Introducing Computational Thinking in Calculus for Engineering
本文面向工程教育，提出通过微积分课程引入计算思维这一跨课程能力，并给出具体实施项目以支持问题表述与解决能力培养。
2025-01-20 cs.CY
Enhancing Cybersecurity Skills by Creating Serious Games
敏捷思维是网络安全专家的基本技能，使他们能够了解网络攻击并建立有效的防御。虽然这项技能通常通过夺旗游戏和动手活动来练习，但我们用一个关键的创新来补充这些方法：本科生通过在网络范围内创建教育游戏来学习网络攻击和防御的方法。在本文中，我们提出了两门课程的设计，教学和评估技术，以及我们在过去三个学期的观察。学生们报告说，他们有一个独特的机会来深入了解这个话题，并练习他们的软技能，因为他们在教师开放日活动中展示了他们的结果。他们的同龄人，谁发挥了创造的游戏，评价游戏的质量和教育价值压倒性地积极。此外，开放日提高了我们教师对网络安全和该领域研究与开发的认识。我们相信，分享我们的教学经验将是宝贵的教师计划引入网络安全和对手的思维主动学习。
2018-04-03 cs.CY
Global Overview of Computational Thinking and Digital Tools for Teaching
本文综述各国学校课程中计算思维的整合情况，分类评估数字工具的教育应用、能力培养效果与实施挑战，并提出未来研究方向。
2025-10-19 cs.CY
Pedagogical Agents for Fostering Question-Asking Skills in Children
提问是建构学术知识的重要工具，也是好奇心自我强化的驱动力。然而，研究发现，课堂上提问并不常见，孩子们的问题往往是肤浅的，缺乏深层的推理。在这项工作中，我们开发了一种教学代理，鼓励孩子们提出发散性思维的问题，这是一种与好奇心相关的更复杂的问题形式。我们对95名五年级学生进行了一项研究，他们与一个鼓励收敛思维或发散思维问题的代理人进行了互动。结果表明，这两种干预措施增加了发散思维问题的数量和流畅的提问，而他们并没有显着改变儿童的好奇心的看法，尽管他们的高内在动机分数。此外，儿童的好奇心特质有一个中介作用下的发散思维代理人的提问，这表明提问干预措施必须个性化的基础上，他们的好奇心倾向于每个学生。
2020-04-07 cs.CY cs.HC
Analyzing-Evaluating-Creating: Assessing Computational Thinking and Problem Solving in Visual Programming Domains
本研究提出ACE测试，基于布鲁姆分类学高级认知层次，通过7x3多项选择题评估K-8学生可视化编程中的计算思维与问题解决能力，并经371名学生验证其信效度，且与Code.org表现正相关。
2024-03-18 cs.CY
Stimulating Higher Order Thinking in Mechatronics by Comparing PID and Fuzzy Control
通过比较PID与模糊控制，提升机械电子学课程中学生高阶思维能力。
2026-01-10 cs.CY
The CTSkills App -- Measuring Problem Decomposition Skills of Students in Computational Thinking
本文开发了 CTSkills 网络评估工具，通过 75 名 4-9 年级学生的数据测量问题分解技能，强调其在 K-12 计算机科学教育中的关键作用。
2024-11-22 cs.CY cs.ET cs.HC
Toward LLM-Supported Automated Assessment of Critical Thinking Subskills
University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Adelaide University（阿德莱德大学）；Brighter Research（Brighter研究公司）；Educational Testing Service (ETS)（教育考试服务中心（ETS））
本文探讨了利用大型语言模型评估批判性思维子技能的可行性，通过实验发现微调Llama 3.1 8B在评估具有高度可分离熟练度层级的子技能时表现最佳。
2026-02-18 cs.CL cs.CY cs.LG
Development of Computational Thinking in High School Students: A Case Study in Chile
大多数将计算思维纳入K-12教育的努力都集中在学校教育的第一个周期的学生身上，并使用了视觉工具，如Scratch和Alice。很少有研究项目研究学生在学校最后几年的计算思维的发展，他们通常没有早期的正式准备来获得这些技能。这项研究提供了证据的有效性，在C++（一种低级语言）的教学编程开发计算思维在智利的高中学生。通过在自愿C++编程研讨会前后进行测试，结果显示研讨会结束时计算思维有了显着改善。然而，我们也观察到，在初始计算思维水平较低的学生中，有退出研讨会的趋势。十年级学生的期末成绩低于十一年级和十二年级学生。这些结果表明，教授低级程序设计语言是有用的，但它有很高的入门门槛。
2019-10-04 cs.CY
How Beaufort, Neumann and Gates met? Subject integration with spreadsheeting
本文提出基于 Beaufort 风级量表、借助电子表格将传统纸质问题转化为数字任务的方法，通过八年级行动研究证明其能同时提升学生的学科知识与数字技能，并可推广至其他适合数字化求解的纸质问题。
2023-08-31 cs.CY
Inequalities in Computational Thinking Among Incoming Students in an STEM Chilean University
本文通过横断面研究揭示了智利一所STEM大学新生在计算思维上因性别、学校类型和编程基础存在的显著不平等，为制定促进教育公平的策略提供了依据。
2024-07-22 cs.CY cs.HC
How Computers Work: Computational Thinking for Everyone
如果你只有一门课程来帮助学生掌握计算的本质，也许还能激励他们中的一些人把计算作为进一步学习的科目，你会教什么？假设他们有标准的大学预科背景。这将包括基础代数，但不一定是更高级的数学。他们会写一些学期论文，但不会写计算机程序。他们可以上网冲浪，也可以发推特，但不能排他或者说是排他。计算机会让他们感兴趣，或者帮助他们把他们的经验放在上下文中吗？本文通过讨论一个已经完成第二次迭代的课程，为这个问题提供了一个可能的答案。基于经典逻辑，在数字电路和计算机软件中阐明，它扩展到CPU组件和大型数据库等领域。课程成功地吸引了兴趣广泛的学生的热情关注，锻炼了他们解决问题的能力，并向他们介绍了计算思维。
2013-01-22 cs.CY
Entendendo o Pensamento Computacional
本文的目的是阐明计算思维的含义。我们区分逻辑推理和计算推理，并讨论了计算思维在解决问题中的重要性。计算思维的三大支柱-抽象，自动化和分析-概述，突出每个人在发展解决问题的过程中所需的技能的作用。- O objetivo deste artigo é esclarecer o significado de Pensamento Computacional. Diferencia-se o raciocínio lógico do Computacional e discute-se a importância do Pensamento Computacional na resolução de problemas。Os três pilares do Pensamento Computacional - Abstração，Automação e Análise - são delineados，destacando-se o papel de cada um deles no desenvolvimento das habilidades necessárias para o processo de solutionção de problemas.
2017-07-02 cs.CY
Evaluating 21st Century Skills Development through Makerspace Workshops in Computer Science Education
本研究通过前后测评估创客空间工作坊对计算机科学学生21世纪技能（批判性思维、协作、沟通、创造力）的提升，发现显著改善，为体验式学习改革提供实证支持。
2024-10-23 cs.CY
Towards an intelligent assessment system for evaluating the development of algorithmic thinking skills: An exploratory study in Swiss compulsory schools
Università della Svizzera Italiana（瑞士意大利语区大学）；Faculty of Informatics（信息学院）
本研究开发了一个基于贝叶斯网络的智能评估系统，用于大规模评估瑞士义务教育学生的算法思维技能，实验表明该系统适用于不同年龄和情境，且算法思维呈渐进发展。
2025-03-27 cs.AI cs.CY cs.HC
Teachers' perspective on fostering computational thinking through educational robotics
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Haute École Pédagogique du canton de Vaud (HEP-VD)（沃州高等教育学院）；SUPSI-DFA（瑞士南部应用科学与艺术大学-师范系）
随着教育机器人（ER）和计算思维（CT）在课堂上的引入，对有助于确保CT技能得到充分发展的操作模型的需求日益增加。一个这样的模型是创造性计算问题解决模型（CCPS），它可以用来改善ER学习活动的设计。在与学生的第一次验证，本研究的目的是验证模型与教师，特别是考虑他们如何可以在自己的实践中使用的模型。通过对334名教师的调查分析，利用效用、可用性和可接受性框架进行评估。教师发现CCPS模式有助于培养横向技能，但无法识别特定干预方法对CT相关认知过程的影响。同样，教师认为该模型可用于活动设计和干预，但不确定如何使用它来评估学生的学习和相应地调整他们的教学。最后，教师接受了模型，因为他们打算在课堂上复制活动，但不太愿意修改它或创建自己的活动，这表明他们需要时间来适应模型和基本原则。
2021-07-03 cs.CY cs.RO
Enhancing Soft Skills in Network Management Education: A Study on the Impact of GenAI-based Virtual Assistants
本研究探讨了在大学网络管理课程中引入基于GenAI的虚拟助手，以提升学生批判性思维和解决问题等软技能的实证有效性。
2025-01-28 cs.CY cs.ET
The Pedagogy of AI Mistakes: Fostering Higher-Order Thinking
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文探讨如何利用AI错误促进高阶思维，通过数据库设计课程中的AI整合教学，结合混合方法研究，分析结构化互动如何提升学生的元认知能力和学科素养。
2026-05-06 cs.AI cs.CY
Computational Thinking in Education: Where does it Fit? A systematic literary review
计算思维（CT）被描述为每个人都应该学习的基本技能，因此可以包括在他们的技能集中。Seymour Papert在1980年被认为是计算思维的具体化，但自从Wing在2006年普及这个术语并引起国际社会的关注以来，越来越多的研究已经在教育中进行了CT。这个系统的文献综述的目的是给教育工作者和教育研究人员的概述，在该领域已经进行了什么样的工作，以及潜在的差距和机会仍然存在。总的来说，在这次审查中发现，虽然有很多工作目前正在世界各地的许多不同的教育背景下，有关CT的工作仍处于起步阶段。除了需要对有文化的课程制定一个商定的定义外，许多国家仍在或尚未开始将有文化的课程纳入各级教育的课程。调查还发现，计算机科学/计算可能是最明显的CT教学领域，但在一些国家尚未成为主流学科，尽管这一情况正在改善。鼓励教育工作者的是正在开发的丰富的工具和资源，以帮助教CT以及越来越多的工作有关的课程开发。对于那些希望将CT纳入他们的学校或班级的教师，那么有丰富的选择，包括编程，动手练习等等。然而，需要更详细的课程计划和课程结构，这可能对教师有益。
2017-03-27 cs.CY physics.ed-ph
Beyond Detection: Designing AI-Resilient Assessments with Automated Feedback Tool to Foster Critical Thinking
University of Sydney（悉尼大学）
本研究针对生成式AI对批判性思维和学术诚信的威胁，提出一种基于评估设计而非检测的主动解决方案，开发了一个结合Bloom分类法与GPT-3.5 Turbo、BERT和TF-IDF的Python工具，帮助教育工作者评估任务的AI可解性，从而设计能促进原创性和批判性思维的评估。
2025-03-30 cs.AI cs.CY
Assessing Changes in Thinking about Troubleshooting in Physical Computing: A Clinical Interview Protocol with Failure Artifacts Scenarios
本文开发并试点“故障工件场景”临床访谈协议，通过物理计算单元前后的访谈分析18名学生数据，捕捉其故障排除思维变化，为评估学生相关能力发展提供新工具。
2024-12-04 cs.CY
Introduction to Computational Thinking: a new high school curriculum using CodeWorld
路易斯安那州教育部与戈登A。路易斯安那州立大学的凯恩中心将试点一个计算高中毕业途径。该途径的第一门课程，计算思维介绍（ICT），旨在教授编程和加强九年级学生的数学实践技能，重点是促进高阶思维。在2017-18年度，约有200名学生和5名教师参与了试点，在2018-2019年度，参与人数增加到400名学生，在目前的2019-2020年度，11所学校约有800名学生参与。专业发展始于为期五周的密集暑期学院，并在学年期间辅以后续周六课程和教练支持。在描述了课程内容和简要的教师培训后，我们讨论了我们在过去两年中收集的数据。学生对这门课程的总体接受程度是积极的，但大多数学生认为这门课程很难。然而，计算态度调查分析表明，课程的难度并没有降低学生的积极性。前后测试内容评估表明，学生不仅学习了语言，还学习了编程，逻辑和建模的一般原则，以及变量，表达式和函数的使用。在试点阶段吸取的经验教训激发了变革，例如在PD期间强调需要向学生提供及时的反馈，为项目提供详细的标题，并重新组织课程以增加材料的初始参与。经过两年的试点运行，该课程正在成为以学生为中心，其中大部分的代码和图像样本中提供的教训是基于以前的学生创建的代码。
2019-11-30 cs.CY
Designing the virtual CAT: A digital tool for algorithmic thinking assessment in compulsory education
Università della Svizzera italiana (USI), Dalle Molle Institute for Artificial Intelligence (IDSIA)（瑞士联邦理工学院（USI）、Dalle Molle人工智能研究所（IDSIA））；University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland (SUPSI), Department of Education and Learning (DFA)（瑞士南部应用科学与艺术大学（SUPSI）、教育与学习系）
本文设计并开发虚拟 Cross Array Task（CAT）数字评估工具，通过迭代与参与式设计验证其可用于瑞士义务教育中 4 至 12 岁学生的算法思维评估。
2024-11-26 cs.AI cs.CY cs.HC
Socratic Mind: Impact of a Novel GenAI-Powered Assessment Tool on Student Learning and Higher-Order Thinking
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）
本研究评估了生成式AI评估工具苏格拉底心智在在线计算机课程中的效果，发现其能提升学生参与度、测验成绩及高阶思维技能，尤其惠及低成就学生。
2025-10-16 cs.AI cs.CY
Influence of Skill and Knowledge of Programmers on Program Behavior Visualization by CS Unplugged
针对以往 CS unplugged 程序行为可视化评估忽略参与者知识等因素的问题，本研究分析这些因素与程序理解测试结果之间的关系。
2024-11-15 cs.CY cs.SE
Text-mining forma mentis networks reconstruct public perception of the STEM gender gap in social media
心智重构映射了个体如何构建和感知知识，通过研究语言及其在人类心智中的认知反映（即心理词汇）来展开这一映射。文本形式网络（TFMN）是一种用于从文本数据中提取、表示和理解思维结构的玻璃盒。结合网络科学，心理语言学和大数据，TFMNs成功地识别了基准文本中的相关概念，而无需监督。工作队管理网络一旦得到验证，就被用于科学领域性别差距的案例研究，最近的研究表明，科学领域的性别差距与扭曲的心态密切相关。这项工作侧重于社会媒体的看法和在线话语，分析了10 000条相关推文。“性别”和“差距”引起了一个主要是积极的看法，与信任/欢乐的情感概况和语义联想，庆祝成功的女科学家，相关的性别差距工资差异，并希望未来的解决方案。对“妇女”的看法突出了关于性骚扰和陈规定型观念威胁（一种隐性认知偏见）的讨论，这些威胁与科学界妇女“牺牲个人技能以取得成功”有关。对“人”的重构凸显了社会使用者对科学领域男尊女卑神话的认识。在“人”的周围没有发现愤怒，这表明以性别为中心的话语在无性别术语周围变得不那么紧张。与现实世界的调查不同，网上没有发现对“科学家”的刻板印象。总体分析表明，网上讨论促进了对性别差距的基本上没有陈规定型观念、积极/信任的看法，意识到隐性/显性偏见，并预计将缩小差距。工作队为调查不同群体的看法开辟了新的途径，为决策提供了详细的数据依据。
2020-03-18 cs.CY cs.SI physics.soc-ph
First Steps towards K-12 Computer Science Education in Portugal -- Experience Report
本文报告了 ENSICO 协会在葡萄牙推进 K-12 计算机科学教育的经验，提出以数学建模和函数式编程为核心的结构化框架，旨在将计算思维融入基础教育体系。
2024-11-15 cs.CY
An Experimental Study on the Learning Outcome of Teaching Elementary Level Children using Lego Mindstorms EV3 Robotics Education Kit
像计算思维、解决问题、处理复杂性、团队合作和项目管理这样的技能对未来的职业生涯至关重要，需要在初级阶段就教给学生。计算机编程知识和技能，体验技术和进行科学和工程实验对小学生也很重要。然而，通过主动学习有效地教授这些技能对教育工作者来说是一个挑战。在本文中，我们提出了我们的方法和经验，教这些技能的几个小学水平的儿童使用乐高Mindstorms EV3机器人教育套件。我们描述了我们的学习环境，包括课程，学习，实践活动和评估。我们教学生如何设计，建造和编程机器人使用的组件，如电机，传感器，车轮，车轴，梁，连接器和齿轮。学生还获得了基本的编程结构，如控制流，循环，分支和条件使用可视化编程环境的知识。我们仔细观察学生如何完成各种任务和解决问题。我们目前的实验结果表明，我们的教学方法，包括课程内容和教学法是有效的传授所需的技能和知识，小学水平的儿童。学生们还参加了竞争激烈的世界机器人奥林匹克印度活动，并在区域一轮的资格，这是该方法的有效性的证据。
2016-10-30 cs.CY
Motivating Data Science Students to Participate and Learn
数据科学教育越来越多地涉及人类主体和社会问题，如隐私，道德和公平。数据科学家需要具备技能，以应对围绕其数据科学工作的社会背景的复杂性。在本文中，我们提供了关于如何构建数据科学课程的见解，以便激励学生深入参与有关社会背景的材料，并深入了解将产生批判性思维技能长期增长的对话类型。特别是，我们描述了一种新的评估工具，称为参与组合，这是出于一个框架，促进学生的自主性，自我反思，并建立一个学习社区。我们比较了学生参与之前和之后实施这个评估工具，我们的结果表明，这个工具增加了学生的参与，并帮助他们走向课程学习目标。
2022-04-28 cs.CY
Structured Peer Learning Program - An Innovative Approach to Computer Science Education
结构化同伴学习（SPL）是一种以同伴为基础的补充教学形式，侧重于接受援助的学生和担任教学角色的学生的指导，指导和技术，沟通和社交技能的发展。本文探讨的方法，功效和推理背后的SPL计划，旨在增加学生的知识和成功的本科计算机科学课程的实际实现。学生表示，从学生教师与传统的教育资源的帮助时，舒适度的提高，历史上表现出较低水平的课程平均成绩的提高，并认为该计划积极影响他们的愿望，继续或切换到计算机专业。此外，研究结果表明，在编程，分析思维和抽象分析技能的进步是显而易见的，不仅在学生，而且学生教师，这表明一个强大的双向知识流。
2017-03-12 cs.CY
A Problem-Based Learning Approach to Teaching Design in CS1
本文针对CS1课程中设计技能难以教授的问题，提出了一种基于问题的学习方法，通过为Design Thinking步骤创建工作表脚手架并允许使用不同框架开发Web应用，有效提升了200名大一学生的设计学习和元认知能力。
2024-10-15 cs.CY
APGKT: Exploiting Associative Path on Skills Graph for Knowledge Tracing
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Jianzai Tech（见载科技）
知识追踪（KT）是教育数据采掘中的一项基本任务，主要关注学生技能的动态认知状态。学生回答问题的过程可以看作是思考以下两个问题的思维过程。一个问题是回答问题需要哪些技能，另一个问题是如何按顺序使用这些技能。学生要想正确回答问题，不仅要掌握问题所涉及的一组技能，而且要思考并获得技能图上的关联路径。关联路径中的节点指的是所需的技能，路径显示了使用它们的顺序。关联路径称为技能模式。因此，掌握答题的技能模式是成功答题的关键。然而，大多数现有的KT模型只关注一组技能，而没有考虑技能模式。我们提出了一个KT模型，称为APGKT，利用技能模式。具体来说，我们提取问题所涉及的技能的子图拓扑结构，并结合技能的难度水平，通过编码获得技能模式;然后，通过多层递归神经网络，我们得到一个学生的技能的高阶认知状态，这是用来预测学生未来的回答表现。在五个基准数据集上的实验验证了该模型的有效性。
2022-10-05 cs.CY cs.LG
Computational Thinking with Computer Vision: Developing AI Competency in an Introductory Computer Science Course
Colby College（科尔比学院）
本文介绍了一门以计算机视觉为情境的CS入门课程，通过项目与阅读讨论培养计算思维与AI能力，调查显示学生归属感、自我效能感和AI伦理意识提升。
2025-03-24 cs.AI cs.CY
Fostering Creative Visualisation Skills Through Data-Art Exhibitions
本文介绍了在计算课程中实施数据艺术展览以培养三年级学生创意可视化技能的做法，学生从选定数据集创建艺术可视化并公开展示，研究表明该举措有效促进了创新思维和技术熟练度。
2024-08-29 cs.CY cs.HC
Closing the Block-to-Text Gap: A Domain-Specific JavaScript Editor for Early Computational Thinking
本文提出了一种面向特定领域的JavaScript编辑器，旨在帮助8-10岁儿童从基于区块的编程过渡到基于文本的编程，通过结合视觉反馈和简化语法，提升计算思维能力。
2025-10-15 cs.CY cs.HC
Profiles of AI Dependency: A Latent Class Analysis of Filipino Students' Academic Competencies
College of Education（教育学院）；College of Hospitality and Tourism（旅游与 hospitality 学院）；Pampanga State University（帕玛潘加州立大学）；College of Education Management（教育管理学院）；College of Computing Studies（计算机科学学院）
研究探讨了菲律宾大学生对AI的依赖程度及其对批判性思维、写作能力等学术能力的影响，通过潜在类别分析识别出四类学生群体，发现AI依赖学生学术能力最弱，需加强AI素养与核心学术技能的平衡。
2026-04-30 cs.AI cs.CY
A Data Science Course for Undergraduates: Thinking with Data
数据科学是一个新兴的跨学科领域，它结合了数学，统计学，计算机科学和特定应用领域的知识，目的是从许多环境中日益复杂的数据中提取有意义的信息。这些数据往往是非传统的，从某种意义上说，它们通常是实时的，大型的，复杂的和/或混乱的。本科阶段的统计学第一门课程通常向学生介绍各种技术来分析小，整洁和干净的数据集。然而，无论他们是否接受更正规的统计学培训，这些学生中的许多人最终都会处理相当复杂的数据，并且需要统计计算技术。更重要的是，这些学生需要一个框架来结构化地思考数据。我们描述了一个文科环境中的本科课程，为学生提供应用数据科学所需的工具。该课程强调现代，实用和有用的技能，涵盖整个数据分析范围，从提出有趣的问题到获取，管理，操作，处理，查询，分析和可视化数据，以及以书面，图形和口头形式传达结果。
2015-03-18 cs.CY stat.CO stat.OT
"Give me the code" -- Log Analysis of First-Year CS Students' Interactions With GPT
本文通过日志分析 69 名未受提示训练的 CS 新生如何使用 GPT 完成编程项目，发现多数学生能采纳生成代码，且半数能批判性比较并选择方案。
2024-12-01 cs.AI cs.CY cs.ET
Joy Learning: Smartphone Application For Children With Parkinson Disease
本文提出一款面向青少年帕金森病患者的智能手机应用，通过观察真实生活情境帮助其学习社交技能和解决常见问题，从而提升学习参与度和复杂问题解决能力。
2023-07-27 cs.CY cs.HC
From Keyboard to Chatbot: An AI-powered Integration Platform with Large-Language Models for Teaching Computational Thinking for Young Children
University at Buffalo（布法罗大学）
本文提出一个由大语言模型驱动的AI集成平台，让幼儿通过自然语言与聊天机器人交互完成编程任务，并由有形机器人即时执行分解后的程序，从而无需键盘即可培养计算思维。
2024-05-01 cs.AI cs.CY cs.HC
