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研究报告

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基于设计的STEMC教学培养小学生计算思维的研究

一、研究背景与意义

1.1基于设计的STEMC教学概述

(1)基于设计的STEMC教学是一种融合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）和计算机科学（ComputerScience）的综合教育模式。这种教学模式强调学生通过动手实践、问题解决和创新设计来学习，旨在培养学生的跨学科思维能力和实际应用能力。在STEMC教学中，学生不再仅仅是被动地接受知识，而是主动地参与到项目的开发、实施和评估中，这种主动参与的学习方式有助于激发学生的兴趣，提高学习效果。

(2)基于设计的STEMC教学的核心是设计思维，它强调以用户为中心，关注问题的解决和创新解决方案的提出。在这种教学模式下，学生需要通过研究问题、分析问题、设计解决方案和评估解决方案等步骤来完成学习任务。这种过程不仅培养了学生的计算思维，还锻炼了他们的批判性思维、合作能力和沟通能力。教师在这个过程中扮演着引导者和合作者的角色，为学生提供必要的支持和指导。

(3)基于设计的STEMC教学通常以项目为基础，鼓励学生跨学科合作，利用各种工具和资源进行问题解决。项目的设计往往与学生的生活实际相结合，让学生在解决实际问题的过程中学习知识。这种教学方式不仅有助于学生将所学知识应用于实践，还能够提高学生的创新能力和社会责任感。随着科技的发展，基于设计的STEMC教学在培养学生适应未来社会需求方面发挥着越来越重要的作用。

1.2小学生计算思维的重要性

(1)计算思维是21世纪的核心素养之一，对于小学生的成长和发展具有重要意义。计算思维不仅是一种解决问题的方法，更是一种思考问题的模式。它能够帮助小学生学会如何分析问题、设计解决方案、评估结果，并在此过程中培养逻辑推理、抽象思维和创造性思维。在当今信息时代，计算思维能力的培养对于小学生适应未来社会、应对复杂挑战具有至关重要的作用。

(2)小学生计算思维的重要性体现在多个方面。首先，计算思维有助于小学生掌握科学、技术、工程和数学等学科知识，提高学习效率。其次，计算思维能够培养小学生的创新能力和批判性思维，使他们能够从不同角度思考问题，提出独特的解决方案。此外，计算思维还能够提升小学生的信息素养，使他们能够有效地获取、处理和利用信息，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

(3)在全球化的背景下，计算思维已成为国际竞争的重要指标。具备计算思维能力的小学生能够在未来的职业生涯中更好地适应科技发展和社会需求。他们能够快速学习新技术，解决复杂问题，并在团队中发挥积极作用。因此，从小培养小学生的计算思维，对于他们个人发展、国家竞争力和全球影响力都具有深远的影响。

1.3基于设计的STEMC教学在培养小学生计算思维中的应用价值

(1)基于设计的STEMC教学在培养小学生计算思维方面具有显著的应用价值。首先，这种教学模式强调学生的主动参与和问题解决，有助于激发学生的学习兴趣，让他们在探索和实践的过程中自然地培养计算思维。通过设计、制作和评估项目，学生能够将抽象的计算概念与具体问题相结合，从而加深对计算思维的理解和应用。

(2)基于设计的STEMC教学通过跨学科的项目学习，促进了小学生综合运用不同学科知识的能力。在这种教学模式下，学生需要运用数学、科学、技术等领域的知识来解决实际问题，这有助于他们建立起不同学科之间的联系，形成系统的知识体系。这种综合性的学习方式有助于小学生形成全面的计算思维，提高他们的创新能力和解决问题的能力。

(3)基于设计的STEMC教学注重培养学生的实践能力和团队合作精神。在这种教学模式中，学生需要通过团队合作来完成项目，这有助于他们学会与他人沟通、协调和合作。在实际操作过程中，学生需要不断尝试、失败和改进，这种迭代过程能够锻炼他们的耐心、毅力和创新精神，从而在培养计算思维的同时，也促进了他们的个人成长和社会适应能力。

二、文献综述

2.1国内外STEMC教学研究现状

(1)国外STEMC教学研究起步较早，已形成较为成熟的理论体系和实践模式。美国、英国、加拿大等发达国家在STEMC教学方面进行了大量的研究和实践，强调跨学科整合、项目式学习和创新能力培养。这些国家的研究成果表明，STEMC教学能够有效提升学生的科学素养、技术技能和工程思维，为学生的未来职业发展奠定坚实基础。

(2)在国内，STEMC教学研究逐渐受到重视，相关研究主要集中在以下几个方面：一是STEMC教育的理论探讨，包括STEMC教育的内涵、特点、目标等；二是STEMC教育的课程开发，包括课程设计、教学资源、评价体系等；三是STEMC教育的实践研究，包括教学案例、教师培训、学生评价等。近年来，国内S