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培养计算思维,发展STEM教育美国《K12计算机科

学框架》解读及启示

一、本文概述

本文旨在对美国《K12计算机科学框架》进行深入解读，探讨其

如何培养计算思维并推动STEM（科学、技术、工程和数学）教育的

发展。我们将首先概述该框架的核心内容，包括其教育理念、目标设

定以及实施策略。接着，我们将分析该框架如何强调计算思维的重要

性，并探讨如何通过计算机科学教育来培养这种思维。我们将讨论该

框架对我国的启示，包括如何优化我国的计算机科学教育，提高STEM

教育的整体质量，以及培养具备计算思维的新一代青少年。通过本文

的解读和启示，我们期望能够为我国的计算机科学和STEM教育提供

有益的参考和借鉴。

二、美国《K12计算机科学框架》概述

美国《K12计算机科学框架》（K-12ComputerScienceFramework，

简称CSF）是由美国计算机科学教师协会（ComputerScienceTeachers

Association，简称CSTA）、计算机科学教育周（ComputerScience

EducationWeek，简称CSEdWeek）以及计算机科学联盟（Coalition

forComputerScienceEducation，简称CCSE）等多个组织共同研

发的一项教育指导文件。该框架旨在为美国的K-12阶段（即从幼儿

园到高中的12年级）学生提供全面、系统的计算机科学教育指导，

以培养学生的计算思维能力和STEM（科学、技术、工程和数学）素

养。

《K12计算机科学框架》强调计算思维作为一种重要的问题解决

方式，它能够帮助学生在面对复杂问题时采用系统化、逻辑化的思考

方式，提升他们的创新能力和解决问题的能力。因此，该框架在内容

设计上，不仅注重计算机科学知识和技能的学习，更重视通过实际项

目和实践活动来培养学生的计算思维。

在框架结构上，《K12计算机科学框架》将K-12阶段的计算机

科学教育划分为若干个层次和主题，每个层次和主题都对应着相应的

教育目标和教学内容。同时，该框架还提出了一系列的教学原则和方

法，旨在指导教师如何有效地进行计算机科学教学，以及如何将计算

思维的培养融入到日常教学中。

《K12计算机科学框架》还特别强调了跨学科整合的重要性。它

认为，计算机科学教育不应孤立存在，而应与其他学科（如数学、物

理、生物等）进行整合，以形成STEM教育的整体效应。通过跨学科

的学习和实践，学生可以更好地理解计算机科学的应用和价值，同时

也能提升他们在STEM领域的综合素养。

美国《K12计算机科学框架》是一份全面、系统的教育指导文件，

它为美国的K-12阶段学生提供了计算机科学教育的明确方向和指导。

对于我国来说，该框架的解读和借鉴可以为我国计算机科学教育的发

展提供有益的启示和参考。

三、计算思维的培养

在《K12计算机科学框架》中，计算思维的培养被赋予了至关重

要的地位。这一框架强调，计算思维不仅仅是一种技能，更是一种思

维方式，它能够帮助学生在解决问题时采用系统化、逻辑化的方法。

框架提出通过具体的教学项目和实践活动来培养学生的计算思

维。例如，设计编程项目，让学生在解决问题的过程中，理解并运用

计算思维的核心要素，如抽象、算法、数据分析等。这样的教学方式

能够让学生在实践中感受到计算思维的魅力，从而更加深入地理解和

掌握。

框架强调计算思维与其他STEM学科之间的紧密联系。在计算思

维的培养过程中，不应将其孤立于其他学科之外，而应将其与数学、

科学、工程等技术领域相结合。这样，学生不仅能够更好地理解计算

思维在实际应用中的作用，还能够将其应用到更广泛的领域中，实现

跨学科的学习和创新。

框架还提倡采用多样化的教学方法和手段来培养学生的计算思

维。例如，通过游戏化的学习方式，让学生在轻松愉快的氛围中学习

计算思维；通过协作学习，让学生在团队中相互学习、相互启发，共

同提高计算思维能力。

对于我国的教育实践来说，《K12计算机科学框架》对计算思维

培养的重视和具体实践策略具有重要的启示意义。我们应该在教育中

加强对计算思维的培养，将其融