卡内基梅隆大学和罗彻斯特理工学院研究人员的最新研究表明，如今的教师面临着一个难题。他们的目标是让年轻学生为进入这个快速变化的世界做好准备。即使是基本的工作也需要技术熟练，这需要计算和分析技能。为了满足这一需求，许多教育工作者正在努力将这些重要的STEM技能纳入小学课程。

问题就在这里。年轻的学生可能会对培养计算思维相关技能的任务失去兴趣，甚至产生厌恶情绪。过去的研究表明，STEM领域的完成率一直很低，计算机科学是最低的。需要一座桥梁来吸引学生参与培养这些重要的21世纪技能的任务。

“有时学生会脱离科学，因为他们认为课堂上学习的科学与现实世界没有联系，”卡内基梅隆大学发育神经科学和心理学副教授罗纳德J.和玛丽安Zdrojkowski杰西卡·坎特隆说。“当年轻的学生参与真实的科学体验时，他们可以更有效地吸收事实。”

与课堂不同，科学并非整齐划一。现实世界的科学是跨学科的。过去建立这种桥梁的尝试主要集中在机器人、游戏或动画等主题上，但该学科的小众性质往往让许多学生不感兴趣。

Cantlon和她的同事采取了不同的方法。他们将3至6年级儿童喜欢的主题(动物)与大多数孩子可能看起来像一盘热气腾腾的球芽甘蓝(计算机编码)的主题合并在一起。他们的试点项目结果发表在4月2日出版的《STEM教育研究》杂志上。

“这项试点研究的重点是，从原则上讲，学生是否能够在相对较短、形式松散、真实的科学体验中获得计算思维技能，”坎特隆说。“通过学习这些技能，学生们还在整个项目独特的动物行为沉浸式体验中保持或获得了兴奋感。”

坎特隆和她的同事与罗切斯特塞内卡公园动物园的灵长类动物门户网站合作开发了一个教育项目，公众可以在其中观看橄榄狒狒解决触摸屏电脑上以计算机任务形式呈现的问题。

通过该项目，学生们学习了一种基本的编码语言(Scratch)，用于开发一款游戏，供动物园里的橄榄狒狒玩，以测试它们的智力。虽然学生们可以自由地创作游戏，但他们可以获得不同的框架作为起点，例如匹配游戏或搜索游戏，例如“沃尔多在哪里?”

为期五天的编程课程结束时，学生们到动物园实地考察，观看灵长类动物玩他们编写的游戏。

“学生们肯定很难理解代码的复杂性，因为他们几乎没有编码经验，”GregBooth说道，他是希尔顿中央学区QUEST小学的REACH天才学生项目教师，与研究人员一起参与了这个项目。“在此之前，他们在学校没有机会学习(编码)，他们有很强的内在动力去学习和发展他们的编码技能。”

在该试点项目的第一次迭代中，团队调查了来自纽约州西部三所小学的57名小学生，其中36名完成了课前和课后调查，以评估课堂上学到的技能。

“很少有人会从非正式的教师-科学家干预中收集数据，”这项研究的第一作者坎特隆说。“(这项研究的)效果很大，因为(学生们)通过完成编码项目学到了很多新的计算思维技能。”

Cantlon表示，这项研究的效果非常显著，因为学生们在开始学习这门课程时几乎对编码一无所知，但后来他们发展出了支持计算思维的编码技能。例如，学生们学会了编写条件语句、代码中的循环以及解释逻辑语句。

此外，学生们的准确度和解决问题的尝试次数也显著提高。该项目还表明，将学习和实践融入小学课程是可能的。

“我很高兴看到孩子们对科学产生兴趣，尤其是女孩，”罗切斯特理工学院教授、这项研究的合著者卡罗琳·德隆说。“这个项目是一种非常好的方式，它利用孩子们对动物的热爱作为学习新计算技能的桥梁，并向他们展示科学是如何实时运作的。”

从课程开始到结束，学生们的计算思维成绩提高了17%。参加该项目的男生和女生的进步程度没有差异。此外，学生们对该项目评价很高，表示他们在学习过程中对创造力和独立性很感兴趣。

坎特隆表示，该项目表明有可能提高学生对科学的兴趣并培养21世纪的基本技能。

“是的，我们可以在小学阶段就让学生参与进来，让他们对STEM产生兴趣，而他们可能认为编程很无聊，”坎特隆说。“重要的是在学生下定决心STEM不适合他们之前，以及在他们仍然愿意学习STEM并希望得出STEM适合他们的新结论时，让他们参与进来。”

Cantlon和她的同事们旨在扩展这种方法，以便让更多不同类型的学生参与未来的研究。

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