生成式人工智能与计算思维式的提问

利用生成式人工智能来评价学生计算思维的运用情况,可能有多种创新的方法。其中一种方法是,让学生基于某些可能运用到计算思维的任务,自主向生成式人工智能发问,通过对在完成任务过程中学生所提问题的文本进行分析,实现对学生计算思维运用情况的评价。本文提出,利用生成式人工智能工具对提问文本进行分析,作为思维运用的分类器、检验器和量具,存在一定的可行性,但其较难对学生思维运用的深度和独创性进行恰当的评判,不能完全替代评价过程中教师的主观感受。

基于新课标的中小学生计算思维量表构建研究

对学生计算思维的培养已成为数字时代的核心议题,科学、精准的评价则是培养学生计算思维能力的基础。然而,针对义务教育阶段学生的计算思维测评,目前国内尚无依托相关课程标准制定的本土化的、权威的量表。为此,研究首次依托《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)中的计算思维定义及培养要求,共以12920名(N1=1029,N2=1458,N3=10433)小学生和初中生为研究样本,运用收敛混合方法构建一个面向我国教育实际的、经严格论证的中小学生计算思维量表。结果显示:经过两轮的收敛混合分析,修改后的计算思维量表共包含5个因子及15个题项,具有良好的内容效度;经过大样本实证检验分析,量表具有良好的信效度,且具有跨性别、年级和地区测量等值性,可以用来测量中小学生的计算思维水平。

基于计算思维的高中信息技术项目教学模式研究

计算思维作为《普通高中信息技术课程标准(2017年版2020年修订)》提出的四大核心素养之中枢,在当今已被提升到全民素养的高度。项目教学是“新课标”倡导的学习方式,开展基于计算思维的项目教学模式实践,对提升学生信息素养和实现学科价值有着重要意义。研究认为,基于计算思维的项目教学模式需以横向“项目主线”为教学流程,运用计算思维基本方法,在纵向“教学主线”下开展实践,包括确定项目需求,发现生活中的实际问题;抽象分解建模,界定问题生成活动任务;分组协作探究,寻找并实施自动化方案;总结反思评价,实现求解方案拓展迁移等环节。

青少年编程教育培养科技素养与计算思维

为了推动青少年信息科技教育,培养拔尖创新人才,全国高等学校计算机教育研究会组织研制了《青少年编程能力等级》系列标准,成立了青少年教育分会。

基于计算思维培养的探究式教学模式研究

计算机学科的理论知识中蕴含着丰富的计算思维,如何将这些知识转化为解决问题的能力是目前大学生计算思维培养的核心问题。依据计算思维培养规律和探究式教学理论提出面向计算思维发展的探究式教学模式,并以“哈夫曼编码”为例进行具体的教学设计与实施。实验以计算机专业理论基础课程离散数学为例,应用Korkmaz计算思维量表进行学期前后测,同时采用比格斯的SOLO模型进行思维结构的时序追踪。研究表明,探究式教学对大学生计算思维的培养具有显著的促进作用,在符号表示、抽象概括、问题建模、协作学习维度均有显著提升,使用相关知识结构解决综合问题的能力随时间逐步提升。因此,在探究式教学过程中培养计算思维应深挖教材、选定专业探究问题,精心设计探究引导方案、避免伪探究,追踪探究过程、打开思维变化黑箱。

以评促教:基于事理图谱的计算思维水平评价方法

计算思维是人工智能时代教育发展的核心目标,而监测计算思维状况、评价计算思维水平并据此提出计算思维培养的教学策略是当前“教-学-评”一体化教学改革下实现计算思维培养的重要路径。然而,由于计算思维的复杂性、抽象性和过程性,教师往往难以全面掌握和准确评价学生计算思维应用过程,更难以个性化了解学生的计算思维发展状况并据此提出教学干预策略。为此,从测评的视角出发,基于计算思维的本质内涵,结合新兴的事理图谱概念,构建基于事理图谱的计算思维评价方式。首先,设计面向计算思维的事件编码框架,利用iBCM算法实现事件关系抽取,生成事理图谱。然后,利用随机森林根据事理图谱对计算思维水平进行分类,并采用基于规则的事理图谱优化方法,完善iBCM提取出的特征模式,生成可视化的事理图谱辅助教学策略的调整与个性化的指导。基于此方法开展的实证研究表明,设计的模型在各项指标上都具有良好的性能效果。其结合了事理图谱所具备的事件逻辑深层次分析与推理的优势,为理解学习者的思维过程、抽取思维特征、探究思维模式提供了支撑和条件,助力教师培养学习者的计算思维提供路径指导。

“金课”建设背景下“计算思维与人工智能基础”课程教学改革与实践

针对大学计算机基础课程教学面临的挑战,以大学第一门计算机课程“计算思维与人工智能基础”为例,按照“两性一度”标准,落实工程教育专业认证理念,从教学内容、教学模式、考核评价等3个方面进行课程改革。通过重构兼具广度与深度的教学内容,实施学生中心的混合教学模式,强化全程多元的过程化考核,促进计算思维落地。通过调查结果说明改革的成效和不足,并给出课程持续改进的建议。

智能时代乡村学生计算思维培养:内生逻辑、现实困境与实践进路

智能时代下学生计算思维培养是全世界普遍关注的的教育议题,乡村学生的计算思维培养更是关乎我国高质量教育体系建设。历史语境、时代语境、技术语境、人才语境等多重语境的交织,构筑了乡村学生计算思维培养的韧性基底。面对乡村传统育人观念桎梏、信息科技课程迷失、教师专业发展孤岛效应等现实困境,为推动乡村建构计算思维教育新生态,促进乡村人才培养提质增效,乡村学生计算思维培养亟需围绕顶层设计、技术重构、要素优化等维度探索实践进路:助推乡村学生计算思维培养的理性接纳,打造乡村学生计算思维泛在育人空间,探索乡村学生计算思维在地化教育生态。

培养计算思维的跨学科项目学习案例分析

该文以三个跨学科项目式学习案例为样本,对案例的跨学科特征和计算思维培养效果进行分析,得出不同案例的优势和不足,并提出改进对策。研究发现,跨学科项目学习应设计有针对性的标准来评价学生在项目实施前后的计算思维变化,使全体学生接触项目的制作与调试,进而培养其计算思维。

指向人的内在品质刻画的计算思维框架构建

计算思维作为培养目标,应该指向人的内在品质。为此,文章借鉴胡塞尔认识论思想,在认识发生的视野中分析人的构造过程,形成“它—我”结构,即“知识—素养”结构,以此解释概念与观念的根本相关性。借鉴皮亚杰两个范畴说说明概念与观念的关联是在思维过程中实现的,借鉴布伦南计算思维的框架结构及布鲁姆认知目标分类理论中关于应用的强调,最终给出结构与应用兼备的指向人的内在品质的包括概念(基本概念、核心概念、大概念)、思维(关联、抽象、系统化)、观念(局部、聚合、全局)的计算思维框架。

人工智能课程中概念支架与程序支架对学生计算思维的影响研究

探究不同类型支架对计算思维培养的作用有助于为学生提供更科学有效的教学支持。研究设计了概念支架和程序支架,采用准实验研究法,将63名小学三年级学生分为两组,进行了为期6周的教学实验。通过认知网络和滞后序列分析等方法,探索了这两种支架对小学生计算思维发展的影响。在计算思维的认知网络结构方面,研究发现概念支架组主要关注抽象与调试要素,而程序支架组涉及的计算思维要素更为丰富,分解、调试与迭代三者紧密相连。在计算思维要素的转换路径方面,概念支架组展现出“分解→抽象→调试”和“算法→迭代→算法”两条显著路径,而程序支架组则形成了从分解问题到迭代优化的完整路径。研究结果不仅深入揭示了概念支架和程序支架在促进小学生计算思维发展中的不同作用,还为致力于小学阶段人工智能课程设计的研究者与实践者提供了宝贵的参考。

基于项目驱动的大学生计算思维能力培养

文章首先分析了大学生计算思维能力现状,然后提出了基于项目驱动的大学生计算思维能力培养模式,包括项目式学习模式设计、项目实施过程与方法,最后论述了基于项目驱动的大学生计算思维能力培养实践。

混合式教学下学生计算思维能力培养——以燕山大学“数据结构与算法”课程改革为例

计算思维能力是软件工程专业学生的核心能力。混合式教学以其线上线下协同运作、资源先进、优势互补的特点,受到高校教师的关注。以“数据结构与算法”混合式教学改革为切入点,从线上MOOC资源、PTA上机实训和自主学习平台的构建、“任务/项目”为支架的授课形式、授课内容和作业设计、教师团队优化和教学评价设计等方面,搭建计算思维能力培养框架,以提升学生的知识水平、问题解决能力和算法思维能力,激发学生的好奇心和求知欲,提升计算思维水平。

教师在计算思维教学中创设的多层次体验:基于现象学的探索

教师作为课堂的设计者和参与者对计算思维教育有着丰富的经历与体验,本研究采用现象学的方法,探究教师们如何认识并实践计算思维教育。研究发现,“为学生创设多层次的体验”是在教师计算思维教学实践经验中涌现出来的关键主题,它强调从身体参与到反思理解再到内在认同,层层递进以发展学生的计算思维。研究认为,“多层次的体验”反映了教师在小学计算思维教育中承担着为学生创造体验环境、诱发思维活动、维持内在动力的特殊作用,同时也揭示了小学计算思维教育对学生成长具有拓展性和发展性的本质特点。

融合计算思维的“计算机程序设计”课程教学内容重构研究

在本科基础课“计算机程序设计”的教学内容中融入计算思维概念是计算机教育界的共识,但在具体的教学实践上长期存在分歧。“计算思维2.0”的提出,为“计算机程序设计”课程的教学内容改革明确了方向。在对讲授语法知识、训练编程技能、培养计算思维3项教学目标进行分析的基础上,按照结构化程序设计方法、模块化程序设计方法和系统级编程技术的框架,用迭代的方式对教学内容进行了重构。在计算思维的“第一功能”观念的指导下,结合由简单到复杂的实例,明确阐述计算思维在程序设计过程中的具体应用,指导学生学习如何提出解决问题的方案,以及设计解决问题的系统。教学实践表明课程教学改革取得了良好的效果,为培养学生的计算思维打下了坚实的基础。

“计算思维+人工智能”赋能大学计算机课程教学改革与创新

以强化计算思维能力为目标,探索一种“计算思维+人工智能”为核心的课程体系。充分利用国内一流平台资源和地方高校特色的SPOC案例,打造线上线下相结合的混合式教学模式。通过深度整合计算思维与多学科知识,加强专业间的融合思维训练。强调“多学科”与“计算思维”的有机结合,激发学生的创新意识,培养具备复合知识和跨学科应用能力的复合型人才。

基于CiteSpace的国际计算思维研究可视化分析

运用CiteSpace对2013—2022年国际计算思维研究进行分析与解读,研究发现,国际计算思维研究历程可以分为初步探索和快速发展两个阶段,发文数量呈增长趋势;相关研究文献主要发表在教育技术和计算机科学相关的期刊上;研究以机构合作为主,大部分作者属于师生或同事关系,最多产作者来自中国,但从文章数量和总被引次数来看,大部分作者来自美国;研究主要集中在学科体系发展、能力培养、教育干预、培养驱动研究等方面。

人工智能时代数学思维培养的新途径: 以计算思维发展数学思维

随着ChatGPT、Sora等人工智能技术的广泛运用,教育界也已进入人工智能时代,学生思维的培养被提到新的高度。文章在界定数学思维和计算思维定义的基础上,从二者的关系出发,分析在中学数学教学中如何用计算思维发展学生的数学思维,并探讨未来趋势。

基于计算思维的任务驱动教学法研究——以“编译原理”为例

计算思维是以计算能力和思维能力为基础的一种思维方式。它是每个人需要具备的基本技能,也是人类求解问题的一条途径。任务驱动教学法就是将课程的教学内容设置成与其紧密结合而富有趣味性和挑战性的任务。文章介绍的教学法就是将计算思维和任务驱动教学法相结合。它不但可以更好地培养学生的思维模式,激发学生的学习积极性,还能达到较好的教学效果。

以计算思维培养为目标的大学计算机基础教学改革与实践研究

为了在大学计算机基础课程中更好地实现计算思维培养目标,本文分析了中国矿业大学计算机基础课程和国内外同类课程的研究现状,并借鉴了国内外同类课程的优势,明确了计算思维在课程中的概念体系和具体内容,在对教学中国矿业大学计算机基础课程的具体情况,阐述了大学计算机基础课程改革实践过程,并说明改革成果和未来发展方向。