计算思维培养是国内外教育领域关注的重要议题。跨学科问题驱动学习环境对于发展计算思维具有重要价值。本研究旨在创建支撑编程与数学跨学科课程的学习环境理论框架,并在此框架指导下重新设计课程与学习活动,之后进行三轮迭代的教学实践,对此学习环境不断凝练修改,以对K-12教育跨学科发展计算思维的理论与实践做出贡献。本研究的核心问题:如何采用跨学科问题驱动的学习环境来发展小学生的计算思维?其中包括三个子问题:(1)跨学科问题驱动的学习环境的设计原则与策略是什么?(2)如何基于上述原则与策略,在数学与编程结合的跨学科情境中迭代改进学习环境设计?(3)跨学科问题驱动的学习环境对于计算思维发展的效果怎样?本研究综合运用文献元分析法、基于设计的研究、课堂观察法、问卷调查法、访谈法开展研究工作。由于计算思维概念的复杂性与抽象性、评价方式的多维性与可操作性,所以应先奠定本研究的理论基础。本研究的核心内容分为三个方面:(1)创建计算思维概念模型与评价框架。根据计算思维起源的两个关键观点,以及探索的计算思维三个发展阶段的不同内涵变化,综述已有的计算思维概念模型,据此提出本研究的概念模型。根据计算思维运用较为广泛的评价维度、评价工具的选取来制定本研究的评价框架。(2)构建跨学科问题驱动的学习环境框架。根据数字化学习环境的经典PST理论,对计算思维实践的学习环境进行教学方法、社会交互以及技术环境的综述,识别三者之间的交叉性,为突出计算思维跨学科发展的独特性,提取其中核心的设计元素,构建问题驱动的跨学科学习环境设计原则,提出具体的教学策略。(3)进行问题驱动的学习环境应用效果的应用与改进。初步策略提出之后,进行三轮数学与编程的跨学科教学实践,根据每一轮的数据分析结果对设计原则与策略不断修改凝练。本研究主要得出以下结论:计算思维的抽象性与迁移性需需跨学科整合的知识来表征;计算思维应当从学科成就、问题解决过程与相关思维角度开展评价;跨学科发展计算思维的学习环境设计可从设计跨学科真实问题的教学方法、脚本支持小组配对编程协作互动关系与支持计算思维可视化表征的技术环境角度进行具体策略的提出。本研究深入研究了计算思维发展的内涵与评价角度,为研究者选取计算思维操作性框架与评价方式提供理论性指导;开发并不断修正计算思维跨学科学习环境的设计原则与教学策略,对提升小学生计算思维发展具有重要的指导意义,同时也为跨学科发展计算思维提供了策略依据与实践指导。本研究的研究不足包括研究对象范围的局限性与配对小组内的协作机制缺乏记录分析。后续研究除了完善以上不足之外,还可从以下三方面进行:持续探索计算思维跨学科学习环境的适用学科以及设计原则与策略;扩大研究的样本量,重新设计、开发计算思维与其他基础学科的跨学科课程设计;探索不同配对编程小组协作的内部机制与配对伙伴自身的独特性的关联,以支撑配对小组计算思维发展路径的异同性。