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.pdf

教学实践荨荨

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

阴张屹林裕如杨玉芹任旭高智敏

[摘要]探究不同类型支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遥研究设计了概支

和程序支袁采用准实验研究法袁将63名小学三年级学生分为两组袁进行了为期6周的教学实验遥通过认知网络和

滞后序列分析等方法袁探索了这两种支对小学生计算思维发展的影响遥在计算思维的认知网络结构方面袁研究发

现概支组主要关注抽象与调试要素袁而程序支组涉及的计算思维要素更为丰富袁分解尧调试与迭代三者紧密

相连遥在计算思维要素的转换路径方面袁概支组展现出野分解寅抽象寅调试冶和野算法寅迭代寅算法冶两条显著

路径袁而程序支组则形成了从分解问题到迭代化的整路径遥研究结果不仅深入揭示了概支和程序支在

促进小学生计算思维发展中的不同作用袁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

参考遥

[关键词]计算思维曰人工智能课程曰支架策略曰基础教育

[中图分类号]G420[文献标识码]A[文章编号]1672-0008渊2024冤05-0102-11

[DOI]10.15881/j.33-1304/g4.2024.05.011

能课程仍以编程算法的讲授为主高晗蕊袁等袁

一尧引言

2024冤袁更多偏重于人工智能技术的简单体验和拼

计算思维指野利用计算机科学的基概念来解接袁对学生计算思维能力的培养依然不足张屹袁等袁

决问题尧设计系统袁以及理解人类行为的思维过程冶2022冤遥计算思维的核心在于将复杂问题抽象为可计

Wing袁2006冤袁被视为智能时代新质人才的核心素养算的形式袁重在提取出问题解决的质结构和关键

之一祝智庭袁等袁2024冤遥人工智能的发展不仅为计要素Grizioti袁etal.袁2021冤遥然而袁计算思维中的问题

算思维的培养提供了丰富的实践案例袁计算思维解决要素和策略由于其抽象性和内隐性袁难以被直

身也是人工智能发展的基础谢忠新袁等袁2019冤遥因接观察或被明确表达Rowe袁etal.袁2021冤遥因此袁研

此袁在基础教育阶段的人工智能课堂中培养学生的究者认为袁在计算思维的培养过程中袁教师需要提供

计算思维已成为全球共识遥例如袁美国的人工智能教支袁将抽象尧隐性的知识具体化袁助学生理解核

育将问题解决和抽象等计算思维技能置于首要地位心概念袁并引导他们关注问题解决的过程与方法

韩倩倩袁等袁2021冤遥我国教育部在叶义务教育信息科Zhu袁etal.袁2023冤遥有研究表明袁不同类型的支对

技课程标准2022年版冤曳中袁也将人工智能作为六计算思维的发展可能产生不同影响Xu袁etal.袁

大逻辑主线之一袁并明确提出抽象和分解等计算思2023冤遥然而袁目前大部分研究仅集中于探讨有无支

维技能是课程的核心培养目标中华人民共和国教的影响袁缺乏对不同类型支影响差异的比较分

育部袁2022冤遥析孙俊梅袁等袁2024曰Chen袁etal.袁2023冤遥

小学二尧三年级被认为是计算思维培养的关键基于此袁研究依托团队自主开发的叶人工智

时期孙立会袁等袁2021冤遥虽然在理论上袁培养小学生能窑计算思维三年级冤曳系列教材华中师范大学人

的计算思维已取得了一定成果袁但在实践中袁人工智工智能教育学部袁2022冤袁以小学三年级机器学习单

基金项院本文系2023年国家自然科学基金面上项目野面向计算思维的中小学人工智能教育框理论与实践研究冶项目编号院尧中央高校基科研业务费资助优创项目