【现货速发】STEM与计算思维

        本书主要就“STEM 计算思维”教育，从理解本质和特征属性、掌握解决问题的实践案例入手，深刻剖析STEM中计算思维培养的路径和策略，带领大家在掌握、理解、控制和体验中，创造性地理解和使用承载计算思维的技术、工具和方法。全书从STEM教育视角分析STEM教育跨学科、整合性、挑战性的特征，分析了STEM教育中的设计方法和基于支架的学习过程，阐释了计算思维与STEM整合过程中对科学、技术、工程与数学的作用，提出了一个“STEM 计算思维项目设计与实施”的模型，提供了丰富多样的模型实现案例。本书结构层次清晰，逐层递进，有助于教师在教学实施中将计算思维应用于STEM教育中。

        于晓雅，北京教育学院人工智能和创客教育研究中心主任，工学博士，副教授，硕士生导师，北京市高校教学名师，兼任中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会常务理事等。长期从事中小学信息科技与人工智能教育、STEM和创客教育、信息技术融合学科教育研究及中小学教师培训工作。主持教 育 部“国培计划”项目及北京市名师发展工程等卓越教师研修项目，承担多项国家和省部级研究课题，主编多部国家教材，发表中英文论文40余篇。曾获北京市基础教育教学成果奖一等奖。

第一章 计算思维：智能时代问题解决的基本能力 ………………………………… 1

第一节 理解计算的本质………………………………………………………… 4

一、计算领域的发展 ……………………………………………………… 4

二、计算原理和性质 ……………………………………………………… 6

三、计算和计算思维 ……………………………………………………… 9

第二节 理解计算思维…………………………………………………………… 11

一、计算思维的提出 ……………………………………………………… 12

二、计算思维的概念 ……………………………………………………… 14

三、计算思维的操作性定义 ……………………………………………… 24

第三节 计算思维的实践………………………………………………………… 39

一、计算思维实践的依据 ………………………………………………… 40

二、计算思维是考虑应用场景的实践 …………………………………… 51

三、计算思维是生活问题的形式化描述 ………………………………… 52

四、计算思维是从特殊到一般的问题解决 ……………………………… 55

五、编程是计算思维学习的重要途径 …………………………………… 58

第四节 面向计算思维的教育…………………………………………………… 64

一、智能时代呼唤计算思维教育 ………………………………………… 65

二、计算思维教育的核心内容和实施策略 ……………………………… 67

三、计算思维教育的目标：用计算思维学习和思考 …………………… 80

四、计算思维教育的评价 ………………………………………………… 82

本章小结 ………………………………………………………………………… 94

本章回顾与反思…………………………………………………………………… 94

第二章 从技术实现到素养培育：指向计算思维教育的 STEM 项目设计 ………… 97

第一节 从技术应用到素养导向的计算思维教育 ……………………………… 100

一、课堂技术学习和计算思维培养映射引导 …………………………… 101

二、计算思维“应用—修改—创作”三阶段进展模式 ………………… 103

三、《ISTE教育者计算思维能力标准》助力计算思维培养 …………… 105

四、从技术学习到核心素养培育的计算机科学教育案例 ……………… 108

第二节 指向核心素养的STEM教育 ………………………………………… 115

一、知识、技能、能力和素养 …………………………………………… 116

二、STEM教育是指向能力和素养的教育 ……………………………… 117

三、STEM项目式学习的问题驱动 ……………………………………… 122

四、STEM是基于课程标准的内容设计 ………………………………… 123

五、STEM是基于学习支架的探究过程 ………………………………… 124

第三节 计算思维和STEM课程的整合………………………………………… 125

一、STEM项目中的计算思维培养 ……………………………………… 126

二、计算思维与STEM中的科学思维 …………………………………… 129

三、计算思维与STEM中的工程思维 …………………………………… 131

四、计算思维与STEM中的数学思维 …………………………………… 134

五、计算思维与STEM中的人文艺术思维 ……………………………… 142

六、计算思维与人工智能思维 …………………………………………… 145

第四节 “STEM 计算思维”项目设计与实施模型 ………………………… 150

一、基于计算思维的问题求解步骤 ……………………………………… 150

二、计算思维问题求解模型中的思维关联 ……………………………… 152

三、“STEM 计算思维”问题求解模型 ………………………………… 153

四、“STEM 计算思维”项目实践 ……………………………………… 155

本章小结 ………………………………………………………………………… 162

本章回顾与反思…………………………………………………………………… 162

第三章 用计算思维思考和学习：STEM项目问题解决新途径 …………………… 165

第一节 STEM项目式学习与计算思维问题解决 ……………………………… 168

一、高质量项目式学习框架和项目式学习黄金准则 …………………… 170

二、成为具有计算思维的人 ……………………………………………… 172

三、用计算思维思考和学习的工具与环境 ……………………………… 175

第二节 计算思维与学科学习：与学科融合的“STEM 计算思维”实践 …… 191

一、 用计算思维学习数学：超越高速计算和可视化表达功能的创新 ……… 193

二、用计算思维学习语文：提供诗歌鉴赏和文化分析新视角 ………… 220

三、用计算思维学习科学：在模拟和仿真中探究实践 ……………… 230

第三节 学生综合应用案例：“校园智能创意音乐节”项目……………………… 240

一、项目背景 ………………………………………………………………… 241

二、项目任务 ………………………………………………………………… 242

三、项目规划 ……………………………………………………&h