本文是一篇计算机论文，笔者认为计算思维作为21世纪计算机教育下的新兴培养需求，即体现智能时代人才培养的新要求，也体现了信息化教育环境下，教育与计算机科学的融合，推动了传统的信息技术课程变革的前进，彰显了时代精神和需求。这种灵活运用算法思维和计算工具来看待问题、求解问题的思维活动对全球计算机教育的整体发展有着重要作用。
第一章 绪论
1.1研究背景
据2018年发布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》，提出了“学科大概念”，强调了“学科核心素养”，目前，高中信息技术课程方向改革已非常清晰。在中小学信息教育上，随着信息技术发展的深入，社会对中小学信息技术教育提出了更高的要求。计算思维作为中小学信息技术核心素养之一，在我国处于小范围的教学实践与应用，属于探索阶段。实践方式多为中小学编程设计类校本课程；培养的教学工具主要有用树莓派操作器设计的Python编程语言和以拖拽编程为主的可视化编程软件。
本研究从课程性质的内在需求和教育界对计算思维培养呼吁两方面对基于可视化编程工具的计算思维培养课程的迫切性和必要性进行论述。
1.1.1 信息技术课程性质和任务的内在需求
信息技术课程作为中小学学习的一门公共课程，其重要性在2000颁布的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中就已经强调，纲要表明：信息技术课的任务之一就是要发展学生的思维、培养学生解决问题的能力。在2017年颁布的《普通高中信息技术课程标准》中进一步对该学科的核心要素加以诠释：信息意识、计算思维、数字化教学、创新信息社会责任[2]。信息科技课程的学习要从重点关注知识与技能到关注信息素养的培养；信息技术教育是以提供人生的发展基石为宗旨：强调问题解决，关注实际生活，这与计算思维核心素养的培养宗旨不谋而合。
1.1.2 各国教育界对计算思维培养的普遍呼吁
创新型人才一直是各国人才培养的重要指标，自2006年周以真教授对计算思维的内涵进行定义后，以培养具备“计算思维”能力的创新型人在，在各国的信息技术课程改革和计算机课程改革中均有体现。计算思维作为三大科学思维之一是当代社会人们必须具备的思维能力，也成了当前国际、国内的计算机科学界、教育学界关注、关心的重要课题[3]。随着我国通信技术和信息技术的迅猛发展，计算思维也作为信息技术课程人才培养的要素之一，这对我国未来的计算机教育具有重大意义，也符合我国综合型人才培养需求。
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1.2 研究目标及意义
1.2.1 研究目标
本研究希望通过调查设计实践，达成以下目标： 基于对我国计算思维教育的现实需求的调研分析以及我国息技术课程中计算思维教育的培养现状，提出我国面向可视化编程的小学计算思维课程设计模型、教学设计模型。 总结我国小学计算思维课程教学实施中教学与学生学习的特点与问题，优化课程设计与教学设计模型，提出推动我国小学计算思维教育发展的对策。
1.2.2 研究意义
1.理论意义
研究中所提出的面向可视化编程的小学计算思维课程设计及教学实施模型，为我国开展计算思维教育提供可参考的理论模型。
2.实践意义
论文结合我国小学现状，以面向可视化编程的小学计算思维课程设计为依据，设计与开发具有计算思维课程案例，为我国目前信息技术课程中计算思维教育的展开提供可用的课程资源。
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第二章 研究综述及理论基础
2.1计算思维定义
2计算思维的概念涉及计算思维的概念定义、教学应用和评价标准。自2006年周以真教授对计算思维概念定义之后，计算思维教学与计算思维能力培养成为国内外计算机学科和信息技术领域的重点关注领域，部分一线教育学者从理论与应用等方面对计算思维培养和教学形式展开深入研究。
2.1.1 计算思维基础概念
2013年，王飞跃教授认为计算思维是一种以抽象、算法和规模为特征的解决问题之思维方式。广义而言，计算思维是基于可计算的手段，以定量化的方式进行的思维过程；狭义而言，计算思维是数据驱动的思维过程[10]。
2014年，国外南安普敦大学的Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出计算思维包括算法思维、评估、分解、抽象、概括五个方面的要素[11]。
2015年，任友群等人认为计算思维是一种独特的解决问题的过程，反映出计算机科学的基本思想方法。通过计算思维人们可以更好地理解和分析复杂问题，形成具有形式化、模块化、自动化、系统化等计算特征的问题解决方案[12]。
2016年，《普通高中信息技术课程标准<征求意见稿>》颁布，其中明确提出计算思维是指“个体在运用计算机科学领域的思想方法形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动”。计算思维是信息技术学科核心素养的四个核心要素组成之一[13]。
2016年，教育部大学计算机基础课程教学基本要求，计算思维（Computational Thinking）又称构造思维，是指从具体的算法设计规范入手，通过算法过程的构造与实施来解决给定问题的一种思维方法[14]。
由上述有关计算思维的定义可以看出，计算思维的本质是通过学习计算机高级语言如C语言、JAVA语言等知识，掌握基础算法，再采用编译软件实现程序功能的过程。该过程不仅仅知识只是单向传输编程知识，是对问题进行表征或对任务进行统筹设计的过程。学习者把问题看成一个项目再抽象细化成若干个子项目，再将解决子项目的思路、方法和手段通过计算机能理解的形式告诉计算机，对能成功解决问题的方案进行评估，以迁移到其他类似的问题解决中。整个体系中训练学生的逻辑思维能力、提升数学认知水平，缓解学生对电子设备的依赖，是一种高级的认知过程。随着人类以及步入智能时代，未来社会需要的也是高技能人才，计算思维不是培养高技能人才的唯一途径，但是符合当下人才培养趋势的一条道路。
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2.2 国内外计算思维教学研究现状
计算思维的应用研究聚焦于计算思维的教育过程，应用层次涵盖了K-12到高等教育的所有学段。但主要集中在K-12阶段。之所以聚集在K-12阶段, 是因为许多学者与教育界人士认为,计算思维这种“多元抽象的思维”可从计算机科学领域扩展到所有学科，为分析和开发能够通过计算方法解决的问题提供一种独特的方法，理应成为K-12生的基本要求[17]。
2.2.1 国外计算思维教育研究现状
教育智能化已逐步席卷全球，随着现在科技水平的不断进步，对教学者和学习者都提出了更高的要求。云计算、大数据、物联网和人工智能的结合，让智能化教育平台不断完善，这些发展都不开“技术”和“智能思维”，这与计算思维所需培养的核心竞争力在许多方面是一致的，如想象力、抽象能力、操作能力、逻辑思维能力等。随着计算思维被视STEAM课程、创客教育的核心能力，越来越多的教育者意识到，在中小学阶段培养学生的计算思维有助于学生形成一种新的思维方式，这些思考方式与现实中的一些现象、问题都息息相关[18]。
为了让所有人都能使用编程技术，普及计算思维的培养，将算法列为21世纪素养的第四个“R”在全球范围内蓄势待发[19]。澳大利亚、英国、新西兰、挪威、瑞典、韩国、波兰和美国等国家相继发布了相关的官方文件，来推动K-12阶段的计算思维教育。表2-2从课程项目、研究机构和培养目标等方面对当前各国的已展开的计算思维实践研究进行梳理。在这些实践中，美国计算机科学教师协会（CS-TA）和国际教育技术协会（ISTE）两大组织由于其特定的使命和权威，肩负了落实中小学阶段计算思维的培养的重任。他们从学科领导力指向、培养标准重设、课程资源开发、教师专业技能提升发展上，提出了较为系统和成熟的案例和指南。
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第三章 面向可视化编程的小学计算思维课程与教学设计模型构建 ........................... 21
3.1 面向可视化编程的小学计算思维课程设计模型构建 .......................... 21
3.1.1 可视化编程计算思维课程任务开发分析 ................................ 22
3.1.2 可视化编程计算思维课程实施..................................... 27
第四章 面向可视化编程的小学计算思维课程实施 ............................. 37
4.1第一轮行动：《九九乘法表》课程单元的设计与教学实施 .......................... 37
4.1.1 《九九乘法表》课程单元的设计与开发 ....................................... 37
4.1.2 0《九九乘法表》课程单元的教学设计方案 .................................... 38
第五章 面向可视化编程的小学计算思维课程分析与教学改进策略 ....................... 59
5.1研究结果分析 .................................... 59
5.1.1 学习者学习效果反馈 ....................................... 59
5.1.2 学习者学习过程评价 .................................. 61
第六章 总结与展望
6.1研究总结
本文介绍了计算思维的产生背景，国内外研究现状。在这个基础上，参与了开发和设计适合小学三年纪到六年级使用的计算思维培养校本教材《我的世界》。在课程开发、实施、评估阶段，都参与其中，在课堂上观察学生的学习情况，课后搜集学生作品，分析学生作品，从而总结出一套适用于小学信息技术计算思维培养的课程设计模型和教学设计模型，并提出教学实施策略，具体结论如下：
（1）通过总结国内外有关计算思维培养的实践活动，包括教学模式探究、教学策略研究、评价体系的建立等，结合我国的目前中小学信息技术发展的现状和可视化编程课程案例实施情况，得出如图6-1所示基于可视化编程的小学计算思维课程设计模型。
计算机论文参考
如图所示，该模型一共经历了两次优化提升，此模型为最终课程设计模型，经过评价结果显示，该模型相比雏形模型更加符合目前小学计算思维培养的需求。该模型以“算法思维、评估、分解、归纳、抽象”为课程内容开发标准，要求最后的教学内容能满足学生在该五方面“思考问题方式”的培养。在设计与开发层次，对要进行的教学活动进行课程设计，由于本课程用的《我的世界》游戏化教学工具，因此在游戏活动是需要对知识和技能进行甄别、分类符合游戏世界的特点。对不同类型的知识和技能采取不同的、相应的处理措施，使其能够符合学习者的特点，并且通过相应的活动使其从短期记忆转化成为长期记忆，从而达到更深层思维上的理解。在实施与评估层次，对已经开发完成的课程进行教学实施，同时进行实施支持，对已经完成的教学课程及受众学习效果进行评估，这个过程会暴暴露问题，包括课程内容、教学目标等方面的合理性。因此在课程实施完毕后，需要对课程进行评估。
参考文献（略）