《單片機與智能編程》課程培養學生信息技術核心素養的研究

摘 要：在新課程理念與教育改革大潮下，國家對人工智能的發展規劃已經深入影響到學校信息技術教育領域。在這一理念背景下進行《單片機與智能編程》課程的教學研究，以學生為中心，發揮學生自主學習能力，以提升學生創新創意能力、意義構建能力、計算思維能力為目標，形成系統知識體系，讓學生體會到人工智能就在身邊，使學生的邏輯思維能力得到提升，培養學生的信息技術核心素養。

關鍵詞：單片機與編程;課程;信息技術;核心素養

國務院2017年下發了《新一代人工智能發展規劃的通知》，提出“逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，小中大學相關課程全面推進，形成我國人工智能人才高地”。這使得促進學生信息技術核心素養培養有了更加廣泛的學習媒介，也為我校此課程開設提供了理論指導思想。

在新課程理念下，科技信息的發展和時代變化的趨勢引領下，我們將科技最前沿的信息技術轉化為課堂教學的新鮮血液并融入信息技術課堂教學中。在這種教育改革和完善人工智能教育體系大背景下，我校的《單片機與智能編程》課程應運而生。

一、課程內容落實信息技術核心素養

信息技術學科是工具性學科，也是科學性學科。計算思維是信息技術學科中重要的核心素養，指個體在運用計算機科學領域的思想方法形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。程序設計和人工智能的初步認識是信息技術學科核心內容的高級階段。而信息技術課程更需要發展具有本學科特色的教學內容體系。

小學高年級階段的《單片機與智能編程》課程，包含了電、電流、電路、編程、邏輯、動手操作等多方協作的知識體系，從科學、數學、技術、程序及邏輯思維等領域使學生通過動手操作電路元件搭建，簡單模塊化編程，設計流程圖，理解編程思維，得到可視效果，把想法變成現實，體驗成功。

二、依托教學目標落實信息技術核心素養

小學高年級學生的心理特點決定了他們對計算機領域的知識充滿了好奇與興趣，而單片機與程序設計更是學生感到神秘從而想探知的一部分內容。本課程著重提倡探究式學習方式，通過提出問題、實驗假設、設計程序、解決問題、得出結論、交流反思，再發現問題，循環往復，主動探究，收獲知識的課程模式，提高課堂時效性。

《單片機與智能編程》課程的教學目標通過知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度，設計基礎知識原理、編程邏輯與流程圖設計以及從生活實際問題出發，引領學生進一步理解程序體驗、程序設計與算法思維的作用，提高學生邏輯思維能力的基本概念和組成。感受智能控制在日常生活中的具體應用，培養學生的信息素養。激發學生對單片機與編程領域內的學習興趣和動手實踐的愿望，感知我國核心技術發展的巨大成就，樹立學生的民族自信心，最終形成信息技術核心素養。

三、通過教學過程落實實踐探究目標

信息技術學科與小學其他學科都有密切的聯系，與科學、數學等以解決問題，探索奧秘的學科聯系更為緊密。課程通過任務導向的課程方式，相互融合在每個學習任務中，從生活中獲取常識，再利用所學知識還原于生活中，體現信息技術與多學科融合的操作性、實踐性特點。

程序設計單元是小學信息技術知識模塊中的最高級階段。本課程設計從生活與程序、結構與算法的信息技術課程模塊出發，以單片機為基礎，利用流程圖思維，轉化為積木式程序設計語言實踐模擬紅綠燈、數碼管顯示數字的制作，理解單片機與智能編程的核心思想，逐步形成適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格與關鍵能力。

四、課程設置體現以學生為本

編程體系下的課程要著重從趣味性和可操作性入手。結合我校高年級學生的已有知識基礎，在其最近發展區，提出與Scratch程序設計語言相近的編程知識，銜接Arduino編程平臺的編程工具，再結合在科學課中學習的關于《電》的簡單電路的知識，進行搭建和編程，在操作過程中對知識進行內化。再通過觀察和思考，以探究式學習為核心，拓展學生的創造性，理解智能控制的內涵。

《單片機與智能編程》課程就是通過用程序控制單片機針腳實現各種奇妙的效果，建立學生應用計算思維解決問題的方法。讓學生體會到人工智能就在身邊，使學生的邏輯思維能力得到提升，在學生幼小的心靈中埋下人工智能意識的種子。

學生在學校信息和長效發展中形成信息素養，一方面取決于教師潛移默化的影響，另一方面要通過學校的信息技術學習形成重要的信息素養。因此，我們重新優化整合了現在的信息技術教學內容，建立起了這部分適合小學生中高年級學習和掌握的有關程序設計內容的課程。對學生進行通過模塊流程圖實施涉及的邏輯思維能力訓練，指導學生進行單片機電路基礎的物理知識入門的課程體系學習。

人工智能的發展以及小學階段編程課程的實施是信息技術課程發展新機遇，期待此類課程的開展與學生的可持續發展教育緊密結合起來，形成我們學科的特色，期待這類課程能帶給學生全新的信息技術體驗，提升信息技術核心素養。

參考文獻：

陳海宴.51單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

基金課題：北京市教育科學“十三五”規劃2017年度一般課題：互聯網+背景下小學智慧校園建設初探（課題編號：BDHB17060）

作者簡介：韓昆（1979.9.27—），女，漢族，北京人，北京市石景山區古城第二小學，本科，一級教師，研究方向：教育信息化。

編輯 王亞青