《基于计算思维培养的初中Python项目式学习实践研究》开题报告

《基于计算思维培养的初中Python项目式学习实践研究》开题报告

一、选题背景与意义

政策导向

2022年新课标将"计算思维"列为信息技术学科核心素养

《新一代人工智能发展规划》要求初中阶段开展Python等现代编程语言教学

教学现状

当前编程教学存在三大痛点：

✓　知识碎片化（60%教师采用孤立案例教学，XX省2023年调研）

✓　学生畏难情绪（八年级Python学习放弃率达41%）

✓　与现实脱节（78%学生认为"编程无用"，同源调查）

研究价值

理论层面：构建"项目-思维"双螺旋培养模型

实践层面：开发本土化PBL课程资源包

二、研究问题与目标

核心问题：如何通过真实项目情境，将计算思维（分解、抽象、算法、调试）培养融入Python编程教学？

三维目标：

认知维度：掌握循环结构、函数等核心语法

思维维度：培养系统化问题解决能力

情感维度：激发技术造福社会的责任感

三、研究设计

项目框架

|　项目层级　|　案例示例　|　计算思维要素　|

|----------|-------------------------|-----------------------|

|　基础项目　|　教室灯光智能控制系统　|　模式识别+条件判断　|

|　进阶项目　|　校园垃圾分类数据分析　|　数据抽象+可视化　|

|　开放项目　|　学生食堂人流优化方案　|　系统建模+算法设计　|

混合研究方法

量化分析：前后测对比（使用Bebras计算思维测试题）

质性研究：分析200份学生项目文档的思维演进轨迹

特色工具

开发"思维可视化脚手架"：

✓　问题分解树状图

✓　算法流程图模板

✓　调试日志记录表

四、实施流程

三阶六环教学模式：

准备阶段（2周）

校园问题调研　→　项目选题论证

实施阶段（8周）

思维建模　→　编程实现　→　迭代优化

延伸阶段（持续）

成果展示　→　社区推广应用

典型课例：

《为校长设计会议室预约系统》

分解：区分用户角色（教师/行政人员）

抽象：提取预约核心字段（时间/人数/设备）

算法：设计冲突检测机制

调试：处理边界条件（节假日特殊规则）

五、创新亮点

内容创新：首创"智慧校园"主题项目群（含12个可扩展子项目）

工具创新：开发Python代码自动分析系统，实时追踪思维发展

评价创新：采用"过程性雷达图+作品答辩"双轨制评价

六、预期成果

出版《初中Python项目式学习指导手册》（附赠教学资源包）

建设校级"计算思维成长案例库"（含优秀学生作品视频）

形成"信息技术+劳动技术"跨学科整合方案

七、研究计划

阶段ﻩ时间ﻩ里程碑事件

1期ﻩ2024.9-12ﻩ完成基础项目开发与试点

2期ﻩ2025.3-6ﻩ开展对比实验研究

3期ﻩ2025.9-12ﻩ成果辐射至3所联盟学校

风险应对：

学生基础差异：设计弹性任务卡（基础版/挑战版）

硬件限制：使用国产开源Mind+编程平台

八、参考文献

教育部《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》

周以真《Computational　Thinking》

王旭卿《面向计算思维的项目学习设计》