宿慶　張文蘭　王?！±罴t斌

[摘? ?要] 新的高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)將計(jì)算思維列為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，在課程教學(xué)中予以實(shí)現(xiàn)成為亟須解決的問(wèn)題。文章圍繞計(jì)算思維的培養(yǎng)這一議題，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的理論、方法、要素與計(jì)算思維的問(wèn)題解決過(guò)程相結(jié)合，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目評(píng)價(jià)三個(gè)環(huán)節(jié)建立面向計(jì)算思維的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式，并提出了問(wèn)題聚焦、問(wèn)題確定、問(wèn)題抽象、算法設(shè)計(jì)、驗(yàn)證測(cè)試、歸納遷移六個(gè)環(huán)節(jié)的具體實(shí)施流程。經(jīng)過(guò)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，利用量化與質(zhì)性相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，證明計(jì)算思維在高中信息技術(shù)選擇性必修課程“開(kāi)源硬件項(xiàng)目制作”中能夠得到有效培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 計(jì)算思維; 項(xiàng)目式學(xué)習(xí); 開(kāi)源硬件; 學(xué)習(xí)模式

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 宿慶（1989—），男，山東平度人。講師，博士，主要從事中小學(xué)STEM教育、信息技術(shù)課程教學(xué)與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究。E-mail：suqing8909@nwnu.edu.cn。張文蘭為通訊作者，E-mail：wenlan19@163.com。

一、引? ?言

誠(chéng)如周以真教授所言，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)對(duì)生活、學(xué)習(xí)產(chǎn)生的影響日益深遠(yuǎn)，計(jì)算思維已成為每個(gè)人都需要學(xué)習(xí)和運(yùn)用的態(tài)度和技能[1]?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將計(jì)算思維列為高中信息技術(shù)課程的核心素養(yǎng)之一[2]，從思維的視角闡述了信息技術(shù)學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)。計(jì)算思維培養(yǎng)效果的優(yōu)劣，影響著學(xué)科核心素養(yǎng)落地效果的優(yōu)劣[3]。

國(guó)外對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)秉承“低門檻、高產(chǎn)出”的原則，認(rèn)為計(jì)算豐富的環(huán)境以及有效的計(jì)算思維培養(yǎng)工具往往具備腳手架的功能，便于傳播分享，具備系統(tǒng)化和可持續(xù)性[4]。因此，諸如Agentsheets、Agentcubes這樣的基于網(wǎng)絡(luò)的仿真創(chuàng)造工具以及LEGO、WeDo、Arduino等開(kāi)源硬件和計(jì)算機(jī)模塊被大量應(yīng)用在計(jì)算思維的培養(yǎng)上[5]。大量研究證明，基于Arduino開(kāi)源硬件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)制作的課程內(nèi)容在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力上具有較好的促進(jìn)作用[6]。

作為一種指向?qū)W生高階思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模式，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)近年來(lái)得到了學(xué)者的普遍關(guān)注，同樣也在計(jì)算思維的培養(yǎng)中有了一定的研究經(jīng)驗(yàn)。學(xué)者在小學(xué)階段Scratch編程課[7]、虛擬機(jī)器人課程[8]、“二分查找”[9]等課程中構(gòu)建、實(shí)踐基于計(jì)算思維的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式，結(jié)果表明，研究構(gòu)建的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式對(duì)發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維能力效果顯著，能有效促進(jìn)義務(wù)教育階段學(xué)生計(jì)算思維的提高[10]。

雖然已有研究對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)展開(kāi)了一定的實(shí)踐，但在高中階段將Arduino等開(kāi)源硬件引入計(jì)算思維培養(yǎng)的研究較缺乏。在選擇性必修課程“開(kāi)源硬件項(xiàng)目制作”中面向計(jì)算思維的培養(yǎng)探索構(gòu)建基于Arduino開(kāi)源硬件的實(shí)踐模式，這是國(guó)內(nèi)信息技術(shù)課程教學(xué)研究亟待解決的問(wèn)題。基于此，本研究在Arduino開(kāi)源硬件課程中構(gòu)建項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式及實(shí)施流程，以期為高中階段開(kāi)展面向計(jì)算思維培養(yǎng)的課程教學(xué)提供參考。

二、面向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式構(gòu)建

計(jì)算思維的養(yǎng)成不止于信息技術(shù)學(xué)科知識(shí)的獲取，更重要的是通過(guò)信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)了解工具背后的學(xué)科思想，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知的變化。作為解決問(wèn)題的思維過(guò)程，應(yīng)以問(wèn)題解決為目的，引導(dǎo)學(xué)生在運(yùn)用信息技術(shù)解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)計(jì)算思維。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的中心是學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目接觸、學(xué)習(xí)學(xué)科的核心概念[11]。如果項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不能涉及學(xué)科的核心知識(shí)，而僅僅針對(duì)學(xué)科拓展內(nèi)容設(shè)計(jì)研究項(xiàng)目，則只能視為一種綜合實(shí)踐活動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與學(xué)科概念、知識(shí)與思維的整合。張文蘭教授認(rèn)為，依托課程重構(gòu)理念對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行項(xiàng)目式轉(zhuǎn)化非常重要，可以更好地促進(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在國(guó)家核心課程中的應(yīng)用和推廣[12]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)容來(lái)自真實(shí)生活情境中開(kāi)放的、非良構(gòu)的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在問(wèn)題的識(shí)別和解決過(guò)程中習(xí)得知識(shí)、培養(yǎng)能力、提升思維，這與計(jì)算思維強(qiáng)調(diào)通過(guò)問(wèn)題識(shí)別、分解、抽象并利用計(jì)算機(jī)或有關(guān)工具解決問(wèn)題的思維過(guò)程是一致的。同時(shí)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)引發(fā)學(xué)生興趣、通過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)融入知識(shí)傳授、通過(guò)學(xué)習(xí)成果評(píng)估學(xué)習(xí)效果，這些都與培養(yǎng)計(jì)算思維中所強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題情境、問(wèn)題解決活動(dòng)和問(wèn)題解決的成果相一致，因此，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過(guò)程要素與計(jì)算思維的過(guò)程要素具有較高的契合度。本研究以信息技術(shù)學(xué)科數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會(huì)四個(gè)學(xué)科核心概念為切入點(diǎn)，結(jié)合已有研究并考慮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)情境、內(nèi)容、活動(dòng)、結(jié)果的構(gòu)成要素，構(gòu)建如圖1所示的面向計(jì)算思維培養(yǎng)的開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式。

（一）項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施的基礎(chǔ)和保障，是在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)科概念的基礎(chǔ)上形成對(duì)課程內(nèi)容的項(xiàng)目式重構(gòu)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)包括確定項(xiàng)目主題、明確項(xiàng)目目標(biāo)、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題、規(guī)劃項(xiàng)目活動(dòng)四個(gè)環(huán)節(jié)。

1. 確定項(xiàng)目主題

項(xiàng)目主題的確定作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，重點(diǎn)在于將想法轉(zhuǎn)化為挑戰(zhàn)、將學(xué)科概念滲透到項(xiàng)目中。信息技術(shù)課程承擔(dān)著讓學(xué)生適應(yīng)技術(shù)發(fā)展、體驗(yàn)新技術(shù)的責(zé)任，因此，信息技術(shù)課程需要以一定的形式向?qū)W生傳遞技術(shù)發(fā)展過(guò)程以及利用技術(shù)解決真實(shí)生活問(wèn)題的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注技術(shù)，不斷發(fā)展學(xué)生使用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力。本研究從信息技術(shù)學(xué)科概念、計(jì)算思維的水平、開(kāi)源硬件的特點(diǎn)和學(xué)生的能力確定項(xiàng)目學(xué)科結(jié)構(gòu)和知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確定項(xiàng)目主題，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生使用信息技術(shù)工具、計(jì)算思維解決問(wèn)題，幫助學(xué)生成為靈活的技術(shù)應(yīng)用者和計(jì)算思維的理解者。

真實(shí)的項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)面向事件、面向問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)學(xué)科核心概念聯(lián)系現(xiàn)實(shí)世界或親身經(jīng)歷的“真實(shí)”。本研究認(rèn)為，項(xiàng)目主題的確定一方面可從開(kāi)源硬件實(shí)例、生活中的信息技術(shù)設(shè)備出發(fā)，分析其在解決實(shí)際問(wèn)題中包含的學(xué)科核心概念，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，形成可遷移的項(xiàng)目主題;另一方面，可從學(xué)科核心概念出發(fā)，分析其應(yīng)用域，結(jié)合真實(shí)情境進(jìn)行項(xiàng)目式組合，進(jìn)而確定項(xiàng)目主題，最終形成若干個(gè)面向計(jì)算思維培養(yǎng)的開(kāi)源硬件項(xiàng)目庫(kù)。

2. 明確項(xiàng)目目標(biāo)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的目標(biāo)不僅包括對(duì)學(xué)科知識(shí)、內(nèi)容的習(xí)得，還包括具體技能和思維習(xí)慣的養(yǎng)成。依據(jù)項(xiàng)目主題，面向計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)包括項(xiàng)目中蘊(yùn)含的學(xué)科核心概念以及在利用信息技術(shù)工具解決問(wèn)題的過(guò)程中計(jì)算思維水平達(dá)到的層次。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定上，要基于四個(gè)學(xué)科概念，即明確學(xué)科能力和看待問(wèn)題的觀念、明晰學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)、遵循課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展水平上的要求、明確對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的描述，從而明確開(kāi)源硬件課程的目標(biāo)。

3. 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題

驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題是由教師或?qū)W生圍繞真實(shí)事件和真實(shí)問(wèn)題預(yù)先設(shè)計(jì)的情境性、挑戰(zhàn)性和有意義的問(wèn)題，是引導(dǎo)整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程的關(guān)鍵。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中，一個(gè)好的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題能夠保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生可以圍繞項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行深入思考，完成真實(shí)且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)習(xí)得學(xué)科知識(shí)以及提升高階思維能力等項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)。信息技術(shù)課程特別是開(kāi)源硬件課程需要與生活情境緊密相連，驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題應(yīng)從確定的項(xiàng)目主題出發(fā)，緊扣開(kāi)源硬件課程的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，充分考慮各學(xué)科核心概念的應(yīng)用域，構(gòu)建其與生活的聯(lián)系，從生活問(wèn)題出發(fā)設(shè)計(jì)具有開(kāi)放性、有一定難度的、密切聯(lián)系學(xué)生生活情境且符合學(xué)生特征的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題（任務(wù)），可以是常見(jiàn)設(shè)備的模仿制作或改進(jìn)創(chuàng)新，也可以提出生活中的全新問(wèn)題。

4. 規(guī)劃項(xiàng)目活動(dòng)

規(guī)劃項(xiàng)目活動(dòng)主要包括通過(guò)情境構(gòu)建幫助學(xué)生理解驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題、通過(guò)活動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維培養(yǎng)、通過(guò)工具設(shè)計(jì)支持學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（1）情境構(gòu)建

知識(shí)源于客觀世界又作用于客觀世界，在與客觀世界的相互作用中才能體現(xiàn)知識(shí)的本質(zhì)。學(xué)生在情境中的互動(dòng)可以促進(jìn)知識(shí)的形成和發(fā)展。同時(shí)，情境中的學(xué)習(xí)也能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)投入，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。作為強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境中開(kāi)展學(xué)習(xí)的模式，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)將學(xué)科內(nèi)容通過(guò)項(xiàng)目活動(dòng)的形式予以呈現(xiàn)，學(xué)生在豐富的資源支持下通過(guò)合作、探究、發(fā)展、創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)和相關(guān)能力的提升[13]。在開(kāi)源硬件課程的設(shè)計(jì)中，需要構(gòu)建盡可能真實(shí)的情境，將開(kāi)源硬件置身于真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景中，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)實(shí)情境中的問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)情境中的問(wèn)題。

（2）活動(dòng)設(shè)計(jì)

對(duì)項(xiàng)目問(wèn)題進(jìn)行分解，有利于學(xué)生分配合適的時(shí)間，同時(shí)，也有利于對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行階段性的評(píng)價(jià)，促進(jìn)項(xiàng)目更好的完成。項(xiàng)目活動(dòng)是由驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題引領(lǐng)的、結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)的、具備一定探究性和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)。開(kāi)源硬件課程的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)該建立在個(gè)體使用計(jì)算思維方法形成并完成問(wèn)題解決方案的過(guò)程基礎(chǔ)上，圍繞利用開(kāi)源硬件開(kāi)展項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一般流程展開(kāi)，幫助學(xué)生在真實(shí)問(wèn)題的項(xiàng)目中，通過(guò)抽象分析輸入、輸出裝置的數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)及相互關(guān)系，設(shè)計(jì)算法和編寫程序，實(shí)現(xiàn)開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目作品的自動(dòng)化執(zhí)行，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的解決。

（3）工具設(shè)計(jì)

工具設(shè)計(jì)部分主要是為學(xué)生提供完成任務(wù)所需的必備工具，可以分為：①開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)所需的軟硬件工具，主要包括支持學(xué)生完成項(xiàng)目制作所需的各類硬件芯片、傳感器、執(zhí)行器以及與之配套的連接線等硬件工具，支持其進(jìn)行算法設(shè)計(jì)、程序編寫、編譯上傳的軟件平臺(tái);②支架工具，主要包括幫助學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題分解、問(wèn)題抽象、算法設(shè)計(jì)、調(diào)試優(yōu)化、反思提升等學(xué)習(xí)活動(dòng)的“策略型支架”和介紹相關(guān)傳感器、執(zhí)行器工作原理、接線原則、調(diào)用方式的“資源型支架”。支架的設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)學(xué)生的特征，兼顧科學(xué)性與通俗性、嚴(yán)謹(jǐn)性與實(shí)用性的要求，針對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及設(shè)備應(yīng)用、程序編寫中的重難點(diǎn)提供支持。

（二）項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施階段是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的核心，本研究的項(xiàng)目實(shí)施階段以美國(guó)國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ISTE）和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（CSTA）提出的計(jì)算思維操作性定義[14]中的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決為目標(biāo)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)流程和師生活動(dòng)，將學(xué)生思維“定向”到用計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目問(wèn)題解決的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

研究結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的情境、內(nèi)容、活動(dòng)、結(jié)果四個(gè)構(gòu)成要素，以及項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的基本過(guò)程和方法、計(jì)算思維的操作性定義、開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，構(gòu)建了如圖2所示的面向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施流程。

1. 問(wèn)題聚焦

對(duì)于開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)而言，教師是項(xiàng)目的發(fā)起者和組織者，項(xiàng)目的主題也往往是由教師經(jīng)學(xué)科核心概念與真實(shí)情境的雙向路徑形成的。在問(wèn)題聚焦環(huán)節(jié)，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，提出非良構(gòu)、開(kāi)放性的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生聚焦項(xiàng)目關(guān)注的核心問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)的情境，感知項(xiàng)目，明確驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的要求，在對(duì)項(xiàng)目情境和驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行分析后，提出多樣的問(wèn)題解決方案。

2. 問(wèn)題確定

在問(wèn)題確定環(huán)節(jié)，教師通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的原理進(jìn)行分析并提供指導(dǎo)，幫助學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行問(wèn)題分解，明確其中的工作原理，讓學(xué)生能夠使用自己的語(yǔ)言描述原理和運(yùn)行過(guò)程，為問(wèn)題抽象奠定基礎(chǔ)。在本階段，需要引導(dǎo)學(xué)生分析不同問(wèn)題解決方案的工作原理、難易程度，結(jié)合開(kāi)源硬件設(shè)備的實(shí)際情況，確定最佳的問(wèn)題解決方案。

3. 問(wèn)題抽象

抽象是將真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為能夠使用開(kāi)源硬件、軟件程序解決問(wèn)題的關(guān)鍵，是對(duì)問(wèn)題的具體原理在傳感器、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)及其關(guān)系上的抽象。在這個(gè)環(huán)節(jié)上，教師通過(guò)為學(xué)生提供資源開(kāi)展支架教學(xué)，幫助學(xué)生在理解項(xiàng)目工作原理的基礎(chǔ)上選擇設(shè)備，分析數(shù)據(jù)，明確設(shè)備、數(shù)據(jù)間的關(guān)系，將項(xiàng)目問(wèn)題抽象為能夠使用開(kāi)源硬件、算法程序解決的具體問(wèn)題。

4. 算法設(shè)計(jì)

算法是計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵，是將抽象的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為程序語(yǔ)言自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。計(jì)算思維的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)化、程序化了的問(wèn)題解決過(guò)程，包括利用計(jì)算機(jī)等工具輔助解決問(wèn)題、進(jìn)行邏輯組織和數(shù)據(jù)分析以及通過(guò)算法支持實(shí)現(xiàn)自動(dòng)求解等步驟[15]。在算法設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師為學(xué)生提供幫助，指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)抽象問(wèn)題進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，開(kāi)展實(shí)踐創(chuàng)作，完成作品。

5. 驗(yàn)證測(cè)試

識(shí)別和修復(fù)錯(cuò)誤是運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的一個(gè)重要部分。在問(wèn)題抽象和算法設(shè)計(jì)之后，需要對(duì)解決方案進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)。在驗(yàn)證測(cè)試環(huán)節(jié)，教師組織匯報(bào)、綜合點(diǎn)評(píng)，要求學(xué)生將程序上傳驗(yàn)證，并開(kāi)展測(cè)試，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤通過(guò)同伴討論或在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行修改、完善。

6. 歸納遷移

計(jì)算思維的歸納遷移主要是指概括問(wèn)題解決方案并將其應(yīng)用于解決其他問(wèn)題。歸納遷移環(huán)節(jié)，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下對(duì)項(xiàng)目問(wèn)題的解決過(guò)程進(jìn)行總結(jié)反思、拓展提升，同時(shí)對(duì)已完成的項(xiàng)目進(jìn)行分析，總結(jié)解決問(wèn)題的方法，將其歸納、總結(jié)、遷移、推廣到類似的、廣泛的問(wèn)題求解中，培養(yǎng)學(xué)生理解開(kāi)源硬件等信息技術(shù)工具在不同情境中解決問(wèn)題的一般思路。

（三）項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)目評(píng)價(jià)主要包括對(duì)成果的評(píng)價(jià)和對(duì)學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)將作品作為學(xué)習(xí)完成后的一個(gè)明確的輸出成果。項(xiàng)目作品的完成應(yīng)能體現(xiàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)生在知識(shí)、技能和思維上的發(fā)展。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)問(wèn)題解決活動(dòng)，所獲得的不僅僅是知識(shí)，還有如何應(yīng)用知識(shí)和技能的方法與策略，這就需要對(duì)學(xué)生表現(xiàn)出的高階思維能力作出評(píng)價(jià)。因此，在開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中不宜采用傳統(tǒng)的紙筆測(cè)試，而應(yīng)該構(gòu)建面向?qū)W生表現(xiàn)和思維能力的評(píng)價(jià)體系。

三、計(jì)算思維效果測(cè)量工具

研究將計(jì)算思維的培養(yǎng)作為研究的重點(diǎn)，需要關(guān)注學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展變化。關(guān)注學(xué)生思維發(fā)展方式的變化過(guò)程，觀察與分析思維外顯行為的過(guò)程，即評(píng)價(jià)計(jì)算思維的過(guò)程。本研究在參考已有研究的基礎(chǔ)上構(gòu)建計(jì)算思維量表（Scale），測(cè)評(píng)學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)前后計(jì)算思維的變化。同時(shí)，研究針對(duì)學(xué)生利用計(jì)算思維解決問(wèn)題的過(guò)程性數(shù)據(jù)開(kāi)展流程圖評(píng)價(jià)（Flow Chart）和文本分析（Text Analysis），通過(guò)S-F-T評(píng)價(jià)體系，形成量化和質(zhì)性相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。

（一）計(jì)算思維量表

研究選擇Mustafa等開(kāi)發(fā)的涵蓋42個(gè)題項(xiàng)的計(jì)算思維量表。用該量表對(duì)785名高中生進(jìn)行測(cè)試，證明了該量表對(duì)高中生計(jì)算思維測(cè)量有效。

（二）流程圖評(píng)價(jià)

研究將學(xué)生在完成項(xiàng)目過(guò)程中繪制的程序流程圖作為計(jì)算思維“發(fā)聲”的指標(biāo)之一，并參考郁曉華等的研究[16]對(duì)學(xué)生表現(xiàn)出的計(jì)算思維水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。針對(duì)程序流程圖的評(píng)價(jià)主要從完整性、合理性和創(chuàng)新性三個(gè)維度進(jìn)行，見(jiàn)表1。采取兩名授課教師分別評(píng)價(jià)，在確定評(píng)分尺度一致性后，對(duì)打分求取平均值。經(jīng)計(jì)算，本研究流程圖的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分度為0.646，具有較好的區(qū)分度。

（三）作品文本分析

本研究圍繞學(xué)生完成項(xiàng)目過(guò)程中的學(xué)案、程序設(shè)計(jì)文件和基于作品的訪談（Artifact-based Interviews），對(duì)學(xué)生利用開(kāi)源硬件解決問(wèn)題過(guò)程中體現(xiàn)的計(jì)算思維展開(kāi)分析。學(xué)生在學(xué)案中主要記錄其對(duì)問(wèn)題的抽象、分解，對(duì)數(shù)據(jù)及其關(guān)系的分析，對(duì)項(xiàng)目的迭代、優(yōu)化、遷移等內(nèi)容。程序設(shè)計(jì)文件是學(xué)生在完成項(xiàng)目中編寫的程序，是對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決過(guò)程中使用到的程序元素的集中體現(xiàn)?；谧髌返脑L談針對(duì)項(xiàng)目作品展開(kāi)，包括對(duì)項(xiàng)目作品是如何創(chuàng)作的簡(jiǎn)述、在完成項(xiàng)目作品中遇到的問(wèn)題及如何解決的、完成項(xiàng)目作品時(shí)對(duì)重難點(diǎn)的攻破、對(duì)項(xiàng)目作品的迭代優(yōu)化、對(duì)項(xiàng)目結(jié)果成敗的測(cè)試等。

MARCOS R等學(xué)者指出，計(jì)算思維量表這樣的評(píng)價(jià)工具在對(duì)計(jì)算思維解決問(wèn)題中的思維過(guò)程的評(píng)價(jià)上存在不足，同時(shí)研究還指出不同類型的評(píng)價(jià)工具關(guān)聯(lián)性較少，在教育實(shí)踐中建議綜合應(yīng)用[17]。研究中使用計(jì)算思維量表對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力在學(xué)習(xí)前后的變化進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，同時(shí)結(jié)合學(xué)生完成項(xiàng)目過(guò)程中的學(xué)案、程序設(shè)計(jì)文件和基于作品的訪談收集過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)提取細(xì)節(jié)信息和關(guān)鍵詞，分析和評(píng)估學(xué)生在計(jì)算思維問(wèn)題解決過(guò)程中的變化，對(duì)量表的定量評(píng)價(jià)進(jìn)行補(bǔ)充，從過(guò)程和細(xì)節(jié)的角度評(píng)價(jià)學(xué)生在參與課程學(xué)習(xí)后計(jì)算思維的表現(xiàn)。

四、面向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式效果檢驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)對(duì)象

準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究于2020—2021學(xué)年第一學(xué)期的10月至12月開(kāi)展，選擇蘭州市某省級(jí)示范性高中2020級(jí)高一年級(jí)一班作為實(shí)驗(yàn)班，三班作為對(duì)照班。準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究使用計(jì)算思維量表對(duì)學(xué)生進(jìn)行前測(cè)（見(jiàn)表2），結(jié)果顯示，在問(wèn)題解決等五個(gè)維度上，數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)方差齊性（sig>0.05），實(shí)驗(yàn)班、對(duì)照班在計(jì)算思維量表的五個(gè)維度上均不存在顯著性差異，屬于同質(zhì)樣本。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程共計(jì)7周，每周兩課時(shí)，共計(jì)14課時(shí)。課程內(nèi)容上，實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班在設(shè)計(jì)上基本保持使用的傳感器、執(zhí)行器、程序模塊的一致性。實(shí)驗(yàn)班采用研究構(gòu)建的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式及實(shí)施流程;對(duì)照班采用常見(jiàn)的學(xué)習(xí)模式，通過(guò)提出問(wèn)題、示范演示、知識(shí)講解、自主編寫、交流展示等環(huán)節(jié)開(kāi)展教學(xué)。

（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

1. 基于計(jì)算思維量表（Scale）的學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn)

對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班計(jì)算思維量表的數(shù)據(jù)使用SPSS 25進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（見(jiàn)表3），結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在計(jì)算思維量表的五個(gè)維度上均產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化，其中，在批判性思維上，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生與對(duì)照班學(xué)生相比出現(xiàn)較高水平的顯著性差異;在問(wèn)題解決、算法思維兩個(gè)維度上，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生與對(duì)照班學(xué)生相比出現(xiàn)了顯著性差異;在合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性思維兩個(gè)維度上，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生與對(duì)照班學(xué)生相比也出現(xiàn)了一定程度上的顯著性差異。

2. 基于程序流程圖（Flow Chart）的學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn)

為揭示實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在參與開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)后在程序流程圖評(píng)分上的變化，研究對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生程序流程圖評(píng)分進(jìn)行分析，得到如圖3所示的結(jié)果。

研究表明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在利用程序流程圖外顯、表達(dá)自己計(jì)算思維上的表現(xiàn)呈逐漸提升趨勢(shì)。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)前后的程序流程圖得分進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，得出p=0.010（p<0.01），結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在程序流程圖繪制評(píng)分的提升上有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

同時(shí)，對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班學(xué)生程序流程圖評(píng)分的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)表明，樣本呈現(xiàn)方差齊性，且顯著性p=0.000（p<0.001），說(shuō)明經(jīng)過(guò)不同的教學(xué)模式，對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在程序流程圖上的表現(xiàn)出現(xiàn)顯著性差異，說(shuō)明項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在培養(yǎng)學(xué)生利用程序流程圖表達(dá)計(jì)算思維上具有顯著的效果。

為了進(jìn)一步了解實(shí)驗(yàn)班學(xué)生經(jīng)過(guò)開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)后，在程序流程圖繪制上的變化，研究選取部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中繪制的程序流程圖，分析學(xué)習(xí)前后的變化。在對(duì)學(xué)生繪制的流程圖的分析中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)之后繪制的程序流程圖其完整性、合理性逐漸向好，說(shuō)明學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，利用計(jì)算思維解決問(wèn)題的思路日漸清晰。同時(shí)，學(xué)生繪制的程序流程圖中有紅筆修改的痕跡，這是在程序上傳調(diào)試的過(guò)程中學(xué)生就出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)思路不斷修正和優(yōu)化的痕跡，體現(xiàn)了學(xué)生隨著程序編寫和測(cè)試任務(wù)的推進(jìn)，對(duì)問(wèn)題解決思路的不斷修正和優(yōu)化的思維過(guò)程。

3. 基于項(xiàng)目作品文本分析的學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn)

基于項(xiàng)目作品的文本分析將實(shí)驗(yàn)班在完成課程最后一個(gè)項(xiàng)目——“智能家居臺(tái)燈”形成的學(xué)案、程序和對(duì)其的訪談文本作為數(shù)據(jù)來(lái)源。從學(xué)生的學(xué)案中，研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)項(xiàng)目主題，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生圍繞項(xiàng)目主題，不同組學(xué)生能夠聚焦不同的問(wèn)題[如ZL（女）、LJX（女）兩位學(xué)生組成的小組聚焦顯示溫度和遙控控制燈光;CWH（男）、ZQ（男）兩位學(xué)生組成的小組聚焦逐漸亮度調(diào)節(jié)、LCD溫度顯示和音樂(lè)播放]。研究將實(shí)驗(yàn)班形成的23個(gè)學(xué)案文稿錄入Nvivo 11中，并從問(wèn)題的識(shí)別分解和抽象、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備選擇、算法設(shè)計(jì)幾個(gè)維度進(jìn)行編碼分析。研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在完成課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)后，能夠從各自聚焦的問(wèn)題出發(fā)，明確各功能的工作原理，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別和分解，并能夠用自己的語(yǔ)言正確描述臺(tái)燈的基本功能，也能夠根據(jù)“智能”這一主題為作品添加包括遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)、聲音控制、亮度控制、溫度提示及備忘錄提示等功能，用自己所學(xué)實(shí)現(xiàn)智能化的問(wèn)題解決。在數(shù)據(jù)分析、設(shè)備選擇和算法設(shè)計(jì)階段，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生針對(duì)聚焦、識(shí)別和分解的具體問(wèn)題和工作原理，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，選擇合適的傳感器和執(zhí)行器，甚至利用學(xué)案學(xué)習(xí)使用新的元器件和程序。實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在問(wèn)題確定和問(wèn)題抽象的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)解決問(wèn)題中需要的傳感器、執(zhí)行器以及相關(guān)數(shù)據(jù)，以問(wèn)題解決為目的，準(zhǔn)確描述輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，為流程圖設(shè)計(jì)和程序的編寫奠定基礎(chǔ)（如學(xué)生RGY和JJC為解決智能家用臺(tái)燈通過(guò)聲音控制開(kāi)關(guān)問(wèn)題，將數(shù)據(jù)之間的關(guān)系描述為“選用聲音傳感器，設(shè)定一定的值，聲音大小超過(guò)該值時(shí)燈亮，反之燈滅”）。

在對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生編寫程序的分析中，可以看出在經(jīng)歷了問(wèn)題聚焦、問(wèn)題確定、問(wèn)題抽象、算法設(shè)計(jì)后，學(xué)生均可以正確地選擇程序模塊以及相關(guān)邏輯運(yùn)算模塊，正確編寫程序。同時(shí)，結(jié)合對(duì)學(xué)生學(xué)案和訪談數(shù)據(jù)的分析，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生能夠從作品能否解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題、是否符合日常生活經(jīng)驗(yàn)或常見(jiàn)狀態(tài)、能否穩(wěn)定運(yùn)行等維度評(píng)估項(xiàng)目成功與否。學(xué)生也會(huì)通過(guò)添加一些硬件讓作品更加實(shí)用、功能更加豐富或能夠在新場(chǎng)景下拓展應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目作品的優(yōu)化遷移。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生同時(shí)表示，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)使自己形成了用程序眼光看待身邊問(wèn)題的計(jì)算觀念。

五、研究結(jié)論及實(shí)踐建議

（一）研究結(jié)論

本研究構(gòu)建的面向計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式及其實(shí)施流程，將學(xué)生解決問(wèn)題的思維“定向”為計(jì)算思維的過(guò)程。研究通過(guò)計(jì)算思維量表、程序流程圖評(píng)價(jià)和基于作品文本的分析，證明其在高中生計(jì)算思維培養(yǎng)和提升上有效。

（二）實(shí)踐建議

1. 準(zhǔn)確把握計(jì)算思維的內(nèi)涵設(shè)計(jì)開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目?jī)?nèi)容

計(jì)算思維培養(yǎng)要求學(xué)生能夠結(jié)合自己的生活、學(xué)習(xí)實(shí)際，運(yùn)用計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題，完成作品，得出結(jié)論。因此，以培養(yǎng)計(jì)算思維為目標(biāo)，就是要強(qiáng)調(diào)以通過(guò)計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決為主線，以驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題推動(dòng)項(xiàng)目，利用計(jì)算思維的全過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和解決問(wèn)題的能力。在開(kāi)源硬件課程項(xiàng)目?jī)?nèi)容的選擇上，要對(duì)計(jì)算思維解決問(wèn)題的思維過(guò)程有科學(xué)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。注重從高中生身邊真實(shí)的設(shè)備、裝置出發(fā)，提煉驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，通過(guò)真實(shí)的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生深入思考。融入計(jì)算思維的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題要能夠讓學(xué)生在驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的思考與解決過(guò)程中，逐漸認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)和方法的重要性，主動(dòng)去嘗試使用這些知識(shí)和方法來(lái)解決問(wèn)題，從而在完成項(xiàng)目、求解問(wèn)題的過(guò)程中獲得相關(guān)知識(shí)，提升計(jì)算思維，提高問(wèn)題解決的能力。

2. 依據(jù)計(jì)算思維過(guò)程設(shè)計(jì)開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)

作為利用計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)或方法解決問(wèn)題的思維過(guò)程，計(jì)算思維解決問(wèn)題的過(guò)程是定向的，而非隨意的。因此，在開(kāi)展面向計(jì)算思維的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，需要依據(jù)計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決的過(guò)程，通過(guò)問(wèn)題聚焦、問(wèn)題確定、問(wèn)題抽象、算法設(shè)計(jì)、驗(yàn)證測(cè)試和歸納遷移六個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展相應(yīng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)和教師活動(dòng)設(shè)計(jì)，定向幫助學(xué)生在利用計(jì)算思維解決問(wèn)題中實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)。

3. 重視學(xué)習(xí)支架在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的作用

如前文所述，學(xué)生解決問(wèn)題的思維存在隨意性，而計(jì)算思維卻是定向的，因此，也需要通過(guò)學(xué)習(xí)支架幫助學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)開(kāi)展學(xué)習(xí)，變問(wèn)題解決的隨意性為定向性。依據(jù)計(jì)算思維解決問(wèn)題的過(guò)程設(shè)定問(wèn)題鏈，通過(guò)回答問(wèn)題，支持學(xué)生依據(jù)計(jì)算思維解決問(wèn)題的過(guò)程由思維隨意性變?yōu)槎ㄏ蛐?。研究建議：首先，將問(wèn)題聚集、問(wèn)題確定、問(wèn)題抽象、算法設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為問(wèn)題，編制學(xué)習(xí)任務(wù)單，形成學(xué)習(xí)支架，支持學(xué)生分解問(wèn)題、抽象問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法，引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目問(wèn)題的解決，以培養(yǎng)和提升計(jì)算思維。其次，算法設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)習(xí)者而言是難點(diǎn)，如何將數(shù)據(jù)間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為算法往往制約著學(xué)生的項(xiàng)目推進(jìn)，因此，需要如流程圖這樣的思維可視化工具作為支架反映學(xué)生的設(shè)計(jì)思想，幫助學(xué)生整理思維、設(shè)計(jì)算法。同時(shí)，算法設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤或缺陷也都會(huì)反映在流程圖中，教師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并通過(guò)示范講解、學(xué)生展示糾錯(cuò)等方法專門給予指導(dǎo)。最后，還需要針對(duì)不同的傳感器、執(zhí)行器的工作原理、程序調(diào)用提供學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)，更好地將其應(yīng)用在自己的問(wèn)題解決方案中。

[參考文獻(xiàn)]

[1] WING J M. Computational thinking[J]. Communications of the ACM，2006，49（3），33-36.

[2] 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3] 解月光，楊鑫，付海東.高中學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的描述與分級(jí)[J].中國(guó)電化教育，2017（5）：8-14.

[4] REPENNING A， WEBB D C， IOANNIDOU A. Scalable game design and the development of a check list for getting computational thinking into public schools[C]//Proceedings of the 41st ACM Technical Symposium on Computer Science Education. New York： ACM， 2010.

[5] GROVER S， PEA R. Computational thinking in K-12： a review of the state of the field[J]. Educational researcher， 2013， 42（1）：38-43.

[6] AAMIR F， MARY M C， ROBERT M. "Scratch"-ing computational thinking with Arduino： a meta-analysis[J]. Thinking skills and creativity， 38.

[7] 劉佳偉.基于計(jì)算思維的PBL教學(xué)模式在小學(xué)Scratch課程中的應(yīng)用研究[D].成都：四川師范大學(xué)，2018.

[8] 王云，郭義翔.基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的計(jì)算思維培養(yǎng)模式研究[J].教學(xué)與管理，2020（21）：115-118.

[9] 丁世強(qiáng)，王平升，趙可云，閻昭斐，楊鑫.面向計(jì)算思維能力發(fā)展的項(xiàng)目式教學(xué)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2020，30（9）：49-55.

[10] 馬志強(qiáng)，劉亞琴.從項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與配對(duì)編程到跨學(xué)科綜合設(shè)計(jì)——基于2006—2019年國(guó)際K-12計(jì)算思維研究的元分析[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2019，37（5）：75-84.

[11] THOMAS J W. Project-based learning： overview[M]. Novato， CA： Buck Institute for Education， 1998.

[12] 張文蘭，張思琦，林君芬，吳瓊，陳淑蘭.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于課程重構(gòu)理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究[J].電化教育研究，2016，37（2）：38-45，53.

[13] 胡舟濤.英語(yǔ)項(xiàng)目式教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].教育探索，2008（2）：70-71.

[14] ISTE and CSTA. Operational definition of computational thinking for K-12 education[EB/OL].（2014-09-11）[2021-10-23]. http：//www.iste.org/docs/ct-documents/computational-thinking-operational-definition-flyer.pdf？sfvrsn=2.

[15] 張學(xué)軍，郭夢(mèng)婷，李華.高中信息技術(shù)課程蘊(yùn)含的計(jì)算思維分析[J].電化教育研究，2015，36（8）：80-86，107.

[16] 郁曉華，王美玲.流程圖支持下的計(jì)算思維培養(yǎng)實(shí)踐研究[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2019（9）：83-91.

[17] MARCOS R， JESUS M， ROBLES G. Combining assessment tools for a comprehensive evaluation of computational thinking interventions[M]//KONG S C， ABELSON H. Computational thinking education. Singapore： Springer，2019：79-98.

Research on Project-based Learning of Information Technology Curriculum for Cultivating Senior High School Students' Computational Thinking

SU Qing1，? ZHANG Wenlan2，? WANG Hai3，? LI Hongbin3

（1.School of Educational Technology， Northwest Normal University， Lanzhou Gansu 730070;

2.School of Education， Shaanxi Normal University， Xi'an Shaanxi 710062;

3.Lanzhou No.51 High School， Lanzhou Gansu 730000）

[Abstract] The new senior high school information technology curriculum standards lists computational thinking as a core literacy of information technology subjects， and its cultivation in curriculum teaching has become an urgent problem to be solved. Centering on the cultivation of computational thinking， this paper combines the theories， methods and elements of project-based learning with the problem-solving process of computational thinking， and establishes a project-based learning model for computational thinking from three aspects： project design， project implementation and project evaluation. And a specific implementation process of six links is proposed， namely， problem focusing， problem identification， problem abstraction， algorithm design， verification testing and induction migration. Through the quasi-experimental research， this paper proves that it can effectively cultivate and improve the computational thinking of senior high school students in the selective compulsory course of information technology "Open Source Hardware Project Making" by using quantitative and qualitative evaluation methods.

[Keywords] Computational Thinking; Project-based Learning; Open Source Hardware; Learning Mode

基金項(xiàng)目：2021年中國(guó)教育科學(xué)研究院STEM教育2029行動(dòng)計(jì)劃專項(xiàng)課題“STEM視角下推動(dòng)普通高中育人方式改革的實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：2020STEM118）;甘肅省教育廳2022年青年博士基金項(xiàng)目“面向計(jì)算思維培養(yǎng)的中小學(xué)信息技術(shù)課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2022QB-039）