《游戏化与项目式融合：小学信息课计算思维培养的实践研究》开题报告

《游戏化与项目式融合：小学信息课计算思维培养的实践研究》开题报告

一、研究背景与意义

1.1 研究背景

政策导向：2022年义务教育信息科技新课标提出“数据、算法、网络、信息处理、人工智能”六大逻辑主线，强调计算思维培养。

现实问题：当前小学信息课存在“重软件操作、轻思维训练”“教学内容与生活脱节”“学生兴趣不足”等问题。

技术赋能：图形化编程工具（Scratch、Mind+）、教育机器人等为游戏化教学提供支持。

1.2 研究意义

学科价值：探索符合儿童认知规律的教学模式，落实“做中学”理念；

社会价值：通过项目式学习（PBL）联结真实生活问题（如垃圾分类、校园安全），培养数字时代小公民素养。

二、国内外研究现状

2.1 国内研究

游戏化教学：已有“编程闯关”“虚拟徽章”等实践，但多局限于单课时设计，缺乏长周期项目；

计算思维评价：多数研究采用“作品完成度”单一指标，忽视思维过程观察。

2.2 国外研究

国际经验：英国“Barefoot Computing”项目通过生活化案例培养抽象思维；美国CSTA提出K-12计算思维发展路径。

技术工具：Scratch全球社区、Code.org低龄化课程体系值得借鉴。

2.3 研究空白

游戏化与项目式学习的深度结合策略；

面向小学中低年级的计算思维评价量表开发。

三、研究内容与方法

3.1 研究内容

课程设计：开发“三级进阶”主题项目包

初级：Scratch动画故事（理解序列与循环）

中级：校园物联网小助手（传感器与条件判断）

高级：AI垃圾分类系统（简易机器学习模型）

游戏化机制：

角色扮演：学生化身“数字小侦探”解决任务

积分体系：代码正确率兑换“算力星”，团队竞赛

评价工具：设计《小学生计算思维观察量表》（含逻辑性、分解能力、调试耐心等维度）

3.2 研究方法

行动研究法：在XX小学3-4年级开展两轮教学实践（每轮6周）；

个案追踪法：选取高/中/低水平学生各3名，记录思维发展过程；

数据分析法：通过课堂录像编码分析、作品集与问卷对比效果。

四、创新点

模式创新：提出“游戏化情境导入—项目式任务驱动—反思性评价闭环”教学模型；

内容创新：开发“生活化+本土化”案例库（如用编程模拟西湖游船调度）；

工具创新：设计可视化思维评价雷达图，辅助教师动态监测学生发展。

五、预期成果

资源成果：

《小学信息课游戏化项目案例集》（含教案、课件、微课）

学生作品集（数字故事、智能硬件原型）

理论成果：

论文《小学信息课“玩中学”模式构建——以计算思维培养为例》

《小学生计算思维水平评价指南》（教师手册）

辐射影响：与区域教师发展中心合作推广，形成2-3节区级公开课范例。

六、研究进度计划

阶段 时间 任务

准备阶段 2024.3-6 文献研究、基线调研、案例设计

第一轮实践 2024.9-12 三年级试点教学、数据收集

优化阶段 2025.1-2 调整游戏机制与评价工具

第二轮实践 2025.3-6 四年级扩大实验、成果提炼

总结阶段 2025.7-8 撰写报告、资源包数字化

七、参考文献

教育部《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》

王旭，《Scratch与小学生计算思维培养》

Wing J M. Computational Thinking and Thinking About Computing

芬兰《小学编程教育国家课程指南》

八、研究可行性分析

硬件保障：实验学校配备机房、开源硬件（micro:bit）、智能终端；

团队支持：课题组成员含市信息技术教研员、校骨干教师；

前期基础：已积累“Scratch古诗动画”等校本课程案例。