本科生毕业设计（论文）外文资料译文

（ 2021届）

外文资料译文规范说明

一、外文资料译文：

译文标题

关键词：中学，并发，Bloom分类法，SOLO分类法，Scratch

1. 介绍

为了引起人们对计算机科学（CS）的兴趣，学术界已经为开发针对年轻人（主要是中学生）的工具和活动做出了很多努力，这些工具让学生在面对计算机时将不再感到焦虑和自卑，因此他们将更积极地学习CS。我们不仅对这样的情感结果感兴趣，而且对调查使用Scratch是否可以促进CS概念本身的学习也很感兴趣。我们希望当学生在高中或大学时再次看到相同的概念时，一个积极的答案将有助于更好地学习CS。

我们针对中学生开发了一套基于Scratch的学习材料。与以前的研究（即在课外活动中检查Scratch的研究）不同，我们的研究是在正常的上课时间在学校进行的，由中学老师教授。实验设置在两个方面都不是最优的：课程与数学等必修课程相比，该课程不是选修课，因为两个班级的每个学生都必须参加，但是课程并不需要，因此老师和学生可能对此不太投入。此外，在学年开始之前，我们没有足够的时间对教师进行全面培训。尽管如此我们认为，真实的学校环境使我们的研究具有更高的生态有效性。该研究是通过使用定量和定性工具进行的。设计了预测，后测和过渡测试，并提供给学生。它们基于修订的Bloom分类法[1]和SOLO分类法[4]的新颖组合。此外，研究人员观察了大多数班级并采访了学生和老师。在第2节中，我们回顾了以前的工作。第三部分介绍了学习材料。研究方法、结果和讨论在第4至6节中进行，第7节对本文进行总结。

1. 背景

随着学生学习心理的发展，部分青少年对学习的兴趣（特别是对CS）出现下降趋势。学者已经从态度等情感方面研究了这一现象[6]，并开发了工具和活动，以鼓励年轻人在进入中学及以后阶段时对CS保持积极态度。 Lambert 和Guiffre[17]研究了CS Unplugged对学生对CS的兴趣（而不是他们对CS的看法）的影响，发现学生对CS的兴趣比参加 CS Unplugged之前的学生要多。证明CS Unplugged实际上实现了更广泛的长期目标[27]。

Scratch（http://scratch.mit.edu）由麻省理工学院媒体实验室的终身幼稚园小组创建，是面向初学者的丰富媒体系统。 Scratch中的程序称为脚本，它们是通过拖放代表程序组件（例如布尔表达式，条件，循环和变量）的块创建的。当单击接口的“绿色标记”时，所有脚本同时执行。该环境消除了语法错误，并通过sprite的行为提供了即时的视觉反馈。Scratch通过社交计算网络进行了扩展，以共享项目。马洛尼（Maloney），佩普勒（Peppler），卡法（Kafai）， 雷斯尼克（Resnick）和鲁斯克（Rusk）[21]报道了一个实验，在课后俱乐部中学生使用Scratch。这些学生是自选和自定进度的，没有接受正式的指导。通过分析学生的项目，他们发现大多数实际构建可执行脚本的项目都使用顺序执行和并行执行。但是，正如作者自己指出的那样：“ ... 没有意识到，大多数Scratch用户使用了多个线程”（我们 的重点第368页）。研究人员没有调查并发的使用是否能证明对这个概念的理解。概念的国际化是通过计算使用它们的 项目部分来衡量的。对于用户交互和循环，这些度量较高（约50％），对于条件语句以及通信和同步，这些度量较低（约25％），而对于布尔逻辑，变量和随机数则较低（约10％ 或更少）。 在大学的CSO课程中或CSl课程开始时，Alice和Scratch都已在大学中使用。 Scratch似乎通过提供与传统环境不同的视角来 帮助学生理解编程[31]。根据Malan和Leitner [20]的说法，学生发现Scratch令人兴奋。他们表明，它成功地使没有经验 的学生熟悉编程的基础知识。但是，这项研究仅基于调查。在 一次小组讨论中，Wolz，Leitner，Malan和Maloney [30]报告说，在最初学习Scratch之后，学生向Java或C的过渡似乎更容易。

1. 学习资料

在正式的学校环境中使用Scratch之类的工具时，重要的是要提供高质量的学习材料，以便教师可以遵循特定的课程提纲，而无需从头开始编写每节课（！）。对于那些在主题方面学术 背景较差的中学教师而言，这一点尤其重要。

所谓“学习材料”，通常是指一本教科书，但一本常规教科书与Scratch所基于的建构主义教育哲学是不相容的[23]。通过在学习过程中增加对外部具体结构的支持以支持心理建构，思想哲学扩展了建构主义学习理论。建构主义的主要原则之一是边做边学。我们的方法如下：我们开发了一本教科书，详细解释了我们希望学生学习的所有内容，但是我们不希望学生阅读它；相反，它仅供教师参考。教科书提供了一个构建Scratch项目的框架，为此我们提供了完整的Scratch源代码。

该教科书是根据以下原则构成的：

• 每章都讲授特定的CS概念（而不是Scratch功能），并且按照我们认为最适合学习CS的顺序排列概念。特别是，我们很早就引入了诸如并发之类的概念性材料，尽可能推迟了编程细节，例如声明变量。
• 根据需要介绍编程构造。例如，我们没有在单个部分中介绍和解释所有可能的循环构造，而是在需要时介绍每个循环构造。当然，我们重视的问题是经过精心选择的，以便 他们的解决方案“恰好发生”，以需要我们当时想教的结构。
• 该课程系列是基于项目的。每章都基于特定的上下文，例如动画舞者或吃豆人游戏。对于每个项目，向学习者呈现一组任务：使Pac-Man精灵打开和闭合嘴，使精灵移动，使用户能够控制精灵移动的方向。通过构建程序以一个接一个地执行任务，学习者最终得到了一个可工作的软件工件，同时沿途学习了概念和编程结构。
• 我们不强调外观方面，例如服装，声音和视觉效果。每章 末尾都包含有关这些主题的说明，作为可选任务。这是为了抵消年轻人自然而然地从事非CS活动（例如绘画和播放 音乐）的倾向。例如，俱乐部会所中有21％的学生仅将 Scratch用于媒体操纵[21]。

我们并不会在教学过程中让项目完全按照书面规定执行。我们完全有意识到，学生将希望以不同的方式来构建项目，并且我们认为这是一种鼓励创造力的积极现象。我们希望的是， 老师将能够以一种保持CS概念总体框架的方式来指导学生的工作。

我们的学习资料的章节如下：

1. Scratch的环境；顺序计算坐标和方向；空间初始化；
2. 多个sprite形式的并发；
3. 一个sprite的多个脚本形式的并发；无界循环；条件简单；
4. 通过发送和接收消息进行通信和同步；等待；
5. 有界循环和条件循环；
6. 保存和调用变量中的值；
7. 有条件的执行，事件（不是接收消息）；随机性
8. 数值计算；累加器；
9. 列表；
10. 干扰并发程序；
11. 其他主题，例如位置传感器。

在下面的实验说明中，我们注意到每个课程中涵盖了多少材料。

1. 研究方法论

我们研究了初中使用Scratch环境的新手。我们的实验对象来自两个班级：一个班级包括18名学生（11个男孩和7个女孩），而 另一个班级则包括28名学生（所有男生，都在仅男生的学校学习）。两个班的学生均为14-15岁（九年级）。每节课每周一学期两个小时，持续一个学期。

第一班的老师在中学教数学，没有CS教学经验，而第二班的老师有15年的CS教学经验。两者都是 第一次遇到Scratch环境。向老师提供了教学材料，以及他们需要的任何技术和教学支持，但是研究人员没有在课堂教学中进行干预。

我们将我们的研究归类为混合方法研究，它将定性和定量 技术，方法，方法和概念结合在一起，成为一项研究[12]。 多种数据收集工具用于三角剖分，以提高发现的有效性。

• 1. 研究工具

使用了两组工具：第一组包括三个工具-前测，后测和过渡测试。在老师开始教学之前的第一节课中进行了预测试。在对前五章进行了研究（涵盖初始化，有界循环，条件循环，消息传递和并发性的概念）之后的第六课中，进行了临时测试。在研究了两个月的章节（第-6章和第7章）之后，在第十课中进行了后测，但是测试中唯一的附加概念是变量。这三个测试经过精心设计，可以使学生深入研究CS概念的内在化。我们将在第 4.2节中详细介绍这三个工具的设计过程。

第一作者是两个班级的非参与者观察者，收集了以下材料，构成了第二组researcb_tools： bull; 观察期间写的田野笔记。

• 与老师的面试。他们被要求对特殊事件进行反思；例如，解释学生的学习困难和教学过程。
• Scratch项目由学生在进行示例和练习时编写。学习黑人的练习。

此外，还对学生进行了访谈。访谈的分析将在其他地方进行报告。

• 1. 结合分类法进行研究设计和数据分析

传统上使用各种方法来评估学生的学习 -在一般的教育研究中，以及在特殊的CS教育研究中。两种重 要的方法是Bloom分类法，其原始格式为[5]或修改后的形式 [！]（例如，在[29]中使用）和SOLO分类法[4]（例如，在[19]中使用）。

认知维度包括六个类别：记忆，理解，应用，分析，评估和创建，而知识维度包括四个类别：事实知识，概念知识，过程知识和元认知知识。认知类别的顺序是从简单到复杂，从具体到抽象，并且假定每个类别都包括较低的类别。因此，传统上将这些类别 视为形成包容性层次结构。在修订的分类法中，严格层次 结构的要求有所放松，以允许类别之间有一些重叠[15]，但总体结构仍然是层次结构。

SOLO分类法有五个有序类别：

• 结构式：提及或使用毫无联系和无组织的信息，这毫无意义。
• 单一结构：局部视角-主要使用或强调一项或一种观点。其他人被遗漏，并且没有建立重要的联系。
• 多重结构：多点视角-使用或确认了几个相关的项目或方面，但是错过了重要的联系，并且尚未形成整体图景。
• 关系：整体观点-掌握了元连接。相对于整体而言，各部分的重要性得到了证明和赞赏。 bull;扩展摘要：泛化和传递-上下文被视为一般情况的一个实例。

我们研究了SOLO分类法和修订的Bloom分类法在我们的研究中的潜在用途，既可以作为指导这三个测试设计的工具，又可以作为数据分析工具。虽然Bloom分类法作为一种潜在的设计和 分析工具颇具吸引力，但我们认为，在我们的上下文中，它过于笼统且不够全面。例如，创建被认为比理解要复杂得多，但是我们真的可以说创建一个简单的项目（其目标是将一个精灵从一个点移动到另一个点）在认知上比完全理解并发概念复杂吗？我们希望使用严格的等级分类法，以使我们能够监控学生的学习进度，但是该分类法与研究背景及其目标相匹配。认知方面与知识方面的相交丰富了分类法，但我们仍然认为，这种丰富的内容无法应对刚刚描述的困难。

另外，对于CS任务修订的Bl

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