聚焦计算思维培养的项目教学方法研究（评审书）

PAGE附件2XX区教育科学“十四五”规划2023年度课题申报评审书课题名称：聚焦计算思维培养的项目教学方法研究研究方向：5课题主持人：XXX所在单位：XXXX中学申报日期：202X.11.14XX市XX区学校和教师发展中心二O二X年一月制填报说明1．“研究方向”栏按“课题指南”中“选题与领域”的分类填写，如选题隶属于“教育综合改革研究”，则研究方向栏填写“2”，如选题隶属于“课程与教学研究”，则研究方向栏填写“5”，其它类别课题以此类推。申报自选课题者，研究方向栏填写“自选课题”。“课题主持人”不得超过两人。2．《申报评审书》栏目二“课题研究设计与论证”总字数不宜超过5000字，各栏目空间填写时可根据实际需要调节。《申报评审书》“三、四”两栏需保持在同一页面内。3．《申报评审书》一律用A4纸单面打印或复印，一式两份，左侧装订成册。

一、课题研究人员基本信息课题主持人基本情况(不超过2人)姓名(1)性别民族出生年月行政职务专业技术职称研究专长最后学历最后学位硕士学位工作单位学手机（必填）E-mail（必填）姓名(2)性别民族出生年月行政职务专业技术职称研究专长最后学历最后学位工作单位手机（必填）E-mail（必填）课题组成员基本情况（限填10人，不含主持人）姓名工作单位专业技术职称研究专长在课题组中的分工徐怡中小学二级高一和高二信息技术实践研究陆秀芹中小学二级高二信息技术实践研究庄亮中小学一级高二信息技术实践研究管泽峰中小学高级高一信息技术实践研究花洁中小学一级高一信息技术实践研究课题主持人“十三五”以来教育科研情况课题课题名称立项部门立项时间任务分工完成情况信息技术课堂有效培养学生计算思维方法研究XX市XX区礼嘉高级中学2022.9合作完成已结题独立或以第一作者发表或出版的主要论文或著作（限填10篇）论文或著作名称发表刊物或出版单位发表或出版时间《巧用PythonTutor，优化编程项目教学》《问答与导学》2022.10《人工智能在智慧校园建设中的应用》《电脑校园》2022.5

二、课题研究设计与论证（一）课题的核心概念及其界定1.计算思维2006年，周以真教授提出了计算思维的概念，并将计算思维界定为利用计算机科学领域的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为的一种解决问题的思维过程。2012年，她分享了对计算思维的看法，“计算性思维能够将一个问题清晰、抽象地描述出来，并将问题的解决方案表示为一个信息处理的流程”。计算思维实质上是一种基础思维能力，将解决问题的过程进行抽象与自动化处理。2.项目教学方法项目教学法以问题为导向展开实际教学设计，在解决真实情境问题的过程中，注重培养学生的自主学习与合作学习能力，使学习与思考在课堂中真实发生。项目教学法要求教师作为知识的引导者，参与项目学习之中，并及时维护课堂纪律。项目教学法适用于学生求知欲强的课程，在做中学，启发学生解决问题的思维，培养学生创新能力。但对于项目的选择，教师的能力素养，学生的基本学情分析与课前准备工作有较高要求，需要选择贴近生活与实际的情境，提供先进的手段帮助学生获取信息，分组与问题的设计也需思考完善，过程的引导和课堂的氛围也时刻考验着教师的素养。（二）国内外同一研究领域现状与研究的价值1.国内外研究现状国外计算思维相关研究自2006年周以真教授首次提出该概念后，随着科学技术的迅速发展，在教育领域已积累了许多研究成果，焦点主要在于怎样促进和评价计算思维发展的具体情况，在2011年，国际教育技术协会与计算机技术教师协会联合为计算思维提供一个操作性概念：计算思维就是解决问题的程序过程，它包含了定义问题、分析与整理信息、抽象计算、算法设计、寻找最优方法、推广计算方法六大关键要素。Selby把抽象扩展为从抽象中思考的过程，并将计算思维归纳为抽象、分解、算法、评价和总结这五种基本要素。Angeli认为抽象是一个技能，用来决定保留和忽略相关实体或对象的信息。Shute等人在对各学者的研究成果加以总结后，把计算思维划分出分解、抽象、计算、调整、迭代和一般化六个维度。Korkmaz等人在利用结构性方程实验研究后，表明计算思维的核心技能有创新性、算法思维、批判性思维、问题解决能力和合作思考组成。美国教育界已经认识到将计算思维整合进STEM教育的重要性，目前关于计算思维的教学应用主要用于信息技术课程及科学课程中，但近年来，正在逐步应用于数学、文学、物理等课程。自计算思维概念提出以后，国内也有许多专家对其进行了深入的研究，陈国良提出，计算思维是人类理论思维和实验思维之外的第三大思维，唐培和等人指出，计算思维是教育的基础，广义的计算思维更注重于哲学方面的视野，吸收了数学领域中的全部研究成果，从研究内容到研究手段都充满了普遍性，但狭义计算思维则更加注重用计算机来处理客观事物中的特定现象，更是一种研究方法与技巧。随着计算思维相关理论研究的不断开展，许多学者已将计算思维应用于课堂教学中，探寻在课堂教学中培养学生计算思维的方法。2.研究价值近年来，信息技术爆发了惊人的力量，被广泛应用到生活的方方面面，成为了人们便捷生活中不可或缺的存在，在这样的时代背景之下，新课改对高中信息技术课程也提出了全新要求。新课标要求高中信息技术课程培养学生学科核心素养，包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任四大素养，其中，计算思维旨在锻炼学生思维，培养学生解决问题的能力，是现今社会时代性赋予的新要求。但在实际教学过程中，培养学生计算思维存在困难：（1）新课改后，教材增加了Python编程教学内容，该部分内容对于我校学生而言难度偏大，学生没有编程基础，语法记忆困难，对于问题的解决更倾向于人工计算，很难转换成为用计算机编程解决问题的过程；（2）在以高考为目标的学习指引下，学生对于信息技术这门无需高考的学科学习态度较差，主观认定信息技术课程无关紧要，轻视课堂学习，在课堂中走神、讲话、偷偷玩游戏现象频发。学生的不配合使得项目教学方法在信息技术课堂有效落实存在一定困难。因此，本课题研究聚焦计算思维培养的项目教学方法研究尤为重要，不仅需要培养学生计算思维，同时还要注重项目教学方法在信息技术课堂中的实施过程与效果，使得教学成为有效的教与学的过程。（三）研究目标1.通过本课题的实践研究，发现在信息技术课堂中培养学生计算思维时出现效率低问题的主要原因，并探索出几种能够提高课堂效率且有效解决现存问题的方法与途径。2.通过本课题的实践研究，促进我校学生信息素养的提高，有效培养学生计算思维，使学生在遇到问题时，能够合理分析问题，把一个复杂问题分解成一组可规划解决的问题，并学会迁移应用，运用学过的恰当数字化工具组织数据，建立数学模型，设计解决问题的算法，以此提高学生解决生活实际问题的能力。3.通过本课题的实践研究，促进我校教师自身信息素养的提高。使教师从直接的信息提供者转变成引导学生进行自主学习探索，并顺利获取信息、应用信息的引路人。（四）研究内容（或子课题设计）1.高中信息技术课程计算思维培养现存问题的调查与研究课题将根据信息技术课堂实际出发，研究在信息技术课堂中存在的问题，尤其是在Python编程课的教学过程中，发现学生的学习困难问题所在，发现培养学生计算思维低效的瓶颈问题根源。从课前备课与教学设计、课堂教学过程及学生活动效果反馈等多方面发现问题、探索问题根源。2.聚焦计算思维培养的实际课程案例研究课题研究实际课程教学案例，设计案例研究方案，以案例为载体进行实践研究，为提炼教学有效方法提供事实依据。通过公开课、听课以及评课教研等多方式研究实际教学案例，并学习其他优秀教师的经验与建议，以此进一步优化项目教学方法来解决实际问题。3.聚焦计算思维培养的教学有效方法研究分析本校学生实际学情，结合现状分析与实际案例研究，深入探索高中信息技术课堂项目教学法如何有效提高学生计算思维，第一，优化情境创设，趣味且直接地吸引学生注意力，能够快速引导学生专注且有条理地思考问题，第二，明确学习目标，让学生清晰学习与思考方向，第三，恰当设置问题与活动，逐步引导学生由浅入深地探究项目，并清晰地构建算法模型，进行计算思维训练，第四，及时评价反馈，对于每一步操作与结果，都要有及时地评价反馈，帮助每一位学生修正问题思维，能够跟上课堂节奏，第五，梳理与总结，将完整的计算思维过程再做一次梳理，帮助巩固知识点与计算思维能力，最后总结可以呼应导入，再做扩展与升华。（五）研究方法1.观察研究法：通过此方法了解存在计算思维培养困难的学生学习习惯以及研究前后的变化。2.调查研究法：通过此方法了解学生的思维状况，进而分析困难形成的原因。3.案例研究法：通过此方法了解案例过程，然后围绕案例过程中反映出的问题进行分析或集体研讨，提出解决问题的策略以及值得研讨的问题，最终形成教学案例。4.文献资料法：通过查阅与本课题相关的理论文献，为课题奠定理论基础，同时，了解同类课题研究的现状，为本课题研究提供借鉴，为创新性研究奠定基础。5.行动研究法：针对学生存在问题的原因，制定相应对策，在课堂上应用实践，观察效果，并根据反馈的问题，调整对策，继续深入研究。6.经验总结法：在课题研究的过程中，认真做好各类资料的收集、整理和实施情况的记录，及时提炼、总结，以便更好地为课题服务。（六）实施步骤1.第一阶段：课题筹备阶段成立课题研究小组，明确研究方向和任务。（1）分析学生信息技术课程学习现状，确定课题与研究方案，明确任务分工。（2）查找资料，课题组收集、整理课题研究的数据资料，并进行统计分析。2.第二阶段：课题实施阶段（1）课题初步研究阶段，通过学习相关理论与文献资料，在实践中探究学生课堂中存在的问题展开课题研究。（2）课题深入研究阶段，通过实践活动探索解决问题的方法与途径，并不断改善，总结经验与案例，使教师能够写出一定水平的论文，提高课堂培养学生计算思维的效果。3.第三阶段：课题总结阶段（1）进行资料整理并着手写论文，开展信息技术实践活动，从中进一步培养学生计算思维，教师发表有关研究成果的研究报告和论文，形成新型信息技术课教学模式，在信息技术教学中进行推广，提高教师新型教学理论与实践水平。（2）完成结题报告，课题组撰写课题研究报告，做好课题结题工作。（七）主要观点与可能的创新之处本课题研究聚焦计算思维培养和项目教学方法的落实效果，针对本校实际教学过程中存在的困难提出相应的解决方法，并进行研究与改进。新课改后，教材增加了Python编程教学内容，该部分内容对于我校学生而言难度偏大，学生没有编程基础，语法记忆困难，对于问题的解决更倾向于人工计算，很难转换成为用计算机编程解决问题的过程，学生计算思维能力薄弱，需要循序渐进培养，为此，在课堂中选择项目教学法引导学生积极主动思考，并通过理论联系实际，选择贴合生活的项目展开相关活动设计，而对于本校学生学科学习态度较差等问题，则需要教师提高课堂管理能力，优化项目教学设计的过程，帮助学生专注地投入到课堂学习氛围中。本课题创新之处体现在：1.本课题选择高中信息技术课程来培养学生计算思维，不只是程序设计意识的培养，更关注学生借助计算机领域知识解决实际问题的计算思维的培养；2.本课题主要针对本校学生学情进行实践研究与方法改进，不是普适性问题的研究，更具有针对性；3.本课题研究更易于培养计算思维的项目教学法，使之更贴合实际教学，能够有效落实。（八）预期研究成果成果名称成果形式完成时间责任人阶段成果（限5项）计算思维相关论文论文2023.10计算思维相关公开课案例案例2023.12项目教学法相关论文论文2024.10项目教学法相关公开课案例案例2024.12聚焦计算思维培养的项目教学法相关论文论文2025.10最终成果（限3项）课题相关论文的获奖与发表论文2026.10课题相关案例案例2026.12（九）课题研究的可行性分析（包括：①主持人、核心成员的学术或学科背景、研究经历、研究能力、研究成果；②研究基础，包括围绕本课题所开展的文献搜集、先期调研和已有相关成果等；③完成研究任务的保障条件，包括研究资料的获得、研究经费的筹措、研究时间的保障等。）本课题组核心成员均在本校信息技术学科组一线任教，能够保障课题任务的实践研究条件，课题的研究者主持过校级学科相关课题研究，近两年撰写多篇论文在市区级比赛中获奖或发表，有较好的课题研究能力，有丰富的教育理论知识，并有驾驭现代教育技术的能力，乐于、善于进行理论总结，近年来多次参加教育教学培训，同时对此课题已潜心研究了很长时间，积累了大量有关材料，能够比较准确地、全方位地把握该课题的研究方向，使本课题的研究有了很好的理论基石。我校课题研究的氛围浓厚，每周一次课题研讨，及时交流经验，更新思想，有利于将课题研究细化、系统化、有序化。本课题研究理论假设合理，目标内容清晰，实施的可操作性较强，阶段实施过程与目标都很明确，完成课题的可行性有充分保障，符合当前新课程改革的方向，具有针对实用性。我校有着开展课题研究的物质基础。近几年来，在硬件和软环境上都投入了大量的资金，购入品牌电脑、多媒体演示系统等，电教设施较硬。学校的图书馆，拥有大量的教科研图书以及刊物杂志，研究资料、参考文献完全可以得到保证，为课题研究提供了充分的条件保障。校领导也给予大量的时间、精力和充分的教育经