面向高中生计算思维培养的信息技术课程项目式学习研究

宿庆　张文兰　王海　李红斌

[摘   要] 新的高中信息技术课程标准将计算思维列为信息技术学科核心素养，在课程教学中予以实现成为亟须解决的问题。文章围绕计算思维的培养这一议题，将项目式学习的理论、方法、要素与计算思维的问题解决过程相结合，从项目设计、项目实施和项目评价三个环节建立面向计算思维的项目式学习模式，并提出了问题聚焦、问题确定、问题抽象、算法设计、验证测试、归纳迁移六个环节的具体实施流程。经过准实验研究，利用量化与质性相结合的评价方式，证明计算思维在高中信息技术选择性必修课程“开源硬件项目制作”中能够得到有效培养。

[关键词] 计算思维; 项目式学习; 开源硬件; 学习模式

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 宿庆（1989—），男，山东平度人。讲师，博士，主要从事中小学STEM教育、信息技术课程教学与项目式学习研究。E-mail：suqing8909@nwnu.edu.cn。张文兰为通讯作者，E-mail：wenlan19@163.com。

一、引   言

诚如周以真教授所言，随着人工智能、大数据等新兴信息技术对生活、学习产生的影响日益深远，计算思维已成为每个人都需要学习和运用的态度和技能[1]。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》将计算思维列为高中信息技术课程的核心素养之一[2]，从思维的视角阐述了信息技术学科的培养目标。计算思维培养效果的优劣，影响着学科核心素养落地效果的优劣[3]。

国外对学生计算思维的培养秉承“低门槛、高产出”的原则，认为计算丰富的环境以及有效的计算思维培养工具往往具备脚手架的功能，便于传播分享，具备系统化和可持续性[4]。因此，诸如Agentsheets、Agentcubes这样的基于网络的仿真创造工具以及LEGO、WeDo、Arduino等开源硬件和计算机模块被大量应用在计算思维的培养上[5]。大量研究证明，基于Arduino开源硬件项目开发制作的课程内容在培养学生计算思维能力上具有较好的促进作用[6]。

作为一种指向学生高阶思维能力培养的教学模式，项目式学习近年来得到了学者的普遍关注，同样也在计算思维的培养中有了一定的研究经验。学者在小学阶段Scratch编程课[7]、虚拟机器人课程[8]、“二分查找”[9]等课程中构建、实践基于计算思维的项目式学习模式，结果表明，研究构建的项目式学习模式对发展学生的计算思维能力效果显著，能有效促进义务教育阶段学生计算思维的提高[10]。

虽然已有研究对计算思维的培养展开了一定的实践，但在高中阶段将Arduino等开源硬件引入计算思维培养的研究较缺乏。在选择性必修课程“开源硬件项目制作”中面向计算思维的培养探索构建基于Arduino开源硬件的实践模式，这是国内信息技术课程教学研究亟待解决的问题。基于此，本研究在Arduino开源硬件课程中构建项目式学习模式及实施流程，以期为高中阶段开展面向计算思维培养的课程教学提供参考。

二、面向计算思维培养的高中信息技术

项目式学习模式构建

计算思维的养成不止于信息技术学科知识的获取，更重要的是通过信息技术课程的学习了解工具背后的学科思想，使学生产生认知的变化。作为解决问题的思维过程，应以问题解决为目的，引导学生在运用信息技术解决问题的过程中获得真实的经验，培养计算思维。项目式学习的中心是学生通过项目接触、学习学科的核心概念[11]。如果项目式学习不能涉及学科的核心知识，而仅仅针对学科拓展内容设计研究项目，则只能视为一种综合实践活动，不能实现项目式学习与学科概念、知识与思维的整合。张文兰教授认为，依托课程重构理念对学科知识进行项目式转化非常重要，可以更好地促进项目式学习在国家核心课程中的应用和推广[12]。项目式学习的内容来自真实生活情境中开放的、非良构的问题，强调学生在问题的识别和解决过程中习得知识、培养能力、提升思维，这与计算思维强调通过问题识别、分解、抽象并利用计算机或有关工具解决问题的思维过程是一致的。同时，项目式学习强调通过情境创设引发学生兴趣、通过学习活动融入知识传授、通过学习成果评估学习效果，这些都与培养计算思维中所强调的问题情境、问题解决活动和问题解决的成果相一致，因此，项目式学习的过程要素与计算思维的过程要素具有较高的契合度。本研究以信息技术学科数据、算法、信息系统、信息社会四个学科核心概念为切入点，结合已有研究并考虑项目式学习情境、内容、活动、结果的构成要素，构建如图1所示的面向计算思维培养的开源硬件课程项目式学习模式。

（一）项目设计

项目设计是项目式学习实施的基础和保障，是在信息技术课程标准和学科概念的基础上形成对课程内容的项目式重构。项目设计包括确定项目主题、明确项目目标、设计驱动性问题、规划项目活动四个环节。

1. 确定项目主题

项目主题的确定作为项目设计的起点，重点在于将想法转化为挑战、将学科概念渗透到项目中。信息技术课程承担着让学生适应技术发展、体验新技术的责任，因此，信息技术课程需要以一定的形式向学生传递技术发展过程以及利用技术解决真实生活问题的过程，引导学生关注技术，不断发展学生使用信息技术解决问题的能力。本研究从信息技术学科概念、计算思维的水平、开源硬件的特点和学生的能力确定项目学科结构和知识点结构，进而确定项目主题，通过引导学生使用信息技术工具、计算思维解决问题，帮助学生成为灵活的技术应用者和计算思维的理解者。

真实的项目强调面向事件、面向问题，强调学科核心概念联系现实世界或亲身经历的“真实”。本研究认为，项目主题的确定一方面可从开源硬件实例、生活中的信息技术设备出发，分析其在解决实际问题中包含的學科核心概念，根据课程标准的具体要求，形成可迁移的项目主题;另一方面，可从学科核心概念出发，分析其应用域，结合真实情境进行项目式组合，进而确定项目主题，最终形成若干个面向计算思维培养的开源硬件项目库。

2. 明确项目目标

项目式学习的目标不仅包括对学科知识、内容的习得，还包括具体技能和思维习惯的养成。依据项目主题，面向计算思维培养的项目式学习目标包括项目中蕴含的学科核心概念以及在利用信息技术工具解决问题的过程中计算思维水平达到的层次。在项目式学习目标的制定上，要基于四个学科概念，即明确学科能力和看待问题的观念、明晰学习的重难点、遵循课程标准对学生计算思维发展水平上的要求、明确对学生学习成果的描述，从而明确开源硬件课程的目标。

3. 设计驱动性问题

驱动性问题是由教师或学生围绕真实事件和真实问题预先设计的情境性、挑战性和有意义的问题，是引导整个项目过程的关键。在项目式学习过程中，一个好的驱动问题能够保持学生的学习兴趣。学生可以围绕项目式学习过程中的驱动性问题进行深入思考，完成真实且具有挑战性的任务，最终实现习得学科知识以及提升高阶思维能力等项目式学习目标。信息技术课程特别是开源硬件课程需要与生活情境紧密相连，驱动性问题应从确定的项目主题出发，紧扣开源硬件课程的知识点和学习目标，充分考虑各学科核心概念的应用域，构建其与生活的联系，从生活问题出发设计具有开放性、有一定难度的、密切联系学生生活情境且符合学生特征的驱动性问题（任务），可以是常见设备的模仿制作或改进创新，也可以提出生活中的全新问题。

4. 规划项目活动

规划项目活动主要包括通过情境构建帮助学生理解驱动性问题、通过活动设计实现计算思维培养、通过工具设计支持学生学习活动。

（1）情境构建

知识源于客观世界又作用于客观世界，在与客观世界的相互作用中才能体现知识的本质。学生在情境中的互动可以促进知识的形成和发展。同时，情境中的学习也能更好地激发学生的学习动机，增加学生的学习投入，提升学生的学习能力。作为强调在真实情境中开展学习的模式，项目式学习将学科内容通过项目活动的形式予以呈现，学生在丰富的资源支持下通过合作、探究、发展、创新，最终实现对学科知识的学习和相关能力的提升[13]。在开源硬件课程的设计中，需要构建尽可能真实的情境，将开源硬件置身于真实的应用场景中，引导学生分析现实情境中的问题，运用所学知识解决现实情境中的问题。

（2）活动设计

对项目问题进行分解，有利于学生分配合适的时间，同时，也有利于对项目进行阶段性的评价，促进项目更好的完成。项目活动是由驱动性问题引领的、结合学习目标的、具备一定探究性和挑战性的学习任务。开源硬件课程的项目式学习活动设计应该建立在个体使用计算思维方法形成并完成问题解决方案的过程基础上，围绕利用开源硬件开展项目设计的一般流程展开，帮助学生在真实问题的项目中，通过抽象分析输入、输出装置的数据类型、结构及相互关系，设计算法和编写程序，实现开源硬件课程项目作品的自动化执行，最终实现对项目驱动性问题的解决。

（3）工具设计

工具设计部分主要是为学生提供完成任务所需的必备工具，可以分为：①开源硬件开发所需的软硬件工具，主要包括支持学生完成项目制作所需的各类硬件芯片、传感器、执行器以及与之配套的连接线等硬件工具，支持其进行算法设计、程序编写、编译上传的软件平台;②支架工具，主要包括帮助学生进行问题分解、问题抽象、算法设计、调试优化、反思提升等学习活动的“策略型支架”和介绍相关传感器、执行器工作原理、接线原则、调用方式的“资源型支架”。支架的设计应依据学生的特征，兼顾科学性与通俗性、严谨性与实用性的要求，针对学生解决问题过程中可能出现的问题及设备应用、程序编写中的重难点提供支持。

（二）项目实施

项目实施阶段是项目式学习的核心，本研究的项目实施阶段以美国国际教育技术协会（ISTE）和计算机科学教师协会（CSTA）提出的计算思维操作性定义[14]中的实现问题解决为目标，设计学习流程和师生活动，将学生思维“定向”到用计算思维实现项目问题解决的过程，实现对学生计算思维的培养。

研究结合项目式学习的情境、内容、活动、结果四个构成要素，以及项目式学习的基本过程和方法、计算思维的操作性定义、开源硬件课程项目式学习的特点，构建了如图2所示的面向计算思维培养的高中信息技术项目式学习实施流程。

1. 问题聚焦

对于开源硬件课程项目式学习而言，教师是项目的发起者和组织者，项目的主题也往往是由教师经学科核心概念与真实情境的双向路径形成的。在问题聚焦环节，教师通过创设情境，提出非良构、开放性的项目驱动性问题，引导学生聚焦项目关注的核心问题。学生通过教师创设的情境，感知项目，明确驱动性问题的要求，在对项目情境和驱动性问题进行分析后，提出多样的问题解决方案。

2. 问题确定

在問题确定环节，教师通过对项目的原理进行分析并提供指导，帮助学生对项目进行问题分解，明确其中的工作原理，让学生能够使用自己的语言描述原理和运行过程，为问题抽象奠定基础。在本阶段，需要引导学生分析不同问题解决方案的工作原理、难易程度，结合开源硬件设备的实际情况，确定最佳的问题解决方案。

3. 问题抽象

抽象是将真实问题转化为能够使用开源硬件、软件程序解决问题的关键，是对问题的具体原理在传感器、执行器、数据及其关系上的抽象。在这个环节上，教师通过为学生提供资源开展支架教学，帮助学生在理解项目工作原理的基础上选择设备，分析数据，明确设备、数据间的关系，将项目问题抽象为能够使用开源硬件、算法程序解决的具体问题。

4. 算法设计

算法是计算思维实现自动化的关键，是将抽象的问题转化为程序语言自动运行的关键环节。计算思维的本质是计算机化、程序化了的问题解决过程，包括利用计算机等工具辅助解决问题、进行逻辑组织和数据分析以及通过算法支持实现自动求解等步骤[15]。在算法设计环节，教师为学生提供帮助，指导学生依据抽象问题进行算法设计，开展实践创作，完成作品。

5. 验证测试

识别和修复错误是运用计算思维解决问题的一个重要部分。在问题抽象和算法设计之后，需要对解决方案进行调试和检测。在验证测试环节，教师组织汇报、综合点评，要求学生将程序上传验证，并开展测试，对出现的错误通过同伴讨论或在教师的指导下进行修改、完善。

6. 归纳迁移

计算思维的归纳迁移主要是指概括问题解决方案并将其应用于解决其他问题。归纳迁移环节，学生在教师的引导下对项目问题的解决过程进行总结反思、拓展提升，同时对已完成的项目进行分析，总结解决问题的方法，将其归纳、总结、迁移、推广到类似的、广泛的问题求解中，培养学生理解开源硬件等信息技术工具在不同情境中解决问题的一般思路。

（三）项目评价

项目评价主要包括对成果的评价和对学习效果的评价。项目式学习强调将作品作为学习完成后的一个明确的输出成果。項目作品的完成应能体现项目式学习的目标，体现学生在知识、技能和思维上的发展。项目式学习中，学生通过问题解决活动，所获得的不仅仅是知识，还有如何应用知识和技能的方法与策略，这就需要对学生表现出的高阶思维能力作出评价。因此，在开源硬件课程项目式学习中不宜采用传统的纸笔测试，而应该构建面向学生表现和思维能力的评价体系。

三、计算思维效果测量工具

研究将计算思维的培养作为研究的重点，需要关注学生计算思维的发展变化。关注学生思维发展方式的变化过程，观察与分析思维外显行为的过程，即评价计算思维的过程。本研究在参考已有研究的基础上构建计算思维量表（Scale），测评学生在项目式学习前后计算思维的变化。同时，研究针对学生利用计算思维解决问题的过程性数据开展流程图评价（Flow Chart）和文本分析（Text Analysis），通过S-F-T评价体系，形成量化和质性相结合的评价方式。

（一）计算思维量表

研究选择Mustafa等开发的涵盖42个题项的计算思维量表。用该量表对785名高中生进行测试，证明了该量表对高中生计算思维测量有效。

（二）流程图评价

研究将学生在完成项目过程中绘制的程序流程图作为计算思维“发声”的指标之一，并参考郁晓华等的研究[16]对学生表现出的计算思维水平进行评价。针对程序流程图的评价主要从完整性、合理性和创新性三个维度进行，见表1。采取两名授课教师分别评价，在确定评分尺度一致性后，对打分求取平均值。经计算，本研究流程图的评分标准区分度为0.646，具有较好的区分度。

（三）作品文本分析

本研究围绕学生完成项目过程中的学案、程序设计文件和基于作品的访谈（Artifact-based Interviews），对学生利用开源硬件解决问题过程中体现的计算思维展开分析。学生在学案中主要记录其对问题的抽象、分解，对数据及其关系的分析，对项目的迭代、优化、迁移等内容。程序设计文件是学生在完成项目中编写的程序，是对学生问题解决过程中使用到的程序元素的集中体现。基于作品的访谈针对项目作品展开，包括对项目作品是如何创作的简述、在完成项目作品中遇到的问题及如何解决的、完成项目作品时对重难点的攻破、对项目作品的迭代优化、对项目结果成败的测试等。

MARCOS R等学者指出，计算思维量表这样的评价工具在对计算思维解决问题中的思维过程的评价上存在不足，同时研究还指出不同类型的评价工具关联性较少，在教育实践中建议综合应用[17]。研究中使用计算思维量表对学生计算思维能力在学习前后的变化进行客观的评价，同时结合学生完成项目过程中的学案、程序设计文件和基于作品的访谈收集过程数据进行分析。通过提取细节信息和关键词，分析和评估学生在计算思维问题解决过程中的变化，对量表的定量评价进行补充，从过程和细节的角度评价学生在参与课程学习后计算思维的表现。

四、面向计算思维培养的高中信息技术

项目式学习模式效果检验

（一）实验对象

准实验研究于2020—2021学年第一学期的10月至12月开展，选择兰州市某省级示范性高中2020级高一年级一班作为实验班，三班作为对照班。准实验研究使用计算思维量表对学生进行前测（见表2），结果显示，在问题解决等五个维度上，数据均呈现方差齐性（sig>0.05），实验班、对照班在计算思维量表的五个维度上均不存在显著性差异，属于同质样本。

（二）实验设计

开源硬件课程项目式学习课程共计7周，每周两课时，共计14课时。课程内容上，实验班和对照班在设计上基本保持使用的传感器、执行器、程序模块的一致性。实验班采用研究构建的项目式学习模式及实施流程;对照班采用常见的学习模式，通过提出问题、示范演示、知识讲解、自主编写、交流展示等环节开展教学。

（三）实验数据与分析

1. 基于计算思维量表（Scale）的学习效果检验

对实验班和对照班计算思维量表的数据使用SPSS 25进行独立样本t检验（见表3），结果表明，实验班学生在计算思维量表的五个维度上均产生统计学意义上的变化，其中，在批判性思维上，实验班学生与对照班学生相比出现较高水平的显著性差异;在问题解决、算法思维两个维度上，实验班学生与对照班学生相比出现了显著性差异;在合作学习、创造性思维两个维度上，实验班学生与对照班学生相比也出现了一定程度上的显著性差异。

2. 基于程序流程图（Flow Chart）的学习效果检验

为揭示实验班学生在参与开源硬件课程项目式学习后在程序流程图评分上的变化，研究对实验班学生程序流程图评分进行分析，得到如图3所示的结果。

研究表明，实验班学生在利用程序流程图外显、表达自己计算思维上的表现呈逐渐提升趋势。同时对实验前后的程序流程图得分进行配对样本t检验，得出p=0.010（p<0.01），结果表明，实验班学生在程序流程图绘制评分的提升上有显著的统计学差异。

同时，对照班和实验班学生程序流程图评分的独立样本t检验表明，样本呈现方差齐性，且显著性p=0.000（p<0.001），说明经过不同的教学模式，对照班和实验班的学生在程序流程图上的表现出现显著性差异，说明项目式学习在培养学生利用程序流程图表达计算思维上具有显著的效果。

为了进一步了解实验班学生经过开源硬件课程项目式学习后，在程序流程图绘制上的变化，研究选取部分学生在学习过程中绘制的程序流程图，分析学习前后的变化。在对学生绘制的流程图的分析中发现，学生在学习之后绘制的程序流程图其完整性、合理性逐渐向好，说明学生通过课程的学习，利用计算思维解决问题的思路日渐清晰。同时，学生绘制的程序流程图中有红笔修改的痕迹，这是在程序上传调试的过程中学生就出现的问题对思路不断修正和优化的痕迹，体现了学生随着程序编写和测试任务的推进，对问题解决思路的不断修正和优化的思维过程。

3. 基于項目作品文本分析的学习效果检验

基于项目作品的文本分析将实验班在完成课程最后一个项目——“智能家居台灯”形成的学案、程序和对其的访谈文本作为数据来源。从学生的学案中，研究发现针对项目主题，实验班学生围绕项目主题，不同组学生能够聚焦不同的问题[如ZL（女）、LJX（女）两位学生组成的小组聚焦显示温度和遥控控制灯光;CWH（男）、ZQ（男）两位学生组成的小组聚焦逐渐亮度调节、LCD温度显示和音乐播放]。研究将实验班形成的23个学案文稿录入Nvivo 11中，并从问题的识别分解和抽象、数据分析、设备选择、算法设计几个维度进行编码分析。研究发现，实验班的学生在完成课程项目式学习后，能够从各自聚焦的问题出发，明确各功能的工作原理，对问题进行识别和分解，并能够用自己的语言正确描述台灯的基本功能，也能够根据“智能”这一主题为作品添加包括远程开关、声音控制、亮度控制、温度提示及备忘录提示等功能，用自己所学实现智能化的问题解决。在数据分析、设备选择和算法设计阶段，实验班的学生针对聚焦、识别和分解的具体问题和工作原理，进行数据分析，选择合适的传感器和执行器，甚至利用学案学习使用新的元器件和程序。实验班的学生在问题确定和问题抽象的基础上，能够根据解决问题中需要的传感器、执行器以及相关数据，以问题解决为目的，准确描述输入数据、输出数据之间的关系，为流程图设计和程序的编写奠定基础（如学生RGY和JJC为解决智能家用台灯通过声音控制开关问题，将数据之间的关系描述为“选用声音传感器，设定一定的值，声音大小超过该值时灯亮，反之灯灭”）。

在对实验班学生编写程序的分析中，可以看出在经历了问题聚焦、问题确定、问题抽象、算法设计后，学生均可以正确地选择程序模块以及相关逻辑运算模块，正确编写程序。同时，结合对学生学案和访谈数据的分析，实验班学生能够从作品能否解决驱动性问题、是否符合日常生活经验或常见状态、能否稳定运行等维度评估项目成功与否。学生也会通过添加一些硬件让作品更加实用、功能更加丰富或能够在新场景下拓展应用，以实现项目作品的优化迁移。实验班学生同时表示，项目式学习使自己形成了用程序眼光看待身边问题的计算观念。

五、研究结论及实践建议

（一）研究结论

本研究构建的面向计算思维培养的项目式学习模式及其实施流程，将学生解决问题的思维“定向”为计算思维的过程。研究通过计算思维量表、程序流程图评价和基于作品文本的分析，证明其在高中生计算思维培养和提升上有效。

（二）实践建议

1. 准确把握计算思维的内涵设计开源硬件课程项目内容

计算思维培养要求学生能够结合自己的生活、学习实际，运用计算机相关知识解决问题，完成作品，得出结论。因此，以培养计算思维为目标，就是要强调以通过计算思维实现问题解决为主线，以驱动性问题推动项目，利用计算思维的全过程培养学生的问题意识和解决问题的能力。在开源硬件课程项目内容的选择上，要对计算思维解决问题的思维过程有科学准确的认识。注重从高中生身边真实的设备、装置出发，提炼驱动性问题，通过真实的问题，引发学生深入思考。融入计算思维的驱动性问题要能够让学生在驱动性问题的思考与解决过程中，逐渐认识到计算机相关知识和方法的重要性，主动去尝试使用这些知识和方法来解决问题，从而在完成项目、求解问题的过程中获得相关知识，提升计算思维，提高问题解决的能力。

2. 依据计算思维过程设计开展项目式学习活动

作为利用计算机相关知识或方法解决问题的思维过程，计算思维解决问题的过程是定向的，而非随意的。因此，在开展面向计算思维的项目式学习活动时，需要依据计算思维实现问题解决的过程，通过问题聚焦、问题确定、问题抽象、算法设计、验证测试和归纳迁移六个环节开展相应的项目式学习活动设计和教师活动设计，定向帮助学生在利用计算思维解决问题中实现对计算思维的培养。

3. 重视学习支架在项目式学习中的作用

如前文所述，学生解决问题的思维存在随意性，而计算思维却是定向的，因此，也需要通过学习支架帮助学生根据项目式学习环节开展学习，变问题解决的随意性为定向性。依据计算思维解决问题的过程设定问题链，通过回答问题，支持学生依据计算思维解决问题的过程由思维随意性变为定向性。研究建议：首先，将问题聚集、问题确定、问题抽象、算法设计等环节转化为问题，编制学习任务单，形成学习支架，支持学生分解问题、抽象问题、设计算法，引导学生完成项目问题的解决，以培养和提升计算思维。其次，算法设计对于学习者而言是难点，如何将数据间的关系转化为算法往往制约着学生的项目推进，因此，需要如流程图这样的思维可视化工具作为支架反映学生的设计思想，帮助学生整理思维、设计算法。同时，算法设计的错误或缺陷也都会反映在流程图中，教师可以及时发现并通过示范讲解、学生展示纠错等方法专门给予指导。最后，还需要针对不同的传感器、执行器的工作原理、程序调用提供学习支架，帮助学生更好地掌握相关知识，更好地将其应用在自己的问题解决方案中。

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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

基金项目：2021年中国教育科学研究院STEM教育2029行动计划专项课题“STEM视角下推动普通高中育人方式改革的实践研究”（课题编号：2020STEM118）;甘肃省教育厅2022年青年博士基金项目“面向计算思维培养的中小学信息技術课程项目式学习研究”（项目编号：2022QB-039）