【摘 要】
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伴随着人工智能时代的飞速发展,机器与人之间相互配合、互相影响,人们在日常的生活以及思想方式上发生变化,计算思维作为一种新的思维模式备受关注。计算思维能够通过分解、抽象、概括、设计算法、评价等方法,将复杂的问题拆分为简单问题,进一步提升学生的思维能力。3D打印课程可以作为培养计算思维的重要教学工具,能够给学生的学习带来新的思考方式,让抽象的教学概念易于理解。然而,关于计算思维的培养大多通过传统信息技
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伴随着人工智能时代的飞速发展,机器与人之间相互配合、互相影响,人们在日常的生活以及思想方式上发生变化,计算思维作为一种新的思维模式备受关注。计算思维能够通过分解、抽象、概括、设计算法、评价等方法,将复杂的问题拆分为简单问题,进一步提升学生的思维能力。3D打印课程可以作为培养计算思维的重要教学工具,能够给学生的学习带来新的思考方式,让抽象的教学概念易于理解。然而,关于计算思维的培养大多通过传统信息技术中体现,忽略了具体的课堂真实情境,弱化了计算思维与学科间的相互融合。所以,如何通过3D打印课程培养学生的计算思维是当前教育工作者亟需思考的问题。该研究以经验之塔理论、做中学理论、思维三元理论为基础,采用实证与量化结合的方法展开研究。首先,运用文献研究法,以“计算思维”“3D打印”为关键词在文献数据库中进行检索,梳理了国内外有关计算思维、3D打印的文献;然后,在此基础上界定了计算思维与3D打印课程的内涵特征,结合学者们已有的研究,综合分析3D打印课程的环节与计算思维核心要素培养的关联性,依据课程活动内容的设计、课程活动理念的设计和课程活动形式的设计原则构建面向计算思维的3D打印课程活动设计模型,并对该模型在教学中的实施情况进行具体分析;最后,将构建的课程活动设计模型进行教学实践研究,采用调查研究法收集实验的数据,对问卷调查结果的分解维度、抽象维度、概括维度、评价维度、设计算法维度的实验数据进行综合分析,并通过师生访谈对此研究进行进一步的补充,以此验证面向中小学计算思维培养的3D打印课程活动设计模型的效果。研究结果显示:（1）实验班采取科学计算思维方法的课程教学活动设计要比对照班传统的传授学科知识更有利于培养学生的计算思维;（2）在进行学期系列课程学习后,由实验数据的统计分析可知,计算思维的分解维度、抽象维度、概括维度、评价维度、设计算法维度要比对照班明显提升,其中设计算法维度和抽象维度提升最为明显。该研究提出的面向计算思维培养的3D打印课程活动设计为计算思维的培养路径提供实践样例,尝试为计算思维培养提供策略参考。
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