基于體驗式學(xué)習(xí)理論，培養(yǎng)學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)實踐
——以“數(shù)據(jù)與編碼”為例

江蘇省南京市雨花臺區(qū)實驗小學(xué) 王國慶

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）是首個在全國義務(wù)教育層面明確的信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)，全面確立了課程在義務(wù)教育階段的育人價值與定位，突出了“素養(yǎng)為先、科技并重”的特征。學(xué)科核心素養(yǎng)高度凝聚了學(xué)科育人的價值，不僅為教師的學(xué)科教學(xué)指明了方向，還為全面育人提供了依據(jù)。

以往的信息技術(shù)教育的聚焦點是學(xué)生操作技能的培養(yǎng)，有些忽視學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。基于此，新課標(biāo)頒布以后，在信息科技教學(xué)過程中，教師要關(guān)注學(xué)生經(jīng)驗、學(xué)習(xí)邏輯與認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，遵循學(xué)習(xí)過程中的素養(yǎng)導(dǎo)向作用，切實提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)，在小學(xué)課程設(shè)計上不過分追求知識系統(tǒng)性，而應(yīng)對學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、體驗與獲得感重點關(guān)注和引導(dǎo)。筆者以蘇科版小學(xué)信息科技“數(shù)據(jù)與編碼”為例，通過教學(xué)實踐，梳理培養(yǎng)信息科技學(xué)科學(xué)生核心素養(yǎng)的方法。

一、信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)概述

新課標(biāo)中明確定義了四大核心素養(yǎng)，分別是信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。

信息意識是指學(xué)生對信息的敏感度和對信息價值的判斷力；計算思維是指學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在解決問題過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指學(xué)生在日常學(xué)習(xí)和生活中通過選用合適的數(shù)字設(shè)備、平臺和資源，有效地管理學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)資源，開展探究性學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決問題；信息社會責(zé)任是指學(xué)生在信息社會中的文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。

核心素養(yǎng)是學(xué)科教學(xué)目標(biāo)的高度概括，四大核心素養(yǎng)從不同的角度系統(tǒng)性地為一線教師教學(xué)提出了具體要求。

二、理論依據(jù)——體驗式學(xué)習(xí)理論

體驗式學(xué)習(xí)理論是由庫伯提出的，該理論認(rèn)為，學(xué)生從他人建構(gòu)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗場中親身體會，或者基于生活中的切身體驗，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)、反思、遷移和應(yīng)用，最后產(chǎn)生新的認(rèn)知與智慧。

庫伯認(rèn)為，學(xué)習(xí)是體驗的轉(zhuǎn)換并不斷創(chuàng)造知識的過程，并將這個過程分成四個步驟：具體體驗——從具體體驗中獲得感知；觀察內(nèi)化——多角度觀察和思考具體體驗；抽象概括——通過觀察與思考，領(lǐng)悟獲得相應(yīng)的理論和概念；行動應(yīng)用——將獲得的理論運(yùn)用到實際生活中，形成自己的處世風(fēng)格和方式。

在教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)，觀察內(nèi)化和抽象概括都是對具體事物，也就是原型的模仿操作，所以，它們合稱為“原型操作”。本研究體驗式學(xué)習(xí)的過程可分為生活情境體驗—原型操作與探究—行動應(yīng)用。

三、教學(xué)實踐研究

簡單說，數(shù)據(jù)就是我們通過觀察、實驗或計算得出的結(jié)果，就是數(shù)值。數(shù)據(jù)的表示形式有很多，常見的就是數(shù)字。由于計算機(jī)要處理的數(shù)據(jù)繁雜，為了便于使用和記憶，我們要對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

本案例的教學(xué)對象是五年級學(xué)生，學(xué)生具有一定的計算機(jī)基礎(chǔ)操作能力，大部分學(xué)生對計算機(jī)中的具體操作內(nèi)容很感興趣，如文檔的編輯、收發(fā)電子郵件、簡單的圖形化編程等，但對計算機(jī)的工作原理整體感到陌生。基于體驗式學(xué)習(xí)的四個步驟，筆者對“數(shù)據(jù)與編碼”開展如下研究。

（一）生活情境體驗

以“數(shù)據(jù)處理師”的任務(wù)驅(qū)動學(xué)生對數(shù)據(jù)的思考與探究。

1.明確概念，揭示“數(shù)據(jù)”的概念。

2.激發(fā)思考，生活中還有哪些數(shù)據(jù)，以什么形式呈現(xiàn)？

3.設(shè)疑思考，原始的數(shù)據(jù)是否能承載信息。

4.互動小結(jié)，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行加工處理。

5.出示任務(wù)，對教師出示的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使它可以表達(dá)出完整的信息。

6.學(xué)生操作。學(xué)生完成任務(wù)，并展示匯報。

7.教師小結(jié)。為了更好地表達(dá)信息，數(shù)據(jù)可以被加工、處理。

8.視頻感悟。學(xué)生觀看關(guān)于數(shù)據(jù)時代的視頻，結(jié)合教師補(bǔ)充的資料，體會到信息社會數(shù)據(jù)量的龐大。

筆者通過列舉現(xiàn)實生活中的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)是對現(xiàn)實世界客觀事實的符號記錄，感受數(shù)據(jù)的不同呈現(xiàn)方式，明確現(xiàn)實生活中的數(shù)據(jù)，除了數(shù)據(jù)這一種類型外，還有很多種類型，深入理解數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，明白在數(shù)據(jù)時代我們學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)”的價值。

（二）原型操作與探究

通過任務(wù)“車牌號中的秘密”，觀察生活中編碼的含義。

1.明確任務(wù)。對于一些數(shù)據(jù)所承載的信息，我們似乎不是那么容易讀懂，比如車牌號，它是怎么編碼的？

2.完成任務(wù)。學(xué)生討論，感受生活中的編碼方式，體會車牌號的編碼規(guī)則。

3.對比思考。對比車牌號信息，初步理解編碼的唯一性。

通過“車牌號中的秘密”這個小任務(wù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編碼的興趣，同時在完成任務(wù)的過程中體會數(shù)據(jù)由一種類型轉(zhuǎn)化為另一種類型的變化，進(jìn)一步理解編碼的含義，從游戲中感受數(shù)據(jù)編碼的重要性和意義。

（三）行動應(yīng)用

通過任務(wù)“設(shè)計圖形”體會計算機(jī)編碼的方法。

1.計算機(jī)世界的編碼比我們生活中的要復(fù)雜得多，但規(guī)則是一樣的。（觀看視頻，理解“二進(jìn)制”）

2.出示任務(wù)。在5×5的柵格中將需要的格子打陰影呈現(xiàn)出文字，并用二進(jìn)制進(jìn)行編碼，隨后在小程序中驗證（見圖1）。

圖1

3.學(xué)生完成練習(xí)并展示。筆者通過體驗數(shù)據(jù)編碼過程，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)編碼的興趣，理解編碼的含義，同時在編碼體驗中感受不同生活場景下選擇合適的數(shù)據(jù)編碼方式的重要性。

實踐案例圍繞“數(shù)據(jù)與編碼”展開活動，第一，通過列舉生活中的數(shù)據(jù)明確數(shù)據(jù)的含義；第二，通過車牌號編碼的規(guī)則讓學(xué)習(xí)者了解編碼的含義；第三，體驗?zāi)獱査姑艽a的編碼過程，體會數(shù)據(jù)編碼的優(yōu)勢，再講解現(xiàn)實生活中各種類型的數(shù)據(jù)在計算機(jī)中被轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的形式存儲，初步感知與體驗數(shù)據(jù)在計算機(jī)中編碼的過程，為今后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；第四，講解當(dāng)今社會越來越多的數(shù)據(jù)，被加工存儲、發(fā)掘，從這些數(shù)據(jù)中分析并提煉出有用的信息，將為人們的日常生活帶來便利，對推進(jìn)科技、生產(chǎn)和社會的發(fā)展有重大意義。

四、總結(jié)與思考

筆者以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標(biāo)，以知識技能為載體，使用任務(wù)驅(qū)動，開展了教學(xué)實踐。案例最終的目的是讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)編碼的基本方式，基于體驗式學(xué)習(xí)理論，通過“生活情境體驗—原型操作與探究—行動應(yīng)用”教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的核心素養(yǎng)有了不同的變化。

（一）真實的生活情境，能培養(yǎng)信息意識

具備信息意識的學(xué)生已有一定的信息識別能力，了解有價值信息的獲取方法，愿意交流與分享感興趣的信息。生活中有的數(shù)據(jù)太多，而且數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象嚴(yán)重，給學(xué)生搜集信息帶來了客觀挑戰(zhàn)。筆者要求學(xué)生根據(jù)自身的需要來搜集、存儲和處理信息，這些能力的發(fā)展對學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的提升起著基礎(chǔ)性作用。計算機(jī)處理的數(shù)據(jù)都會按照一定的規(guī)則，也就是說要編碼，雖然學(xué)生的生活中充斥著各種信息，但他們要對有價值的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息篩選與判斷，而學(xué)生學(xué)習(xí)完“數(shù)據(jù)與編碼”的規(guī)則之后，會有意識地選用信息技術(shù)工具處理數(shù)據(jù)，逐步形成崇尚科學(xué)的精神。因此，在信息科技教學(xué)實踐中，教師要創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活的教學(xué)情境，設(shè)置符合學(xué)生能力的問題，普及科學(xué)的研究方法，這樣既可以完善課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，又能培養(yǎng)學(xué)生的信息意識。

（二）原型操作實踐，能有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維

計算思維強(qiáng)的學(xué)生，會自覺嘗試對生活中具體的問題先進(jìn)行分析，再設(shè)計解決方案，最后使用科學(xué)方法進(jìn)行驗證；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，主動解決問題。在信息科技教學(xué)實踐中，筆者引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合車牌號的編碼規(guī)則理解編碼的意義，養(yǎng)成對問題分解的習(xí)慣，進(jìn)而根據(jù)真實問題來設(shè)計解決方案，促使學(xué)生在掌握信息操作技能的基礎(chǔ)上，借助信息系統(tǒng)處理問題，形成計算思維對相關(guān)問題的表征，從而培養(yǎng)學(xué)生從計算機(jī)科學(xué)家的角度思考和解決問題。由于課堂教學(xué)時間有限，教師在指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)時，目標(biāo)要明確，內(nèi)容要富有趣味性，難度要適中，完成時要給學(xué)生具體的反饋，課例要盡量讓學(xué)生使用計算原理來理解“數(shù)據(jù)”。學(xué)生在經(jīng)歷體驗式原型操作后，計算思維得到了提升。

（三）原型探究時的輔助學(xué)習(xí)，能提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新

當(dāng)下，信息技術(shù)的變革推動著教學(xué)方式的變化，微課在信息化教學(xué)中的應(yīng)用就是最好的例子。微課的特點就是講解時間短、重難點突出、資源使用方便。在實踐中，筆者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，課前錄制了符合學(xué)生認(rèn)知的教學(xué)微課；在課堂中，考慮到學(xué)生年齡小，教師帶著學(xué)生一起觀看微課視頻，充分發(fā)揮了微課的優(yōu)勢，為學(xué)生突破教學(xué)重難點提供了獨(dú)特的學(xué)習(xí)體驗；課后將微課視頻發(fā)給了需要再次學(xué)習(xí)的學(xué)生，滿足了學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。在原型探究輔助學(xué)習(xí)時，筆者通過微課視頻，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成了利用新技術(shù)開展個性化學(xué)習(xí)、交流和分享的習(xí)慣，為創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)提供了技術(shù)與理念的可能。

（四）開展行動應(yīng)用，能培養(yǎng)信息社會責(zé)任

信息社會責(zé)任要求學(xué)生認(rèn)識到科技給人們帶來便利的同時，也要增強(qiáng)信息的安全意識，具有保護(hù)自己數(shù)據(jù)安全的能力。數(shù)據(jù)編碼也是為了數(shù)據(jù)安全，信息技術(shù)的發(fā)展給人們的日常生活帶來便利的同時，也帶來了一定的威脅，如計算機(jī)病毒、信息泄露或虛假信息等現(xiàn)象。對于那些有損社會利益的不良行為，教師在課堂教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)信息科技領(lǐng)域正確的價值觀念、道德責(zé)任和行為準(zhǔn)則，讓學(xué)生形成良好的信息道德品質(zhì)，不斷增強(qiáng)信息社會責(zé)任感。

小學(xué)信息科技課程在提升學(xué)生素質(zhì)素養(yǎng)方面起著培根鑄魂的作用。新課標(biāo)的頒布為新時代的教育指明了方向，教師只有重視理論結(jié)合實踐，才能促進(jìn)信息科技課程理念的落實，全面貫徹黨的教育方針，最終實現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。