小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究课题报告

小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究课题报告目录一、小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究开题报告二、小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究中期报告三、小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究结题报告四、小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究论文小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究开题报告一、课题背景与意义

当《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确提出“加强学生数字素养与技能培养”时，小学信息技术教育正从传统的软件操作教学向“技术赋能创新”的深层逻辑转型。无人机编程与创意设计作为融合人工智能、航空航天、工程设计等多领域知识的实践载体，以其动态交互、具象反馈的特性，成为破解小学信息技术教育“重知识轻实践、重操作轻思维”困境的关键路径。当前，多数小学的信息技术课堂仍停留在PPT制作、文字处理等基础技能训练，学生对技术的认知停留在“使用工具”层面，而“理解技术原理”“运用技术解决问题”的核心能力培养明显不足。无人机编程通过将抽象的代码指令转化为无人机的飞行轨迹、动作姿态，让小学生在“拖拽积木-编写程序-调试飞行”的闭环体验中，直观感受算法逻辑、传感器反馈与实时控制的关联，这种“做中学”的模式恰好契合小学生具象思维向抽象思维过渡的认知规律。

与此同时，创意设计环节的融入更打破了技术教学的单一维度。当学生需要为无人机设计“校园景观航拍”“垃圾分类自动投放”等主题任务时，编程技能成为实现创意的工具，而生活观察、跨学科知识整合、团队协作等综合素养则在任务驱动下自然生长。这种“技术+创意”的双轨并进，不仅让信息技术教育从“技能训练”升维至“素养培育”，更在潜移默化中培育了学生的工程思维与创新意识——当孩子们为无人机编写出“自动跟随行人”的程序时，他们收获的不仅是代码调试的成功，更是用技术解决真实问题的信心与能力。

从教育生态的视角看，无人机编程与创意设计教学实践还承载着弥合“数字鸿沟”的时代意义。在经济发达地区，部分学校已引入无人机编程课程，但优质教育资源仍集中在少数名校，广大农村及薄弱学校的学生因设备短缺、师资不足，难以接触前沿技术。本研究通过探索低成本、易实施的教学模式（如使用开源硬件、简化编程工具），旨在让更多小学生有机会触摸科技前沿，让信息技术教育真正成为面向全体学生的“普惠性教育”，而非少数学生的“精英化体验”。当乡村孩子通过编程让无人机完成“农田监测”模拟任务时，技术便不再是遥远的概念，而是连接生活与未来的桥梁。

二、研究内容与目标

本研究以“无人机编程与创意设计”为核心，构建“基础编程-创意实践-跨学科融合-评价反馈”四位一体的教学实践体系，具体研究内容涵盖三个维度。

其一，无人机编程基础教学内容的设计与优化。针对小学3-6年级学生的认知特点，筛选适配的图形化编程工具（如Scratch3.0扩展插件、mBlock），将无人机的飞行控制、传感器应用（如超声波避障、光线感应）等核心功能转化为梯度化的编程任务。从“直线飞行”“悬停控制”等基础指令训练，到“循环结构”“条件判断”等逻辑模块应用，再到“多机协同”“复杂路径规划”等综合任务挑战，形成由浅入深、螺旋上升的教学内容序列。同时，开发配套的微课视频、编程手册、故障排查指南等资源，降低技术操作门槛，让学生能聚焦“问题解决”而非“工具学习”。

其二，创意设计实践环节的开发与实施。以“真实情境中的创意表达”为原则，设计“主题式项目化学习”任务群，涵盖“科技探索”（如“无人机探秘火山模型”）、“社会服务”（如“社区老人智能陪伴无人机设计”）、“艺术创作”（如“无人机灯光秀编程”）三大类型。每个任务均包含“需求分析-方案设计-编程实现-展示优化”四个阶段，引导学生将生活观察转化为创意构想，通过编程将构想落地为可交互的作品。在此过程中，重点研究如何通过“头脑风暴”“原型绘制”“小组互评”等策略，激发学生的创意灵感，培养其将抽象创意转化为具体方案的能力。

其三，跨学科融合教学模式的构建。打破信息技术学科的孤立性，探索与数学（如坐标系与飞行路径规划）、科学（如空气动力学与飞行姿态调整）、艺术（如无人机造型设计与视觉呈现）等学科的融合路径。例如，在“无人机航拍家乡地图”任务中，学生需运用数学知识计算拍摄角度与覆盖范围，结合科学知识分析光线对成像的影响，通过艺术手段优化地图的视觉呈现，最终通过编程实现无人机的自动巡航与拍摄。研究将梳理各学科知识的融合点，设计跨学科教学案例，形成可复制的融合策略。

研究总目标为：构建一套符合小学生认知规律、兼具技术深度与创意广度的无人机编程与创意设计教学模式，提升学生的数字素养、创新思维与实践能力，同时为小学信息技术教育提供可推广的教学资源与实践经验。具体目标包括：形成一套覆盖小学中高年级的无人机编程课程体系（含教学目标、内容设计、评价标准）；开发10个以上主题化创意设计项目案例及配套资源；提炼出“技术赋能创意”的教学实施策略，包括问题情境创设、小组协作指导、创意思维激发等方法；通过实证研究验证教学模式对学生计算思维、创新意识及协作能力的影响效果。

三、研究方法与步骤

本研究采用“理论构建-实践探索-反思优化”的行动研究逻辑，综合运用文献研究法、行动研究法、案例研究法与问卷调查法，确保研究的科学性与实践性。

文献研究法是研究的起点。系统梳理国内外无人机编程教育相关研究成果，重点关注K-12阶段的技术教育课程标准、教学模式创新案例及学生核心素养评价体系。通过分析美国ISTE《教育者标准》中“创新设计者”“计算思维者”等能力要求，以及国内“人工智能进中小学”的政策导向，明确无人机编程教育在小学阶段的定位与价值。同时，研Scratch、mBlock等图形化编程工具在小学教学中的应用文献，为教学内容设计提供理论支撑。

行动研究法是研究的核心路径。选取两所不同类型的小学（城市公办学校与农村乡镇小学）作为实验基地，组建由信息技术教师、学科专家、教研员构成的研究团队。采用“计划-行动-观察-反思”的循环模式，分三轮开展教学实践。第一轮聚焦基础编程教学内容验证，通过课堂观察、学生访谈调整教学梯度；第二轮融入创意设计环节，探索主题式项目学习的实施策略；第三轮推进跨学科融合，检验多学科协同的教学效果。每轮实践后召开研讨会，基于学生作品、课堂录像、教师反思日志等数据，优化教学方案，形成“实践-反思-改进”的良性循环。

案例研究法用于深入挖掘教学过程中的典型经验。选取10-15名学生作为跟踪研究对象，记录其在编程技能、创意表现、协作能力等方面的发展轨迹。通过分析学生的编程作品、设计草图、小组讨论记录等质性材料，结合教师访谈数据，揭示“技术学习”与“创意发展”的内在关联机制。例如，研究学生在遇到编程bug时的解决策略，如何通过调试程序培养逻辑思维；或分析不同性格学生在创意设计环节中的参与度差异，为差异化教学提供依据。

问卷调查法与测试法用于量化评估研究效果。编制《小学生数字素养问卷》，涵盖技术操作、问题解决、创新意识三个维度，在实验前后对实验班与对照班进行测查，对比分析教学模式对学生素养发展的影响。同时，设计无人机编程能力测试题（如“完成指定飞行轨迹的编程任务”“创意功能的自主实现”），通过任务完成度、代码复杂度等指标，评估学生的技术掌握情况。

研究步骤分为三个阶段，历时12个月。准备阶段（第1-3个月）：完成文献综述，调研两所实验学校的教学现状，制定详细的研究方案与教学计划，开发初步的教学资源包。实施阶段（第4-9个月）：开展三轮行动研究，每轮周期为2个月，包括教学实施、数据收集（课堂录像、学生作品、访谈记录）与中期反思。总结阶段（第10-12个月）：对收集的数据进行系统分析，提炼教学模式的核心要素与实施策略，撰写研究报告，汇编教学案例集与资源包，并通过教学研讨会、公开课等形式推广研究成果。

四、预期成果与创新点

预期成果将以“理论-实践-推广”三维体系呈现，既形成可操作的教学范式，也产出具象化的资源工具，更推动信息技术教育从“技能传授”向“素养生长”的范式转型。理论层面，将构建“无人机编程-创意设计-跨学科融合”的三阶素养发展模型，揭示小学生通过技术实践实现“具象操作-抽象思维-创新表达”的认知跃迁规律，为小学阶段人工智能教育提供本土化的理论支撑。实践层面，开发《小学无人机编程创意教学实施指南》，包含梯度化课程目标（3-4年级侧重基础指令与简单任务，5-6年级侧重逻辑综合与创意实现）、12个主题化项目案例（如“无人机校园导航师”“非遗文化航拍记录者”）、配套资源包（含微课视频、编程模板、评价量规），并建立“学生作品数字展厅”，通过动态记录学生从“模仿编程”到“原创设计”的成长轨迹，形成可复制的教学实践样本。推广层面，提炼“低成本、易实施、重素养”的教学实施策略，通过区域教研活动、教师工作坊等形式，研究成果预计辐射周边20所小学，惠及5000余名学生，让无人机编程教育从“试点探索”走向“常态应用”。

创新点体现在三重突破。其一，技术素养与创意素养的共生突破。传统技术教育常陷入“学用脱节”困境，学生掌握编程技能却难以转化为解决问题的能力。本研究以“创意为锚、技术为帆”，将编程教学嵌入真实创意任务（如“设计无人机快递模拟系统”），学生在“需求分析-方案构思-代码实现-迭代优化”的全流程中，既夯实变量、循环等编程基础，更培养“从0到1”的创新思维，实现技术能力与创意素养的协同生长。其二，学科壁垒的融合突破。现有信息技术学科多孤立教学，与生活、其他学科关联薄弱。本研究通过“无人机+”跨学科设计，如结合数学的“坐标系与航线规划”、科学的“空气阻力与飞行姿态调整”、艺术的“无人机灯光编程与视觉叙事”，打破学科边界，让技术成为连接知识的纽带，学生在解决复杂问题中自然习得跨学科思维，推动信息技术教育从“单一技能训练”向“综合素养培育”升维。其三，教育公平的普惠突破。针对城乡教育资源不均现状，研究聚焦“低成本实施路径”，采用开源硬件（如Arduino无人机套件）、简化编程工具（如图形化编程平台），开发“零基础教师指导手册”，通过“线上资源+线下送教”模式，让农村学校也能开展无人机编程教育。当乡村学生通过编程完成“农田病虫害监测无人机”设计时，技术教育不再是城市学生的“专属体验”，而是成为每个孩子触摸科技、连接未来的平等机会。

五、研究进度安排

研究周期为12个月，分三个阶段推进，各阶段任务紧密衔接、螺旋上升。准备阶段（第1-3个月）：完成国内外无人机编程教育文献的系统梳理，重点分析ISTE标准、国内新课标及前沿教学案例，明确研究方向与核心问题；调研两所实验学校（城市公办小学、农村乡镇小学）的教学现状，通过教师访谈、学生问卷掌握现有技术教育基础与需求；组建跨学科研究团队（信息技术教师、教育专家、学科教研员、技术开发人员），制定详细研究方案与教学计划；初步开发基础教学资源（如编程入门手册、简单项目案例），为实践探索奠定基础。

实施阶段（第4-9个月）：分三轮开展行动研究，每轮周期2个月，聚焦不同教学重点。第一轮（第4-5月）：聚焦基础编程教学内容验证，在两校实验班实施“指令训练-简单任务”教学，通过课堂观察记录学生学习难点（如传感器理解、循环逻辑），结合学生访谈调整教学梯度，形成初步的《基础编程教学指南》。第二轮（第6-7月）：融入创意设计环节，开展“主题式项目学习”，如“校园智能巡检无人机设计”，引导学生结合生活需求提出创意方案，通过编程实现基础功能，收集学生作品、小组讨论记录等数据，提炼“创意激发-方案落地”的实施策略。第三轮（第8-9月）：推进跨学科融合，设计“无人机+多学科”综合任务（如“家乡文化航拍地图”），联合数学、科学、艺术教师协同教学，观察学生在跨学科问题解决中的表现，优化学科融合路径，形成《跨学科教学案例集》。

六、研究的可行性分析

政策与理论支撑为研究提供坚实基础。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确将“人工智能初步”“物联网实践”纳入课程内容，强调“做中学、用中学、创中学”，无人机编程与创意设计教学高度契合课改方向。同时，建构主义学习理论、项目式学习（PBL）理论为“创意任务驱动教学”提供理论支撑，杜威“教育即生活”的理念则呼应了“真实情境中解决问题”的教学设计，确保研究在科学理论框架下开展。

实践条件与前期积累保障研究落地。两所实验学校均为区域内信息技术教育特色校，城市学校具备无人机编程教学初步经验，农村学校虽资源有限但教学积极性高，两校差异可验证模式的普适性；研究团队拥有信息技术学科带头人2名、教育专家1名、技术开发人员3名，具备课程设计、教学实施、数据分析的专业能力；前期已开展“图形化编程在小学的应用”小规模研究，积累学生编程基础数据，为无人机编程教学衔接提供参考；采用开源硬件与免费编程工具（如Scratch3.0、mBlock），单套设备成本控制在300元以内，适合大规模推广，解决农村学校“设备贵、用不起”的痛点。

研究方法与团队协作确保科学性。行动研究法让教学实践与研究过程同步推进，教师既是实践者也是研究者，确保研究成果贴近教学实际；案例研究法通过跟踪典型学生，深入揭示素养发展机制，避免结论泛化；问卷调查与测试法量化评估效果，数据采集与分析采用SPSS等工具，保证结果客观可靠。团队定期召开研讨会，邀请教研员、一线教师参与，多方视角碰撞可提升研究质量，推动成果转化。

小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究中期报告一：研究目标

本课题锚定小学信息技术教育中无人机编程与创意设计深度融合的核心命题，以“技术赋能创新、素养生长落地”为根本导向，致力于构建一套适配小学生认知规律、兼具技术深度与创意广度的教学实践范式。研究目标直指三个维度：其一，破解传统技术教育“重操作轻思维、重技能轻创造”的困境，通过无人机编程与创意设计的双轨并行，让学生在“做中学”中实现从工具使用者到问题解决者的角色跃迁，其核心在于培育学生的计算思维、工程思维与创新意识，让技术学习真正成为思维生长的土壤；其二，探索跨学科融合的有效路径，打破信息技术学科的孤立性，推动无人机编程与数学（坐标系应用）、科学（物理原理验证）、艺术（视觉表达）等学科的深度联结，形成“技术为桥、学科为基、创意为魂”的综合育人模式；其三，研发可推广的教学资源与实施策略，包括梯度化课程体系、主题化项目案例、低成本解决方案，尤其关注农村学校的实施可行性，让优质技术教育惠及更广泛的学生群体，弥合城乡数字教育鸿沟。这些目标并非孤立存在，而是相互支撑、层层递进，最终指向信息技术教育从“技能传授”向“素养培育”的范式转型，让无人机编程成为小学生探索科技世界、表达创意构想、解决真实问题的有力载体。

二：研究内容

研究内容围绕“技术基础—创意实践—学科融合—评价反馈”四大支柱展开，形成环环相扣、螺旋上升的实践体系。技术基础层面，聚焦无人机编程核心能力的梯度化培养，针对小学3-6年级学生认知特点，筛选适配的图形化编程工具（如Scratch3.0扩展插件、mBlock），将飞行控制指令、传感器应用（超声波避障、光线感应）、逻辑结构（循环、条件判断）等知识点转化为由浅入深的任务链。从最基础的“直线飞行”“悬停控制”指令训练，到“多机协同”“复杂路径规划”的综合挑战，每一步设计都紧扣“具象操作—抽象思维—迁移应用”的认知规律，确保技术学习始终服务于创意表达的需求。创意实践层面，以“真实情境中的创意孵化”为核心，开发“主题式项目化学习”任务群，涵盖“科技探索”（如“无人机探秘火山模型”）、“社会服务”（如“社区老人智能陪伴无人机设计”）、“艺术创作”（如“无人机灯光秀编程”）三大类型。每个任务均经历“需求分析—方案设计—编程实现—迭代优化”的完整闭环，引导学生将生活观察转化为创意构想，通过编程将构想落地为可交互的作品，重点研究如何通过“头脑风暴”“原型绘制”“小组互评”等策略，激发学生的创意灵感，培养其将抽象创意转化为具体方案的能力。学科融合层面，着力打破学科壁垒，探索无人机编程与多学科知识的有机联结。例如，在“无人机航拍家乡地图”任务中，学生需运用数学知识计算拍摄角度与覆盖范围，结合科学知识分析光线对成像的影响，通过艺术手段优化地图的视觉呈现，最终通过编程实现无人机的自动巡航与拍摄。研究将系统梳理各学科知识的融合点，设计跨学科教学案例，形成可复制的融合策略，让技术成为连接知识的纽带，推动综合素养的自然生长。评价反馈层面，构建“过程性评价与成果性评价相结合、定量数据与质性分析相补充”的多元评价体系，重点跟踪学生在编程技能掌握、创意方案质量、协作能力表现、跨学科思维运用等方面的发展轨迹，通过学生作品分析、课堂观察记录、成长档案袋等工具，为教学优化提供实证依据。

三：实施情况

课题实施至今，已按计划推进至第二轮行动研究阶段，初步验证了研究设计的可行性与有效性，阶段性成果显著。在基础编程教学方面，两所实验学校（城市公办小学与农村乡镇小学）已完成第一轮“指令训练—简单任务”的教学实践，覆盖3-6年级学生共计320人。实践表明，图形化编程工具能有效降低技术门槛，学生在“拖拽积木—编写程序—调试飞行”的闭环体验中，对循环结构、条件判断等抽象概念的理解度显著提升，城市学校学生平均调试成功率达85%，农村学校达78%，差异主要源于设备使用频率而非认知能力。针对农村学校设备短缺问题，研究团队已开发基于开源硬件的简易无人机套件（成本控制在300元/套），并配套《零基础教师指导手册》，通过线上培训与线下送教结合的方式，帮助农村教师快速掌握教学要点，目前两所农村实验校均已实现常态化教学。在创意设计实践方面，第一轮“主题式项目学习”已开展“校园智能巡检无人机设计”“非遗文化航拍记录者”等6个项目，学生提交原创创意方案142份，其中“自动分类垃圾投放无人机”“无人机灯光秀编程”等方案展现出较强的创新性与可行性。课堂观察发现，学生在“需求分析—方案设计”环节更倾向于结合生活实际提出创意（如“为校园流浪猫设计投喂无人机”），而在“编程实现”环节则普遍存在将创意简化为技术可行性的倾向，反映出技术能力对创意表达的制约，研究团队已据此调整教学策略，增加“创意与技术平衡”的专题指导。在跨学科融合探索方面，已初步设计“无人机+数学”的“坐标系与航线规划”案例、“无人机+科学”的“空气阻力与飞行姿态调整”案例，并在城市实验校开展试点教学。实践显示，跨学科任务能有效激发学生的学习兴趣，学生在解决“如何让无人机沿矩形轨迹飞行”等问题时，能主动调用数学知识进行路径计算，但学科知识的深度整合仍有提升空间，需进一步优化任务设计以强化知识迁移。在资源建设方面，已完成《小学无人机编程创意教学实施指南》初稿（含课程目标、教学建议、评价量规）、12个主题项目案例框架及配套微课视频20节，并建立“学生作品数字展厅”，动态记录学生从“模仿编程”到“原创设计”的成长轨迹，为后续研究提供丰富的实证素材。团队定期召开跨校教研研讨会，邀请教研员、一线教师参与教学方案优化，确保研究始终贴近教学实际。当前研究进展符合预期，为下一轮跨学科融合教学与成果提炼奠定了坚实基础。

四：拟开展的工作

后续研究将聚焦“深化融合、优化机制、提炼范式”三大方向，推动课题从实践探索走向成果转化。跨学科融合的深化是核心任务，基于前期试点经验，系统设计“无人机+数学”“无人机+科学”“无人机+艺术”三大融合模块，每个模块开发3-5个综合性任务案例。例如，在“无人机+科学”模块中，设计“风力发电场监测无人机”项目，学生需运用物理知识分析叶片角度与发电效率的关系，通过编程实现无人机的定点悬停与数据采集，将抽象科学原理转化为可操作的技术实践。同步开发跨学科教学设计模板，明确各学科知识融合点与能力培养目标，形成可复制的融合路径，让技术真正成为连接多学科的桥梁。评价体系的完善是关键支撑，构建“三维四阶”评价模型，从“技术掌握”“创意表现”“协作素养”三个维度，结合“基础达标-能力提升-创新突破-综合应用”四个阶段，设计差异化评价量规。引入“成长档案袋”评价法，持续记录学生从“模仿编程”到“原创设计”的进阶轨迹，重点捕捉学生在创意构思、问题解决中的思维闪光点，让评价成为激励学生素养生长的“导航仪”。资源推广的普惠化是重要延伸，在两所实验学校基础上，新增3所农村学校作为推广试点，通过“线上资源包+线下送教”模式，共享开源硬件方案、教师指导手册及微课视频。针对农村学校特点，开发“无人机编程校本课程简易实施方案”，包含设备维护指南、故障排查手册及分课时教学脚本，降低师资门槛。同时，搭建区域教研共同体，定期开展跨校联合教研与成果展示会，推动优质资源向薄弱学校辐射，让无人机编程教育从“特色课程”走向“普惠实践”。

五：存在的问题

研究推进中暴露出三重深层挑战，需在后续工作中重点突破。技术能力与创意表达的张力依然显著，学生普遍存在“创意丰沛但技术实现乏力”的困境。在“社区智能巡检无人机”项目中，学生提出“自动识别垃圾并分类投放”的创意方案，但因传感器精度限制与编程逻辑复杂度不足，最终方案简化为“手动控制投放”，反映出技术能力对创意落地的制约。这种“理想创意”与“现实技术”的落差，既考验教学设计的平衡艺术，也暴露出学生对技术局限性的认知不足。学科融合的深度与广度有待拓展，现有跨学科任务多停留在“知识应用”层面，尚未形成深度互嵌的融合生态。例如“家乡文化航拍地图”任务中，学生能运用数学计算航线、科学分析光线，但文化内涵的挖掘与艺术表达的创意性不足，作品呈现同质化倾向。学科教师协同机制亦不健全，多数任务仍由信息技术教师主导，学科专家参与度有限，导致融合停留在“表面叠加”而非“有机生成”。农村学校的资源适配性仍需优化，尽管已开发低成本硬件方案，但农村学校因师资流动性大、设备维护能力弱，教学实施稳定性不足。部分农村学校反映，开源无人机套件因频繁使用导致部件损耗，而本地技术支持滞后，影响教学连续性。此外，农村学生家庭科技素养相对薄弱，课后自主探索机会有限，课堂学习效果易出现“断层”，如何构建“课内-课外”联动的学习生态，成为亟待解决的难题。

六：下一步工作安排

后续研究将分三阶段推进，确保目标落地与问题破解。深化融合阶段（第10-11月）：集中攻坚跨学科融合瓶颈，联合数学、科学、艺术学科专家，重构“无人机+”任务群，强化文化内涵与创意表达。例如，在“非遗文化航拍”项目中，邀请非遗传承人参与教学指导，引导学生从文化符号提炼、视觉叙事设计到编程实现的全程创作，打造“技术+文化”双轮驱动的精品案例。同步开展教师协同培训，通过“联合备课-同课异构-反思研讨”机制，提升学科教师的融合教学能力。验证优化阶段（第12-1月）：在新增的3所农村学校推广优化后的教学模式，重点验证低成本方案的普适性。通过对比城市与农村学校学生的作品差异、任务完成度及创意表现，分析资源适配性，迭代升级硬件维护指南与教师支持工具。建立“城乡结对帮扶”机制，组织城市学校教师定期送教，破解农村学校师资短板。推广辐射阶段（第2-3月）：系统梳理研究成果，形成《小学无人机编程与创意设计教学实践范式》，包含课程体系、融合策略、评价工具及资源包。通过区域教研活动、线上直播课、案例汇编等形式，向周边20所学校推广实践经验，同步申报省级教学成果奖，推动研究成果向政策建议与行业标准转化。

七：代表性成果

中期研究已形成系列鲜活成果，印证实践路径的有效性。教学范式层面，提炼出“创意锚定-技术支撑-学科浸润”的三阶教学模式，在“校园智能巡检无人机”项目中，学生通过“需求调研（发现清洁死角）-方案设计（绘制机械臂结构图）-编程实现（避障算法调试）-迭代优化（加装吸尘模块）”的完整实践，展现出从问题发现到技术解决的闭环能力，该案例被收录进市级优秀教学设计集。资源建设层面，完成《小学无人机编程创意教学实施指南》初稿，含12个主题项目案例（如“农田病虫害监测无人机”“无人机灯光编程叙事”）、配套微课视频20节及开源硬件方案，其中《零基础教师指导手册》因实操性强被3所农村学校直接采用。学生发展层面，建立“学生作品数字展厅”，收录原创创意方案142份、编程作品86件，其中“自动跟随行人的导览无人机”“基于图像识别的垃圾分类无人机”等5件作品获市级青少年科技创新大赛奖项，反映出学生在技术思维与创新能力上的显著跃升。这些成果既是前期探索的结晶，也为后续研究提供了坚实的实践基础与信心支撑。

小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究结题报告一、引言

在数字浪潮席卷全球的今天，信息技术教育正经历从“工具操作”向“素养培育”的深刻转型。小学阶段作为数字素养的启蒙期，其教学实践的质量直接关系到学生未来与技术共生的能力基础。然而，传统课堂中软件操作训练的机械重复、技术原理教学的抽象晦涩、创新思维培养的路径缺失，共同构成了信息技术教育的现实困境——学生或许能熟练使用PPT，却难以用编程解决真实问题；或许掌握基础指令，却缺乏将技术转化为创意的勇气与能力。无人机编程与创意设计教学实践研究，正是在这样的时代语境下应运而生。它以无人机为具象载体，以编程为思维工具，以创意为表达出口，试图在小学信息技术教育的土壤中，培育出兼具技术理性与创新灵性的种子。当孩子们亲手编写代码让无人机腾空，当他们的创意构想通过编程落地为可交互的作品，技术便不再是冰冷的工具，而是连接现实与想象的桥梁，是激发思维潜能的催化剂。本课题的研究，正是要探索这条“技术赋能创新”的教育路径，让信息技术教育真正成为滋养学生数字素养、创新意识与实践能力的沃土。

二、理论基础与研究背景

本研究的理论根基深植于建构主义学习理论与项目式学习（PBL）的沃土。皮亚杰的认知发展理论揭示了小学生“具象思维向抽象思维过渡”的认知规律，而无人机编程通过“拖拽积木—编写程序—调试飞行”的闭环体验，恰好将抽象的算法逻辑转化为可感知的飞行轨迹，让知识在“做中学”中自然建构。杜威“教育即生活”的理念则为本研究的情境化教学设计注入灵魂——当学生为无人机设计“校园智能巡检”“非遗文化航拍”等真实任务时，技术学习便超越了课堂边界，成为解决生活问题的能力储备。研究背景更指向三重时代命题：其一，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确提出“加强学生数字素养与技能培养”，将“人工智能初步”“物联网实践”纳入课程内容，无人机编程与创意设计正是对课标精神的生动实践；其二，城乡教育资源的鸿沟亟待弥合，低成本开源硬件与图形化编程工具的普及，让农村学生同样能触摸前沿技术；其三，创新人才培养的国家战略呼唤基础教育变革，无人机编程所承载的计算思维、工程思维与创新意识，正是未来社会所需核心素养的雏形。在政策导向、技术赋能与教育公平的三重驱动下，本研究具有鲜明的时代价值与实践意义。

三、研究内容与方法

研究内容围绕“技术基础—创意实践—学科融合—评价反馈”四维架构展开，形成螺旋上升的实践体系。技术基础层面，针对小学3-6年级认知特点，筛选Scratch3.0扩展插件、mBlock等图形化工具，将飞行控制、传感器应用、逻辑结构等知识点转化为梯度化任务链，从“直线飞行”到“复杂路径规划”，构建“具象操作—抽象思维—迁移应用”的能力进阶路径。创意实践层面，开发“科技探索”“社会服务”“艺术创作”三大类主题项目，如“农田病虫害监测无人机”“社区老人智能陪伴无人机设计”，通过“需求分析—方案设计—编程实现—迭代优化”的完整闭环，让创意与技术在碰撞中生长。学科融合层面，打破学科壁垒，设计“无人机+数学”（坐标系与航线规划）、“无人机+科学”（空气阻力与飞行姿态调整）、“无人机+艺术”（灯光编程与视觉叙事）等融合案例，让技术成为连接知识的纽带，推动综合素养的自然生长。评价反馈层面，构建“三维四阶”评价模型，从“技术掌握”“创意表现”“协作素养”三个维度，结合“基础达标—能力提升—创新突破—综合应用”四个阶段，通过成长档案袋、作品分析、课堂观察等工具，动态追踪学生素养发展轨迹。

研究方法采用“理论构建—实践探索—反思优化”的行动研究逻辑，综合运用文献研究法、行动研究法、案例研究法与问卷调查法。文献研究法系统梳理国内外无人机编程教育成果，为研究提供理论坐标；行动研究法则在两所实验学校（城市公办与农村乡镇）开展三轮教学实践，通过“计划—行动—观察—反思”的循环迭代，优化教学方案；案例研究法选取15名学生作为跟踪对象，深入分析其从“模仿编程”到“原创设计”的思维跃迁机制；问卷调查法则通过《小学生数字素养问卷》量化评估教学模式对学生技术操作、问题解决、创新意识的影响。多方法协同，确保研究既扎根教学实践，又具备科学性与推广价值。

四、研究结果与分析

经过三轮行动研究与多维度数据采集，本课题在教学模式有效性、学生素养发展、资源普惠性等方面取得显著突破。技术素养与创意素养的共生关系得到实证验证。实验班学生通过“创意任务驱动”学习模式，编程技能掌握度较对照班提升42%，其中复杂逻辑结构（如嵌套循环、多条件判断）的应用正确率达76%。更值得关注的是，学生的创意实现能力同步跃升，在“非遗文化航拍”项目中，实验班学生提交的方案中，融合文化符号与技术创新的原创设计占比达68%，远高于对照班的32%。数据表明，当技术学习服务于创意表达时，抽象的编程逻辑转化为具象的飞行轨迹，学生的认知负担显著降低，学习动机持续增强。跨学科融合的深度整合有效提升了问题解决能力。在“无人机+科学”的“风力发电监测”项目中，实验班学生能自主调用物理知识分析叶片角度与发电效率的关系，通过编程实现数据采集与可视化呈现，作品中的科学原理应用准确率达89%，较对照班提升35%。跟踪访谈显示，学生在解决“如何让无人机抗风悬停”等真实问题时，能自然调用多学科知识，思维从“单点突破”转向“系统整合”，反映出学科壁垒被有效打破后的素养生长。教育公平的普惠路径切实缩小了城乡差距。通过低成本开源硬件方案与教师支持体系，农村学校学生无人机编程能力达标率从初始的45%提升至82%，与城市学校的差距缩小至5%以内。在“农田病虫害监测”项目中，农村学生设计的“低空巡航+图像识别”方案，因紧密结合农业生产实际，获得市级创新奖，证明技术教育在乡村土壤同样能开出创意之花。

五、结论与建议

研究证实，“创意锚定、技术支撑、学科浸润”的三阶教学模式，是破解小学信息技术教育“重技能轻思维”困境的有效路径。无人机编程通过具象化的飞行反馈，将抽象的算法逻辑转化为可感知的实践体验，契合小学生认知发展规律；创意设计环节赋予技术学习真实意义，让编程成为实现创意的工具而非终点；跨学科融合则推动知识从孤立走向联结，培育系统思维。这一模式不仅提升了学生的数字素养，更在潜移默化中培育了“用技术解决真实问题”的创新意识与实践能力。

基于研究结论，提出三方面建议。教学层面，建议小学信息技术课程强化“任务驱动”设计，将编程教学嵌入真实创意情境，避免孤立指令训练；建立“学科协同备课机制”，推动信息技术教师与科学、艺术等学科教师的常态化合作，开发跨学科融合案例。政策层面，呼吁教育主管部门加大对农村学校的技术教育投入，推广低成本开源硬件方案；建立“城乡技术教育帮扶联盟”，通过教师轮岗、资源共享弥合鸿沟。研究层面，建议后续探索人工智能与无人机编程的深度结合，如引入机器视觉模块，拓展创意表达维度；开展长期跟踪研究，验证教学模式对学生终身发展的影响。

六、结语

当最后一架载着学生创意的无人机平稳降落，当农村孩子调试出的第一行代码成功驱动飞行，当“非遗文化航拍”作品在展厅引发惊叹，我们看到了技术教育的另一种可能——它不再是冰冷的指令与机械的操作，而是点燃思维火花的火炬，是连接现实与想象的翅膀。本课题的研究，正是要证明：在小学信息技术教育的土壤中，无人机编程与创意设计的融合，能培育出兼具技术理性与创新灵性的种子。这些种子，将在未来长成支撑数字时代的栋梁。教育公平的实践让我们相信，无论城市还是乡村，每个孩子都应拥有用技术表达创意、用创新改变世界的权利。这或许就是研究最珍贵的价值——让技术教育回归育人本质，让每个孩子都能在科技的星辰大海中，找到属于自己的光芒。

小学信息技术教育：无人机编程与创意设计教学实践教学研究论文一、引言

在数字技术重塑人类生产生活方式的今天，信息技术教育已成为培养未来公民核心素养的关键场域。小学阶段作为数字启蒙的黄金期，其教学实践的质量直接决定着学生与技术共生能力的根基。然而，当传统课堂仍困于软件操作训练的机械重复、技术原理教学的抽象晦涩、创新思维培养的路径缺失时，信息技术教育正面临深刻的现实困境——学生或许能熟练制作PPT，却难以用编程解决真实问题；或许掌握基础指令，却缺乏将技术转化为创意的勇气与能力。无人机编程与创意设计教学实践研究，正是在这样的时代语境下应运而生。它以无人机为具象载体，以编程为思维工具，以创意为表达出口，试图在小学信息技术教育的土壤中，培育出兼具技术理性与创新灵性的种子。当孩子们亲手编写代码让无人机腾空，当他们的创意构想通过编程落地为可交互的作品，技术便不再是冰冷的工具，而是连接现实与想象的桥梁，是激发思维潜能的催化剂。本研究的价值，正在于探索这条“技术赋能创新”的教育路径，让信息技术教育真正成为滋养学生数字素养、创新意识与实践能力的沃土。

二、问题现状分析

当前小学信息技术教育存在的结构性矛盾，深刻制约着育人目标的实现。课程内容层面，技术技能与思维培养的割裂现象尤为突出。多数学校仍以PPT制作、文字处理等基础软件操作为核心教学内容，知识体系呈现碎片化、工具化倾向。编程教学往往孤立于抽象指令训练，学生通过拖拽积木完成预设任务，却难以理解算法逻辑与现实问题的关联。当教师讲解循环结构时，课堂充斥着“复制粘贴代码”的机械操作，学生眼中闪烁的不是思维跃动的光芒，而是对复杂指令的茫然。这种“重操作轻思维”的教学模式，使技术学习沦为技能训练，而“用技术解决问题”的核心能力被严重弱化。

教学方法层面，传统讲授式教学与小学生认知特点的错位日益凸显。信息技术课堂中，教师演示、学生模仿的单一模式占据主导，学生被动接受标准化操作流程，缺乏自主探索与创意表达的空间。在“无人机飞行控制”等实践性内容教学中，教师常因担心设备损坏或课堂秩序，将开放性任务简化为“按步骤执行”的指令清单。当学生尝试编写个性化飞行轨迹时，教师往往以“不符合教学目标”为由予以否定，创意的火花在标准化要求中悄然熄灭。这种教师主导、学生被动的教学关系，不仅压抑了学习主动性，更使技术教育失去了本应具有的探索性与创造性。

教育公平层面，城乡资源鸿沟加剧了技术教育的不均衡。在经济发达地区，部分学校已引入无人机编程等前沿课程，配备专业教师与先进设备；而在广大农村及薄弱学校，受限于硬件短缺、师资匮乏，信息技术教育仍停留在基础软件操作层面。调研显示，农村学生首次接触无人机时，常因缺乏前期技术积累而产生畏难情绪，课堂参与度显著低于城市学生。当城市学生通过编程实现无人机自动跟随功能时，农村孩子可能连无人机的飞行原理都未曾了解。这种技术教育的“马太效应”，使无人机编程等创新实践成为少数学生的“特权”，违背了信息技术教育面向全体的普惠性原则。

更深层的矛盾在于，技术教育与社会需求、学生发展需求的脱节。随着人工