2022年4月，教育部正式頒布了《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，這標(biāo)志著信息技術(shù)課程正式走向了信息科技課程。

信息科技課程雖然有了課程體系，但仍然缺乏系統(tǒng)全面的新教學(xué)體系，我們需要探索與新理念、新內(nèi)容相匹配的新教學(xué)方法，才能夠真正落實信息科技新課程所倡導(dǎo)的嶄新理念。

因此，本刊將持續(xù)關(guān)注信息科技課程新教學(xué)，本期關(guān)注的是實驗教學(xué)。

實驗教學(xué)是信息科技課程轉(zhuǎn)型中最值得探索和嘗試的教學(xué)法之一。在本期專題中，我們邀請了眾多一線名師和教研員共同探索信息科技實驗教學(xué)的價值與實施路徑，并給出了具體實踐案例。

01

實驗內(nèi)容分析

本課內(nèi)容選自《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》第二學(xué)段（3～4年級）的“數(shù)據(jù)與編碼”模塊，本模塊針對數(shù)據(jù)這種信息社會中的新型生產(chǎn)要素，強調(diào)數(shù)據(jù)在信息社會中的重要作用，闡明數(shù)據(jù)編碼讓信息得以有效利用的意義，培養(yǎng)學(xué)生利用信息科技解決問題的能力。通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識數(shù)據(jù)在信息社會中的重要作用，掌握數(shù)據(jù)編碼的基礎(chǔ)知識，根據(jù)需要運用不同的編碼對信息進(jìn)行表達(dá)，認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼的價值與意義。

《編碼表示信息》包括在編碼前要設(shè)定規(guī)則，以保證編制的“碼”有一定的組織規(guī)則，在確定編碼規(guī)則后，就可以用數(shù)字、字母或文字進(jìn)行編碼，編碼長度與所包含信息量的關(guān)系是制訂編碼規(guī)則時需要考慮的因素，通過真實情境經(jīng)歷編碼，感受編碼的目的是建立唯一標(biāo)識，使得社會更加有秩序。

02

學(xué)習(xí)對象分析

本課的學(xué)習(xí)者為四年級學(xué)生，在知識儲備上，學(xué)生對數(shù)字編碼僅知道一點表象，生活中沒有認(rèn)真思考研究過，但是通過對第一和第二單元的學(xué)習(xí)，對數(shù)據(jù)的概念有了系統(tǒng)的了解。在操作方法上，學(xué)生平時經(jīng)常用平板，有數(shù)字化學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，并有生活中掃一掃二維碼的使用經(jīng)歷，但是沒有系統(tǒng)思考過背后表現(xiàn)的信息形式。在學(xué)習(xí)興趣上，他們對運動會號碼布編碼和制作二維碼有很大的興趣和學(xué)習(xí)積極性。

根據(jù)四年級學(xué)生的特點，本課以生活中常見的編碼應(yīng)用場景為主線，引導(dǎo)學(xué)生從具體的編碼中提取出關(guān)鍵信息，了解編碼表現(xiàn)形式，以及編碼的目的、編碼的規(guī)則，認(rèn)識到編碼的唯一性可以使社會更有秩序。

03

實驗素養(yǎng)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

通過自主探究、師生交流，知道可以使用數(shù)字、字母、文字、顏色、圖片進(jìn)行編碼來表示信息。

通過對真實案例的分析，認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼的目的，了解編碼長度與所包含信息量之間的關(guān)系，體會編碼在生活中的應(yīng)用。

通過對運動會號碼布進(jìn)行編碼的實驗，掌握編碼的規(guī)則、形式。

2.核心素養(yǎng)指向

信息意識：知道數(shù)據(jù)編碼的目的，理解編碼是保持生活更有秩序的基礎(chǔ)，初步建立唯一標(biāo)識的意識。

計算思維：能將簡單問題拆解，選擇數(shù)字、字母或文字編碼表示信息，有意識地把問題劃分為多個可解決的小問題，通過解決各個小問題，實現(xiàn)整體問題解決。

信息社會責(zé)任：認(rèn)識數(shù)字身份的唯一性，主動保護(hù)個人信息。

數(shù)字化學(xué)習(xí)：利用平板電腦掃描二維碼，生成計算機可處理的數(shù)據(jù)表。

04

實驗重難點及對策

重點：根據(jù)需要選擇使用數(shù)字、字母、文字、顏色、圖片編碼表示信息。解決對策：針對現(xiàn)實生活中的不同場景的編碼應(yīng)用進(jìn)行小組討論，頭腦風(fēng)暴，提取關(guān)鍵信息，得出結(jié)論。

難點：根據(jù)實際應(yīng)用場景的需要對事物進(jìn)行合理的編碼。解決對策：以校園運動會為情境，以體育老師的困惑為問題，小組合作，利用所學(xué)的編碼知識，為參賽運動員進(jìn)行編碼，以實現(xiàn)身份的識別，在實驗中理解編碼的方法與意義。

05

實驗整體思路

本節(jié)課教學(xué)從“趣味活動，編碼沖突引思考——實驗探究，編碼知識能應(yīng)用——拓展思考，編碼目的促理解——總結(jié)反思，編碼意義再延伸”四個環(huán)節(jié)展開，學(xué)生通過分析對比班內(nèi)學(xué)號和全國學(xué)籍號，認(rèn)識到編碼規(guī)則對編碼唯一性的重要作用，了解到編碼長度越長表示的信息量越多。接著讓學(xué)生觀察生活中常見的編碼，認(rèn)識編碼形式的多樣化（字母、漢字、數(shù)字、顏色），通過運動員號碼布的真實任務(wù)幫助學(xué)生對編碼從理解走向應(yīng)用，并讓其真切感受到根據(jù)需要表達(dá)的信息來編碼的重要性，隨后利用二維碼這種典型的圖片編碼的形式啟蒙學(xué)生認(rèn)識計算機識別和管理編碼的便捷性，最后的視頻拓展激發(fā)學(xué)生對計算機領(lǐng)域的編碼產(chǎn)生更濃厚的研究興趣，編碼通過唯一標(biāo)識可以使生活變得更加有秩序。

06

實驗資源

教師的準(zhǔn)備：課件、各色貼紙、磁貼等。

為學(xué)生所做的準(zhǔn)備：水彩筆、海報紙、iPad、二維碼、實驗導(dǎo)學(xué)單等。

07

實驗教學(xué)過程

1.趣味活動，編碼沖突引思考（如表1）

2.實驗探究，編碼知識能應(yīng)用（如表2）

3.拓展思考，編碼目的促理解（如表3）

4.總結(jié)反思，編碼意義再延伸（如表4）

08

實驗設(shè)計與創(chuàng)新點

1.在真實情境中激發(fā)并保持編碼的興趣

本課選擇的實驗情境是學(xué)生在校熟悉的運動會，從傳統(tǒng)運動會號碼布的問題入手，讓學(xué)生能將簡單問題拆解，然后進(jìn)行逐一解決，實驗學(xué)習(xí)的過程有利于學(xué)生遷移到生活中的其他領(lǐng)域，也使其深切感受到編碼在生活應(yīng)用中的便捷性。

2.在初步探究中了解編碼的形式與規(guī)則

生活中隨處可見編碼，但學(xué)生之前并未關(guān)注過這些。通過一個小實驗，讓學(xué)生小組合作，在身份證、車牌、圖書編碼等生活中常見的編碼應(yīng)用中，選擇一類感興趣的編碼實例進(jìn)行觀察和討論，分析這類編碼的表現(xiàn)形式代表的含義等，了解編碼的規(guī)則與目的。

3.在實踐應(yīng)用中理解編碼的原理與意義

為了讓學(xué)生進(jìn)一步理解編碼的原理，感悟編碼的意義，以校園運動會這一學(xué)生非常喜歡的活動為情境，安排了為運動員設(shè)計號碼布的實驗活動。通過對問題進(jìn)行拆解，如選擇數(shù)字、字母、文字或者顏色，制訂合適的編碼規(guī)則，用唯一的標(biāo)識來表示運動員的信息，體現(xiàn)了“科”與“技”并重，用編碼的原理指導(dǎo)具體的實踐應(yīng)用。

4.在問題解決中發(fā)展計算思維

有意識地把問題劃分為多個可解決的小問題，通過解決各個小問題，實現(xiàn)整體問題解決。在小組間分享編碼規(guī)則和表現(xiàn)形式，發(fā)現(xiàn)小組之間制訂得各不相同，并且有些編碼形式導(dǎo)致數(shù)據(jù)指向不唯一從而引發(fā)認(rèn)知沖突，如學(xué)生把比賽項目進(jìn)行編碼（如下圖），導(dǎo)致一位運動員如果參加兩項比賽就會出現(xiàn)兩個編碼，從而導(dǎo)致編碼不唯一，師生討論聚焦到哪些信息需要進(jìn)行編碼的核心問題上，通過學(xué)生的假設(shè)、討論和驗證從而得出符合信息需要的編碼規(guī)則的結(jié)論。

09

教學(xué)反思

1.滿意之處：預(yù)設(shè)實驗沖突，學(xué)生自主驗證得結(jié)論

學(xué)生在遷移學(xué)習(xí)身份證、車牌、圖書編碼等生活中常見的編碼規(guī)則和表現(xiàn)形式后，能夠舉一反三地遷移應(yīng)用到運動員號碼布的編碼上，但是在面對提供的運動會活動方案的詳細(xì)信息時，學(xué)生難以快速且精準(zhǔn)地從中提取出能夠體現(xiàn)唯一標(biāo)識且必要的信息，容易陷入所有信息都進(jìn)行編碼的誤區(qū)，而這恰是本實驗的預(yù)設(shè)之一，讓學(xué)生經(jīng)歷第一次嘗試，然后分享匯報，發(fā)現(xiàn)問題，修改編碼規(guī)則的完整過程，從中再次感知到編碼唯一性的重要性。實驗的結(jié)論是學(xué)生自主假設(shè)、討論、驗證和總結(jié)得出，體現(xiàn)從學(xué)生中來到學(xué)生中去。

2.改進(jìn)之處：體驗不同形式，感受信息傳播效率影響

不同小組間的編碼表現(xiàn)形式存在差異，如在表現(xiàn)校區(qū)這一個信息時，有些小組用字母AB編碼，有些小組用數(shù)字12編碼，有些小組用C（J采荷、景和的第一個漢字字母）編碼，各不相同，可以增加環(huán)節(jié)讓學(xué)生體驗不同的編碼形式對所編碼的信息的解碼和傳播效率的影響，從而意識到在確定編碼規(guī)則后，還可以找到最優(yōu)或者最合適的表現(xiàn)形式，以提高后續(xù)信息的傳播和應(yīng)用。

10

實踐作業(yè)

用自己小組制訂的運動員號碼布的編碼規(guī)則為不同項目、不同年級、不同性別的運動員編碼，然后小組內(nèi)角色扮演裁判、檢錄員、體育老師、班主任，思考編碼規(guī)則制訂和表現(xiàn)方式的有效性。

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本文作者：

陳菁菁

浙江省杭州市采荷第二小學(xué)

文章刊登于《中國信息技術(shù)教育》2024年第05期