数据驱动的新一代革命正在发生,计算思维和编程能力作为融入智能时代的重要素养和重要途径,逐渐受到大众重视。编程教育作为发展学生编程能力和培养计算思维的重要方式,成为基础教育改革与深耕的发力点。然而在编程教与评上存在着技能导向、经验驱动、学习过程不明,反馈诊断不及时等问题,本研究立足小学信息技术课堂,构建面向小学生的可视化编程活动以培养其计算思维,并从学习分析视角采集编程交互数据流来刻画其学习过程和学习表现,旨在促进学生计算思维培养和编程水平的提高。基于文献梳理和实践需要,研究围绕以下问题展开:（1）面向小学生计算思维培养的可视化编程教学活动模式应包含哪些教学要素、流程和任务环节?（2）如何从学习过程视角设计数据工具以记录学生的编程学习过程,从而更好地分析和刻画评价学生的思维表现?（3）面向小学生的可视化编程教学活动模式和数据工具能否有效培养和分析学生的计算思维和编程水平?进行教学活动时应注意哪些要点?首先,通过文献研究梳理可视化编程教学、计算思维培养等研究现状,从而厘清小学阶段可视化编程教育的培养目标和要素、总结和比较经典教学模式的教学路径启示。在此基础上设计面向小学生计算思维培养的可视化编程教学活动,从教学设计原则、教学活动流程、教学任务情境、支架引导和评价方式等方面进行详细阐述。其次,围绕学生学习过程刻画,本研究根据学习者在可视化编程平台上的学习特征,基于x API规范设计细粒度编程交互活动流,然后利用Web技术搭建可视化编程交互数据采集机制（PIDCM）平台,并结合计算思维能力和可视化编程评价量规等设计编程行为观测指标框架,为后续教学实践的数据采集存储和分析挖掘做准备。最后,本研究将教学活动模式和PIDCM机制应用在小学可视化编程课堂中,在教学实践中依据数据反馈、学生反馈和教师反思对活动模式逐步完善,以及通过单因素方差分析和可视化统计、滞后行为序列分析对PIDCM机制的潜在价值和有效性进行验证。最终结合计算思维量表、过程数据反馈、学生访谈结果三个维度说明学生在所提教学活动模式中计算思维的培养情况。本研究立足计算思维培养,设计适用于小学可视化编程教学的活动模式,聚焦活动情境和阶梯关系,设计不同教学活动和引导支架,以促进学生计算思维五要素的发展。此外,基于过程交互活动流来观测学生编程学习和刻画学习表现,支持教师教学调整和个性化指导。实践结果表明,该活动模式在培养和发展小学生计算思维、编程水平上的有效性,以及PIDCM机制在教学评价和反馈上的应用价值。