将计算思维（CT）和STEM相结合的协同学习已被证明是一种有效的方法，可以促进许多STEM领域的学习和理解，同时帮助学生发展重要的CT概念和实践。我们采用基于设计的方法来开发、评估和完善我们的协作计算STEM（C2STEM）学习环境。该系统采用了一种新颖的范式，将视觉模型构建与特定领域建模语言（DSML）相结合，使用计算建模方法为高中物理学习提供支架。在本文中，我们讨论了指导我们开放式学习环境（OELE）发展的设计原则，使用了以建模为基础的学习和以证据为中心的课程和评估设计方法。学生通过建立描述物体运动的模型进行学习，他们的学习得到脚手架任务和嵌入式形成性评估的支持，这些评估向他们介绍物理和CT概念。我们还为未来学习（PFL）评估做了准备，以研究学生在解决问题的任务和领域中推广和应用CT和科学概念和实践的能力。我们使用定量和定性相结合的分析方法来分析学生在高中物理课堂上长达一个学期的学习情况。我们记录了从这项研究中吸取的一些教训，并讨论了未来工作的方向。