应用研究（论文提纲范文）

（4）核心素养引领下的小学少儿编程教学设计研究 ——以Scratch为例（论文提纲范文）

（6）程序设计教学中计算思维训练的实证研究（论文提纲范文）

（7）促进初中生算法理解的学习支架的设计与应用研究（论文提纲范文）

（8）STEM理念下机器人项目教学设计与实践研究（论文提纲范文）

（9）5G网络技术对提升4G网络性能的研究（论文提纲范文）

（10）以计算思维培养为导向的高中信息技术课程教学实践研究（论文提纲范文）

四、如何在程序设计教学中培养学生的思维能力（论文参考文献）

• [1]高中信息技术教学中计算思维培养策略研究 ——以“Python程序设计”为例[D]. 徐秋岷. 西北师范大学, 2021
• [2]小学高年级段编程思维培养研究[D]. 杨金玉. 广西师范大学, 2021(12)
• [3]基于STEAM的计算思维培养模式构建及应用研究[D]. 许秋璇. 云南师范大学, 2021(09)
• [4]核心素养引领下的小学少儿编程教学设计研究 ——以Scratch为例[D]. 胡善凯. 曲阜师范大学, 2020(02)
• [5]教育部关于印发普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版2020年修订）的通知[J]. 教育部. 中华人民共和国教育部公报, 2020(06)
• [6]程序设计教学中计算思维训练的实证研究[D]. 邹柳聪. 浙江师范大学, 2020(02)
• [7]促进初中生算法理解的学习支架的设计与应用研究[D]. 卢正阳. 山东师范大学, 2020(08)
• [8]STEM理念下机器人项目教学设计与实践研究[D]. 张蓉菲. 曲阜师范大学, 2020(02)
• [9]5G网络技术对提升4G网络性能的研究[J]. 刘奕. 数码世界, 2020(04)
• [10]以计算思维培养为导向的高中信息技术课程教学实践研究[D]. 牟亚. 四川师范大学, 2020(11)

标签：计算思维论文;  机器人教育论文;  stem教育论文;  核心素养论文;  机器人论文;