中国现代教育装备
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 期刊导读  
教育机器人培养学生计算思维的研究
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2025-12-31 17:26:37
  [导读]教育机器人作为智能化时代培养学生思维的有力工具,近年来受到了教育研究者和一线教师的广泛关注,但将其作为学生计算思维培养的工具进行推广,研究界还存在争议,尚未达成共识。对此,系统性量化分析了国内外30项借助教育机器人培养学生计算思维的实证数据。结果表明,教育机器人的应用可以有效提升学生的计算思维(SMD = 0.638),且对计算思维的三个子维度都具有积极效果。最后提出建议和展望。

  近年来,教育机器人的出现引起了广泛的关注,学术界也引发了借助教育机器人培养学生计算思维的研究热潮。有研究者通过实证研究验证了教育机器人对学生计算思维培养具有积极的效果,如有学者[1]发现学生在参与虚拟教育机器人课程之后计算思维能力得到极大提高;但也有研究者[2]对此持否定态度,其通过实验发现,计算思维水平能力越高的学生对于教育机器人支持的教学反而接受程度越低,两者呈现负相关;同样,也有研究者[3]通过元分析指出教育机器人的应用并不能很好地促进学生计算思维的发展。

  因此,笔者认为有必要对此问题进行系统性研究。本文采用元分析的方法对国内外相关文献进行系统性量化分析,以此来探究教育机器人应用对于学生计算思维能力培养的教育效果与价值,并聚焦三个问题:一是其作用效果;二是其作用维度;三是学段、实验周期等变量所产生的差异。

  一、研究过程

  二、研究结果分析

  三、研究结论

  四、建议与展望

  前述元分析可以看出,教育机器人的应用对于学生计算思维的培养具有积极的意义和价值,但是,保障性条件的改善有助于更大限度地提升学习效果。由此,提出以下建议。

  第一,构建竞争性学习环境,培养学生的探究能力。应用教育机器人培养学生的计算思维并不是简单地将编程软件与各类型的机器人结合,完成特定的学习任务,而是应当在考虑学生学情的前提下,选择适合的教学方式和教学策略等。笔者建议在开展机器人教学的过程中采用基于问题探究、兼顾学生动脑动手的教学方式,为学生创设具有争论性的问题,使学生在充满活力与竞争的环境下进行机器人的使用和学习。

  第二,完善教育机器人培养学生计算思维的评价机制。适时的评价更有助于学习任务的推进;同样,教育机器人应用课程中若能对学生的学习给予及时、准确的评价,则能够更好地促进学生学习兴趣的提升及学习任务的完成。研究发现,大多数相关实证研究只关注了研究结果的总结性评价,而较少关注学生在学习过程中的生成性评价。因此,笔者建议采用图文分析法、观察访谈法、问卷测试法等形式,对学生在学习过程中计算思维的变化进行生成性的评价。

  第三,教育机器人作为智能化时代师生教与学的有力工具,在思维培养和技能提升方面展示了独特的教育价值。但是,我国相关的实证研究相对较少,这也说明使用教育机器人培养学生计算思维仍是一片可探索的“蓝海”。此外,本研究所筛选的文献较少涉及学生个体特征对教育机器人培养效果的影响,主要从实验周期、教学方式等外在条件进行了文献编码,期待今后能有更多研究关注学生内在因素对教育机器人应用的影响。

  参考文献

  [1] WITHERSPOON E B, HIGASHI R M, SCHUNN C D, et al. Developing computational thinking through a virtual robotics programming curriculum[J]. ACM Transactions on Computing Education, 2017,18(1): 1-20.

  [2] YANG W, NG D T K, GAO H. Robot programming versus block play in early childhood education: Effects on computational thinking, sequencing ability, and self‐regulation[J]. British Journal of Educational Technology, 2022,53(6): 1817-1841.

  [3] 周进,安涛,韩雪婧.教育机器人对学生学习效果影响的元分析[J].现代远程教育研究,2019,31(3):96-105.

纪鑫琰1 李鸿科2 赵瑛琦3

1.山东省济宁市嘉祥县实验小学 2.陕西科技大学教育学院 3.东北师范大学中国农村教育发展研究院


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