面向计算思维培养的STEM课程教学模式的构建研究*

武建鑫 宋 雨

(陕西科技大学教育学院 陕西 西安 710021)

一、引言

随着人工智能、区块链、云计算等技术的飞速发展与广泛应用，计算思维已经成为现代公民开启智能化时代大门的“入场券”。从《2017地平线报告(基础教育版)》可知，“计算思维是一项基本技能，这种能力可以表述为：‘在理解和解决问题的过程中，运用技术来形成和验证解决方案是否正确有效的能力。’‘计算思维’应该是阅读、写作、计算之外的另外一项需要熟练掌握的基本技能。”[1]74。由此产生的有关计算思维如何培养等问题受到社会广泛关注。例如，国际教育技术协会(International Society of Technology in Education,ISTE)于2018年在学生教育技术标准中明确将计算思维作为K-12学习者必不可少的技能之一[2]。欧盟委员会联合研究中心明确将计算思维纳入各级义务教育，欧洲大多数国家已将计算思维整合到学校课程中[3]。从计算思维的教育实践来看，《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》明确指出：“信息科技课程要培养的核心素养，主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。”[4]目前，我国中学生的计算思维培养途径侧重于信息技术课程，且主要围绕Word、Excel、PowerPoint和网络应用等基础性知识内容展开，通过简单操作即可完成，学生进行的思维反思和实践探究比较少。当前这种培养计算思维的方式呈现出重操作技能、轻思维培养的态势，学生的计算思维学习过程脱离了真实复杂的社会情境，一定程度上导致计算思维的教育教学实践失去了解决真实世界问题的价值。由此可知，改变传统信息技术课程的教学模式、准确把握计算思维的内涵及教育价值、探索适切于培养计算思维的课程教学模式，无疑是当前计算思维研究领域的重要课题。

作为一种重实践、跨学科的教育理念，科学、技术、工程和数学(Science、Technology、Engineering、Mathematics，STEM)教育倡导将各个领域的知识加以整合形成综合性课程，加强学科间的相互配合，在项目活动中应用多学科的知识解决真实问题，发挥综合育人功能。STEM这一概念运用场景过于广泛，其内涵和指向因情景差异而有所不同，通常情况下对STEM有三种理解。第一，STEM是分科的，它代表着科学、技术、工程和数学四门独立的学科领域；第二，STEM又是整合的，这或许是今天强调和重视STEM时最为看重的；第三，STEM还是延伸和扩展的，表现出极大的包容性，比如其融入艺术(Art)元素后成为STEAM[5]。基于STEM教育内涵的后两种理解，学者们认为STEM问题解决中的一项关键能力当属计算思维，培养学生的计算思维已逐渐成为STEM教育的重要目标。斯韦德(Swaid)介绍的HBCU-UP II项目即致力于将计算思维带入科学、技术、工程和数学(STEM)学科中[6]。李(Lee)等人梳理了在K-12学习中对“STEM+计算思维”整合的重要性和理解[7]。温特罗普(Weintrop)等人系统论述了STEM教育与计算思维的互惠关系，指出计算思维在帮助学习者解决真实生活中复杂问题的同时，习得学科知识与多元能力，计算思维在实践计算机科学、数学和科学的概念与知识的基础上互利共生[8]。显然，将STEM教育视为培养计算思维的重要方法论，且依托其高度的整合性和包容性特征，在解决真实问题的过程中跨越计算机科学边界培养计算思维，已然是目前众多计算思维教育研究者所寻求的实践路径。基于此，本研究将计算思维视为人工智能时代的必备素养，尝试建构面向计算思维培养的STEM课程教学模式，以期为我国K-12阶段学生计算思维习得提供有益参考。

二、计算思维：人工智能时代必备的素养

以人工智能为核心的产业革命宣告了一个新时代的到来，这不仅是一次技术变革之于人才培养的强烈诉求，而且是一次反思教育和重塑课程教学的良好契机。

(一)计算思维概念追溯及其内涵学说分支

作为计算机科学领域的一个新概念，计算思维(Computational Thinking，CT)最早见于麻省理工学院佩珀特(Papert)于1980年出版的著作《头脑风暴：儿童、计算机及充满活力的创意》(Mindstorms:Children,Computers,andPowerfulIdeas)中，他认为可以将计算机作为儿童思维的辅助工具，改变现在学生在学校的学习方式和思考方式，比如通过分解计算步骤的方式展示运用计算思维解决非程序问题[9]。显然，佩珀特所指的计算思维还停留在计算机学科的程序化操作过程，尚未指向解决更广阔世界的复杂问题所需要的思维技能的本质内涵。正式提出计算思维的学者当属美国卡内基·梅隆大学的周以真(Wing)教授，她于2006年提出这一概念，并将其界定为运用计算机科学基础概念求解问题、设计系统和理解人类的行为，并描述了计算思维具有概念化、基础化、以人类为思维主体、强调数学与工程思维的互补融合、强调思维特点、面向所有人及所有领域的六大特性[10]。此后，周教授对计算思维这一概念进行了完善，进一步将计算思维表述为一种解决问题的思维过程，能够抽象、清晰地将解决方案和问题用信息处理代理(人或机器)有效执行的方式表示出来。尽管这一概念奠定了之后计算思维研究与实践的基调，但是伴随着信息技术时代的风云变幻，这一概念的内涵和外延也呈现出层次多样的变化。

当前，学术界对计算思维的阐释主要有以下四种学说分支。一是能力说，强调信息时代解决复杂问题必需的一种本领或力量。2018年，ISTE将计算思维界定为利用计算机科学的核心原理和实践来解决模糊、复杂和开放式问题，利用计算的力量设计解决方案。科尔克马兹(Korkmaz)等人在此基础上指出，计算思维作为一种复合型能力，包含协作思维、计算思维、创造力、批判性思维以及问题解决能力[11]。二是过程说，强调人类在解决问题过程中的心理活动。南安普敦大学的塞尔比(Selby)和伍拉德(Woollard)指出计算思维应关注问题的解决过程，最终得出计算思维包含五个方面，即抽象、分解、算法、评估以及概括[12]。三是特征说，强调计算思维在操作认知层面所呈现的特性和表象。2011年，ISTE和CSTA从操作层面指出计算思维的特征主要表现在：(1)能针对具体问题构想出利用计算机或相关工具解决问题的方案；(2)有逻辑地组织和分析数据；(3)通过抽象的方式表示数据；(4)通过算法形成自动化解决方案；(5)针对达到目标结果的效率和效能，判断、分析和实施可行性方案；(6)将解决问题的过程一般化，并应用于更宽泛的问题解决中[13]。四是框架说，强调计算思维的透视维度和基本架构。布伦南(Brennan)和雷斯尼克(Resnick)基于儿童编程环境Scratch构建的计算思维三维框架，即计算概念、计算实践、计算观念，对计算思维的教学培养设定了层次路径，成为此后诸多计算思维教学的理论支撑及实践指导。

从信息时代转向人工智能时代的进程中，上述四种有关计算思维的论说仍然具有重要的价值，然而，如今计算思维已经超越狭义层面计算机科学的学科核心素养，其内涵和外延变得越来越多元，需要从现代公民必备的技能或素养的层面来把握成为必然。就本研究而言，课题组立足人工智能时代计算思维的广义理解，借鉴英国学者阿松(Curzon)和麦克欧文(McOwan)对计算思维的分层学说，面向综合问题解决能力的培养，聚焦于中学生计算思维的教育教学实践，从微观技能层面将计算思维转化为学生分解、抽象、算法、评价和概括等系列程序性技能，在此基础上形成整合性素养，主要包括以算法思维为核心的计算建模、科学思维、逻辑思维、模式匹配，寄希望于人人都能超越计算思维所赋予的能力形成一种计算文化的认知方法论。

(二)计算思维的教育价值

人类已踏入人工智能时代，很多行业都将因人工智能的发展而快速升级和转型。处理海量数据、模拟复杂系统、组织大型工程、用计算机精确可控地实现从想法到产品的整个过程，大大拓展了人类认知世界和解决问题的能力[14]。2019年5月，联合国教科文组织在发布的《人工智能教育报告》(以下简称《报告》)中明确指出，计算思维已经成为使学习者在人工智能驱动的社会中蓬勃发展的关键能力之一[15]。从《报告》的语境中可以看出，人工智能时代的计算思维将不再仅仅指向人人拥有计算机科学家思考问题的一种意识，而是基于“计算模型”构建的一种能够运用计算方式和计算工具来帮助解决问题的能力。这一认识的重大转变来自丹宁(Denning)于2017年在《美国科学家》上发表的一篇文章，文中指出计算思维最本质的概念是计算模型，所有学科的研究都是在一个或者几个模型架构上展开的，即使对于社会科学和人文学科也是如此[16]。这也意味着计算思维2.0时代的到来，作为一种基础性能力的扩展，计算思维将不再限于计算科学教育的范畴，当代教育工作者有责任通过项目式教学、跨学科课程等方式与其他学科搭建关系，进而在更广泛的知识、思维、技术、视野等层面获得解决问题的能力。

教育要立足当下，面向未来。作为人工智能时代重要能力之一，计算思维理应成为各级教育教学进程、课程建设、教学模式当中考量的关键变量，有着不同寻常且重要的教育价值。其一，计算思维教育有助于拓展学习者认知世界的思维方式，特别是身处万物皆可计算的环境中，能够更好地理解并适应当下的数字世界及其技术工具，进而通过计算构建全新的社会结构和经济系统。其二，计算思维教育为学生提供跨学科教育成为可能，鉴于计算思维对所有学科的辐射力，教育教学实践中往往通过设置综合课程或研学项目将不同学科的知识、技能、思维有效地融合在一起。其三，计算思维教育有助于提高学习者解决问题的能力，特别是面对“瓶颈”时，可以有效识别问题所在，进而将复杂问题分解并予以概念化，然后通过选择、评价、整合的策略创造性地解决困难。当然，计算教育在日常生活中同样具有指导作用，例如，把旅游计划分为食、住、行三大模块，用分解的思想做好旅游攻略，所有食谱也都是算法。上述计算教育价值的实现绝非某一学科或某一阶段的教育能够完成，办学者理应将计算思维教育贯穿学习者整个教育过程，从K-12到高等教育阶段都要有系统的协同和衔接机制。

三、STEM课程：超越传统的计算思维课程与培养模式

(一)传统课程与计算思维的培养

近年来，我国中小学计算思维的培养仍然依托计算机科学，在具体的信息技术课程中呈现核心内容或偏向于程序设计语言，或偏向于技术工具应用，学生对计算的理解较为狭隘，难以形成计算思维能力[17]。在我国，以培养数字化工具应用能力为主的信息技术教育已经不能满足当前国际在科技创新和科技人才培养上的新形势[18]。信息技术世界风云变幻，我国基础教育阶段有关计算思维教育的实践与改革仍显滞后。虽然已经完成从计算机教育到信息素养教育的转变，但是尚未全面实现超越信息技术课程开展计算思维的培养模式，特别是在计算模型架构下的抽象、分解、编程、评价等相关知识和技能的教育教学体系[19]。例如，当前中学计算思维教育的方式主要是信息技术课程教学，其教科书大多以“编程知识讲解”方式呈现学习内容，约72%属于编程教学范畴，24%涉及跨学科课堂计算思维的培养”[20]64。

传统的基于计算程序设计的计算思维培养策略存在许多局限性。其一，信息技术课堂以知识点的讲授为主，教学方法比较单一。而计算思维比较抽象，教学过程中容易让学生产生畏难情绪，失去学习兴趣[21]。其二，侧重以计算机语言编码为主的程序学习，在强调学生动手操作能力的同时，忽略了程序模块之间更加广阔的关系，以及对学生创造力的激发和计算思维的引导。其三，在信息技术项目式教学设计中，缺乏具体能力培养的模块化课程的体系化设计，不利于学生计算思维的训练及能力的养成。计算思维不应该让每个人像计算机科学家或者程序员一样思考，而应该教学生学到这种思维所传递的思想和方法，应用所学来发现新问题并解决问题，以便在更广阔的知识海洋和真实情境中探索。事实上，计算思维先于计算机科学出现，程序也不是计算思维的唯一培养模式，因此计算思维教育就超越了传统的代码操练式学习，应该跳出传统模式的限制寻求更多可能。

(二)STEM课程与计算思维的培养

计算思维的内在价值是数据抽象、模型假设、自动化实现和解决问题，兼具数学思维、工程思维、科学思维和跨学科思维，是能够将数学、科学与工程思维互补融合的、动态的和综合性的思维，对提升问题解决能力具有重要价值，可以融入不同学科、场景乃至生活各方面[22]。

1.STEM课程与计算思维的契合性

STEM课程与计算思维发展之间存在许多契合点，这对于精准培养学生的计算思维极其重要。两者的契合点主要表现在两个方面。一方面，在课程组织方面，两者内在联系紧密。STEM课程最基本的含义是科学、技术、工程、数学四门学科的有机整合。“STEM课程强调跨学科的整合，它是基于高新技术的应用，基于实践中的科技问题的”[23]16。计算思维的许多思想与STEM课程中的学科有联系。例如，计算思维与数学中的建模、数据分析、统计和概率等为共同概念。计算思维与工程之间的重叠包括迭代思想、理解复杂系统在现实世界中的运作方式等。因而将计算思维融入STEM课程中具有可行性。另一方面，在教学资源方面，两者具有天然的适配性。在STEM教育中，上课地点可以在配有平板电脑、传感器、电路板、单片机、3D打印机、体感设备等先进科技工具的工作坊中。因此，可以利用各种工具及技术实现教学目标，在学习过程中加强计算工具组件的体验感，提高计算思维能力。

2.STEM课程教学模式的优势

目前，我国中小学STEM课程主要通过综合实践课、信息技术课、创客活动来实施，以可视化编程、机器人设计、3D打印等为课程主题，以探究式学习、项目式学习、设计型学习等教学模式指导学生实践[24]。其中，项目式学习(Project-Based Learning，PBL)是“以学生学习为中心”的一种教学组织方式。本研究所指的STEM课程即指基于项目式学习的STEM课程，采用这种课程培养学生的计算思维具有独特的优势。

综合来看，STEM课程教学模式的优势主要包括三点。一是情境性。计算思维本质也是为了解决真实世界问题的一种方式，而STEM课程的选题原则也是基于真实世界的实践诉求。以真问题引入特定情境中，一方面，相对于枯燥乏味的传统计算思维培养模式，STEM课程能导向性地吸引学生的注意力，更为生动和贴近生活，并且能很好地激发学生的学习兴趣。另一方面，在具体情境中学到的思维能力，学习效果比直接灌输的知识印象更深刻，在迁移应用时也更容易调动思维，激发学生更多的学习行为，从而适时进行启发式教学。二是跨学科。在万物互联和提倡跨界融合的时代，计算思维的培养也需要科学革命。STEM课程最核心的特征就是跨学科，利用多学科的知识与技能解决问题。将计算思维的培养渗入多学科中，有助于引导学生突破思维定势，打通学科边界，使学生意识到计算思维无处不在、处处可用，从而实现计算思维的迁移和融会贯通，锻炼学生的创造性思维[25]。三是整合性。STEM课程以项目的进行贯穿整个教学过程，可根据项目涉及的不同学科知识之间的连接点和整合点，将分散的学科知识以问题的方式逻辑结构化，整合在学习情境中，引导学生发现问题、分析问题、提出问题解决方案、迁移运用知识[26]。综上所述，本研究基于STEM课程的项目式教学模式，让学生在真实情境中体验计算思维、应用计算思维、提供计算思维与多领域相结合的实践机会，发展学生在人工智能时代的适应力和创新力。

四、面向计算思维培养的STEM课程教学模式构建

由上述分析可知，计算思维是一套完整的技术，不仅将算法作为解决方案，还能够提供一种强有力的模式来改善事物和思考世界。本研究尝试提出一种课程教学模式，即通过基于项目的STEM课程活动来发展学生的计算思维。

本研究按照计算思维的广义界定，从解决问题的综合技能与思维架构出发，构建了面向计算思维培养的STEM课程教学模式图，如图1所示。该模式图包括两个环形图，左图是计算思维的结构图，整体分为程序性技能和整合性素养两个层面。程序性技能主要包括分解、抽象、算法、评价和概括；整合性素养主要包括以算法思维为核心的逻辑思维、计算建模、科学思维和模式匹配。模式图的核心是将计算思维的培养融合到基于项目的STEM课程中，利用项目式的学习与实践过程，培养学习者的计算思维。

图1 指向计算思维培养的STEM课程教学模式图

(一)计算思维的分层与整合培养

算法思维是计算思维的核心，它本身包括一系列其他技能，如抽象、概括、分解以及评价等，学习算法技能就是在培养算法思维。算法思维的核心在于逻辑思维、模式匹配以及待解决问题选择恰当的数据表现方式。它通过计算建模方式，运用科学思维，正在不断改变科学研究的方式[27]。简而言之，学生通过基于项目的STEM课程学习掌握程序性计算思维技能，再通过多次STEM课程的训练形成整合性计算思维素养。

计算思维在思维能力层面属于复合思维，具体包括四方面。

1.逻辑思维，学生经历STEM课程的整个流程，就是在践行如何有逻辑地思考问题。从微观层面来看，STEM课程包含数学科目内容，而逻辑本身就是非常简单和精确的数学语言。因此，通过该模式既可以提高学生的数学水平，又可以培养学生的逻辑思维。

2.计算建模，即根据现实世界中的复杂系统建立数学模型，对数学模型进行求解，然后根据预测结果辅助人们回应实践诉求。一般情况下，面临现实生活中的常规问题，可通过计算建模来提供高效便捷的解决方案。对于较为复杂的新型问题，可通过模拟现实来把握其运行机理，进而做出科学有效的决策。

3.科学思维，要求以科学严谨的方法和态度通过实验来验证预设命题。基于项目的STEM课程符合这一要求。学生在STEM课程具体实践中构建知识、验证方案，不断发现错误并纠正，将理论变为现实。

4.模式匹配，即可以识别两个相同或类似问题的能力。在日常生活中提到的直觉就是一种基于许多经验在潜意识层面进行的模式匹配。在STEM课程中，特别是教师的回顾反思阶段，能够有效地激发学生联想现实生活中迁移应用的场景或作答类似问题的方案。

综上所述，基于项目的STEM课程有利于教师借助于实践培养学生的一系列计算思维技能，把学生潜意识当中的各项计算思维得以外显化和不断强化，助力学生遇到实际问题时可以更快速更灵活地调用成熟的解决方案。

(二)基于项目的STEM课程教学流程

图1右边是基于项目的STEM课程教学流程图，包括确定问题、制定计划、实施项目、评价修改和回顾反思五个阶段。教师可通过这五个阶段引导学生参与真实的项目实践，体验从确定问题、分析问题到形成解决方案的完整实践过程。

1.确定问题。分析教学目标、学习者特征和跨学科知识，确定项目主题，依托真实情景中的具体问题激发学生的学习兴趣和动力。

2.制定计划。学生以小组为单位采用头脑风暴和绘制思维导图等方式剖析问题、梳理关键步骤。在此过程中教师通过学习支架引导学生经历高阶思维过程，培养学生的计算思维。

3.实施项目。学生按计划参加项目活动，在实践过程中体验和训练计算思维的程序性技能和整合性素养，教师适时为学生提供辅导和资源。

4.评价修改。在初步完成项目后，学生继续测试和完善作品，教师设计评价方案，通过评价提高学生的项目完成度和迭代能力。

5.回顾反思。学生借助于知识图谱和项目复盘表对项目做总结。教师设计可迁移应用的实例，让学生巩固习得的知识与技能，使其计算思维得到强化和外显化。

五、案例呈现

本研究以“制作红外测温仪”为具体案例阐述上述课程教学模式。该案例富含课程思政元素，具有培养爱国主义精神和社会责任感的重要价值。

该课程的授课对象是初中生。由皮亚杰认知发展阶段论可知，初中生正处于形式运算阶段，具备归纳逻辑和批判性思维，已经能够理解复杂抽象的概念，并将概念赋予具体的情境中加以分析。这些思维与计算思维具有一定的重合性，说明将初中生作为授课对象具有可行性。此外，在学科知识方面，初中生在函数计算、语法逻辑、电路图、电子元件等知识方面有积累，却对于完整的工程操作以及新兴技术的应用锻炼较少，故该课程处于学生的最近发展区内。

(一)案例简纲

1.项目主题

项目主题为“制作红外测温仪”，它是融合了科学、技术、工程、数学等学科的STEM项目，在知识、技能、素养的培养要求上比较符合初中生的学习特征和认知需要。首先，在项目执行过程中，学生可以有效体验计算思维在解决问题中的方式和作用，比如应用分解技能制定项目计划、利用概括解决同类问题。其次，在制作红外测温仪的完整学习活动中，有助于学生了解发现问题、确定问题、制定计划和解决问题的全过程。最后，该项目将学科知识与社会生活中广泛关注的热点问题结合起来，能更有效地激发学生的学习热情，培养学生的社会观察能力和责任感。

2.项目内容

该课程共分为6课时，具体参考“制作红外测温仪”课程框架简介，见表1。

表1 “制作红外测温仪”课程框架

3.项目目标

(1)在教师指导下，学生以小组为单位完成红外测温仪的制作，能在班级、校园或社区中投入使用。

(2)学生掌握科学、技术、工程和数学等学科知识。科学涉及理解红外线传感器、开发板、显示屏、蜂鸣器、3D打印机的工作原理和功能等，技术上主要了解编译、编程等概念的学习和软件的操作，工程方面主要了解设计图的绘制、各组件的组装、程序结构的迭代优化、CAD制图、激光切割等，数学涉及函数、逻辑语句等知识。

(3)学生达到义务教育信息科技课程标准中计算思维能力要求。能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案；能尝试模拟、仿真、验证解决问题的过程，反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用于解决其他问题。

(4)学生通过STEM项目实践，认识到技术和思维方式对人类生活和科学的深刻影响。锻炼学生的科学思维、逻辑思维、模式匹配能力。培养学生团队协作、敢于批判、对解决复杂问题具有信心等品质。

4.项目过程

按照项目任务，活动过程包括确定问题、制定计划、实施项目、评价修改、回顾反思等环节，见表2。

5.项目资源

相关项目资源包括课堂组织常用的图表、项目实施过程中应用到的硬件和软件工具以及学生知识输出时的知识图谱和项目“复盘”表，见表2。

表2 项目活动过程

6.项目评价

针对计算思维的思维层面和技能层面分别采取相应的评价方式，包括教师评价、学生自评和学生互评，评价手段包括过程性评价和总结性评价。具体评价方案见表3。

表3 “制作红外测温仪”评价方案

(二)案例说明

教师创设真实情境问题：“在疫情期间有个小卫士每天监测我们的体温，我们要用自己设计的测温仪保卫健康。”在学生了解红外测温仪后，教师讲解红外线测温的原理，让学生头脑风暴初步思考制作方案。学生绘制思维导图的过程即应用分解的技能。接着教师需要向学生提供“脚手架”，帮助学生习得编程、元件组装和打印外壳等知识。这样做的优势，一是让学生在学习知识的同时，也学习知识中蕴含的思维技能；二是扫清技术上的难关，使学生更有精力分配在思维技能的提升上。例如，学习Arduino IDE编程软件就是在学习算法和逻辑思维，软件中分模块的设置就是在强化学生分解的技能。然后学生根据习得知识制定计划，该过程会训练抽象的技能。以“用3D打印技术制作红外测温仪外壳”为例，其中涉及很多小步骤，包括用建模软件进行三维建模、设置打印路径、装入3D打印材料、设定打印参数、后期处理等细节。在项目实施过程中，学生实现“做中学”的目标，同时应用和体会技能与情感态度。例如，如果学生未检查程序代码就上传程序导致失败，他就会切身体会到科学思维中强调的预实验的重要性，养成科学严谨的态度以及明白按照算法程序执行的重要性。在评价项目时，可以培养学生的迭代思想和抽象能力。例如，想比较两种测温仪哪一种响应速度更快，不需要考虑时间本身而是考查相同时间内被检测的人数。在回顾反思阶段，学生借助于知识地图和项目“复盘”表等认知工具，将分科内容融合吸收。在强化训练时，学生能通过概括和模式匹配自觉利用旧知识解决新问题。例如，在学习红外线测温的原理后，学生能轻松制作火灾报警系统，在学习舵机模块后制作出智能垃圾桶。学生通过学习智能垃圾桶的编程，就可以理解物联网的概念，然后很容易就泛化到整个智能家居领域，甚至是理解整个人工智能行业。综上可见，通过基于项目的STEM课程教学模式可以很好地培养学生的计算思维。

六、结语

本研究基于计算思维的分层与整合培养框架，初步构建面向计算思维培养的STEM课程教学模型，在“制作红外测温仪”的课程案例中，遵循项目式学习的基本流程，较好地体现了计算思维的培养目标。通过对该模式的分析与描述，一定程度上能够推动面向计算思维培养的STEM课程教学，并在教育教学实践过程中迭代更新、逐步完善。当下的教学环境已经发生了很多变化[28]，在未来的研究中，该模式还需进行课堂环境下的实证研究，特别是深入挖掘STEM课程助力计算思维培养的教学模式，学生在课堂中习得计算思维的评价方式，以及教师的跨学科和信息技术素养对课程效果的影响。科学地回应这些问题，不仅有利于回答面向计算思维培养的STEM课程教学模式，还有助于推进我国基础教育阶段计算思维的课程教学改革实践。