小學低年級信息科技課程開發(fā)與實施的邏輯理路

張懿　郭淑瓊

摘要 信息科技是現(xiàn)代科學技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分，義務(wù)教育階段信息科技課程對培養(yǎng)未來公民的科學精神和科技倫理、提升數(shù)字素養(yǎng)與技能有重要的奠基作用，《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》明確要求合理設(shè)計小學低年級信息科技課程。小學低年級信息科技課程的開發(fā)與實施要遵循低年級學生認知和身心發(fā)展的邏輯、信息科技學科發(fā)展的邏輯和課程建設(shè)的邏輯，做到程序可視、“科”“技”并重、主題進階。

關(guān)? 鍵? 詞 小學 低年級 信息科技 課程開發(fā) 編程 智能積木

引用格式 張懿，郭淑瓊.小學低年級信息科技課程開發(fā)與實施的邏輯理路[J].教學與管理，2023（29）：22-24.

當今世界科學技術(shù)迅猛發(fā)展，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等一系列信息技術(shù)的迅速興起，國家“把提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能作為建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國的一項基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、先導性工作”[1]。2022年4月，信息科技首次被獨立列入國家課程，《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》以提升學生數(shù)字素養(yǎng)與技能為目標，提煉了包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個方面的學科核心素養(yǎng)，并針對義務(wù)教育階段所包含的4個學段，分別制定了學段課程目標，明確要求合理設(shè)計小學低年級信息科技課程[2]。小學低年級（1～2年級）是義務(wù)教育的初始學段，該學段的信息技術(shù)教學要遵循低年級學生認知和身心發(fā)展的邏輯、信息科技學科發(fā)展的邏輯和課程建設(shè)的邏輯。

一、程序可視：基于認知和身心發(fā)展的邏輯

小學低年級學生（年齡為6～8歲）在接受新的知識時要借助具體的事物，因此，在教學過程中教師要盡可能選用直觀、可視化的教學或?qū)嶒灢牧稀５诰幊探虒W中，程序是驅(qū)使計算機工作、運行的抽象化指令，承載著學生與計算機交互的數(shù)字化信息，無論是程序中由0、1組成的二進制編碼還是程序員規(guī)定的匯編語言，都明顯很難符合小學生的認知發(fā)展特點。針對這一現(xiàn)實，可視化編程作為計算機圖形學與編程在人機交互過程中的產(chǎn)物應(yīng)運而生。可視化編程是指以學習者肉眼可見的特定圖案或?qū)嵨锬K為信息載體，遵從計算思維的語法規(guī)則，賦予圖案或?qū)嵨锊煌某绦驅(qū)傩曰蚬δ埽灾庇^的方式將信息、數(shù)據(jù)或知識等抽象內(nèi)容通過類似于拼接或搭建的直觀方式組成程序[3]。近些年，國內(nèi)可視化編程平臺或工具、軟件的開發(fā)趨于多樣，為使用可視化編程提升信息科技教學效果提供了可能，尤其是可視化編程資源相較于傳統(tǒng)文本式的編程操作，有界面簡單，編程方式容易，編程模塊數(shù)量和功能豐富，且人機交互、人人交互及時、高效[4]的優(yōu)點，能更好地促進低年級學生在信息科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速入門。

經(jīng)實踐論證，在當前使用相對廣泛的幾種可視化編程產(chǎn)品中，make U智能積木以不同顏色、形狀和符號的可拼接指令卡（如圖1）為信息載體，以可搭建的智能積木（如圖2）組成執(zhí)行器外觀，執(zhí)行并表現(xiàn)程序運行結(jié)果，能將抽象的編程過程蘊含于直觀的積木搭建或指令卡拼接過程中，符合前文所述的程序可視化要求。不僅如此，低年級的編程材料或平臺還應(yīng)更充分地考慮電子屏對學生視力的影響、設(shè)備用電安全等。如圖3所示，make U智能積木以小白板為實體編程平臺，程序設(shè)計與運行全程不需連接電腦顯示屏，可實現(xiàn)無屏幕編程，對學生視力損害小。此外，make U智能積木為蓄電式編程設(shè)備，使用期間無需外接電源，全程通過數(shù)字傳感和藍牙進行程序數(shù)據(jù)傳輸，不涉及用電安全風險。綜上所述，make U智能積木的元件設(shè)計和運行條件狀況符合小學低年級學生的認知和身心發(fā)展特點，能滿足低年級信息科技課程的開發(fā)和實施需要。

二、“科”“技”并重：基于學科發(fā)展的邏輯

信息科技課程學科名稱的變化表明了該學科的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向和素養(yǎng)導向。在新課標背景下，信息科技課程進入基礎(chǔ)教育不再唯office等辦公軟件的信息技術(shù)學習，也不僅是為了學習技能，而是為了培養(yǎng)合格的數(shù)字公民所必需的數(shù)字素養(yǎng)與技能[5]。從新課標的要求來看，信息科技課程主要研究以數(shù)字形式表達的信息，以及其中蘊含的科學原理、思維方式、處理過程和工程實現(xiàn)，其中，前兩者屬于“科”，后兩者屬于“技”，欲做到“科”“技”并重，就要求新課標下的信息科技課程要跳出以往信息技術(shù)課程強調(diào)技術(shù)學習的桎梏，引導學生在實踐中既能習得一定的基本技能，又能在信息實踐的過程中理解相關(guān)的科學原理，基于具體問題的解決使學生的思維得到發(fā)展。

對于低年級信息科技課程教學來說，“技”的規(guī)范性是“科”得以發(fā)展的前提，“科”的開放性反哺并促進“技”的累積和強化，“科”“技”并重表現(xiàn)為規(guī)范性和開放性的辯證統(tǒng)一以及數(shù)字素養(yǎng)與技能的協(xié)調(diào)發(fā)展。對于“技”所涉及的處理過程和工程實現(xiàn)來說，信息技術(shù)操作與應(yīng)用的規(guī)范性十分重要。以make U智能積木為例，編程筆、控制器的開關(guān)機及配對方法都有明確的操作規(guī)范，屬于需要強化記憶并應(yīng)用的技術(shù)要領(lǐng)，操作不當將引起系統(tǒng)報錯或設(shè)備損壞，會影響后續(xù)課堂學習；程序語句的編寫必須遵從程序語句的語法規(guī)則，“程序開始（start）”“程序運行（run）”不可省略，且任一程序語句都必須以“程序開始（start）”指令卡開始、以“程序運行（run）”指令卡結(jié)束，這樣才能保證程序語句的完整性，準確實現(xiàn)編程者的程序設(shè)計意圖。對于“科”所涉及的科學原理、思維方式的培養(yǎng)，教師要注重教學中的開放性。開放性要以具體的體驗活動來體現(xiàn)，作為低年級學生學習的主要方式，體驗活動是認識形成的重要基礎(chǔ)，也是思維發(fā)展的載體。如，學習前進指令卡并掌握了讓控制器前進一步的編程方法后，在研究“如何讓控制器運動兩步”的編程方法時，教師就可以讓學生小組討論設(shè)計編程方案（如圖4），盡管各小組的編程方案不一定完全可行，但只要沒有違背“技”所涉及的操作規(guī)范，都不妨一試。學生通過小組合作從“如何讓控制器運動兩步”這一問題情境中抽象概括出“前進兩步”的編程任務(wù)，再將編程任務(wù)進行規(guī)劃、拆解，采用使用兩張前進指令卡或用數(shù)字參數(shù)卡“2”控制前進指令的執(zhí)行次數(shù)來解決問題，再將相關(guān)指令卡進行排列組成程序語句，通過執(zhí)行程序驗證方案的可行性，概括其中蘊含的編程語法規(guī)則。學生經(jīng)歷分析任務(wù)、設(shè)計方案、實施編程、調(diào)試優(yōu)化、總結(jié)分享的過程，既增長了和實操性專業(yè)知識、操作技能相關(guān)的數(shù)字技能，又提升了創(chuàng)造性處理數(shù)據(jù)信息的數(shù)字素養(yǎng)。

三、主題進階：基于課程建設(shè)的邏輯

基于課程建設(shè)的邏輯，低年級信息科技課程呼喚主題進階。主題進階體現(xiàn)著課程外在情境形式和內(nèi)在內(nèi)容結(jié)構(gòu)之間的統(tǒng)籌設(shè)計，要求課時之間、單元之間甚至學年、學段之間的同學科課程盡量保持主題的一致性和銜接性，并基于學生的認知水平和知識經(jīng)驗，由淺入深、由表及里、由易到難、從簡單到綜合地安排學習內(nèi)容進階，形成有序遞進的課程結(jié)構(gòu)。

Make U智能積木課程的主題性表現(xiàn)為：以鯨寶（控制器）為主人公，基于鯨寶探險的主題情境，邀請學生經(jīng)歷認識鯨寶元件、讓鯨寶動起來、讓鯨寶完成挑戰(zhàn)等編程闖關(guān)進階任務(wù)，每課時的編程挑戰(zhàn)中精心編排認識一張新的編程指令卡、學習一條新的編程語法規(guī)則，但主題問題情境不變，且大體遵從“情境導入，揭示任務(wù)—提取信息，規(guī)劃程序—拆分路線，轉(zhuǎn)化指令—實驗檢驗，調(diào)整方案—總結(jié)概括，分享交流”的流程，鯨寶進行主題探險的過程就是學生參與信息科技學習的過程。

從不同的視角分析，進階性在信息科技課程中有多重表現(xiàn)。從教授操作規(guī)范到指導編程體驗，再到引導解決問題，體現(xiàn)著教師在教學中“教—扶—放”的角色進階和教學內(nèi)容設(shè)置中的開放性進階；從用指令卡編寫程序語句，到用程序語句完成挑戰(zhàn)任務(wù)，體現(xiàn)著由單一到綜合、由簡單到復(fù)雜的邏輯思維進階；從認識一張指令卡，到認識一類指令卡，再到學習個別指令卡的特殊規(guī)則，如先學習數(shù)字參數(shù)卡“2”，再學習“2”“3”“4”等一類數(shù)字參數(shù)卡，最后學習特殊的數(shù)字參數(shù)卡“隨機數(shù)參數(shù)卡”，體現(xiàn)著由個到類、由普遍到特殊的認知秩序進階。除此之外，對于一些低年級學生掌握起來有困難的知識點，教師還要學會利用任務(wù)分析法，巧妙設(shè)置教學內(nèi)容，體現(xiàn)由易到難的進階。如在學習循環(huán)語句的語法規(guī)則時，教師就可以將“巡邏護衛(wèi)”的編程任務(wù)按照多次左轉(zhuǎn)、多次前進一步并左轉(zhuǎn)、多次前進多步并左轉(zhuǎn)這一由易到難的進階，巧妙轉(zhuǎn)化為原地環(huán)視巡邏、城內(nèi)小正方形巡邏、城外大正方形巡邏三個編程任務(wù)（如圖5）。拆解后，學生每次只需解決一個核心語法問題，每一條語法規(guī)則既是前一個任務(wù)體驗得出的結(jié)論，又是下一個編程任務(wù)必須應(yīng)用的知識，三個編程任務(wù)層層深入、不斷發(fā)展，最終達成學生對循環(huán)語句語法規(guī)則的有序掌握。

開設(shè)信息科技課程是助力我國發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟、實現(xiàn)向智能社會轉(zhuǎn)型、規(guī)模化培養(yǎng)數(shù)字化人才的重要舉措。結(jié)合實例從實踐視角厘清小學低年級信息科技課程開發(fā)與實施的邏輯，將為后續(xù)教材編寫和課程教學提供可研討甚至可參考的依據(jù)，有利于教師在不斷的反饋和迭代中重構(gòu)、優(yōu)化信息科技學科課程內(nèi)容、變革信息科技學科教學模式和方法，促進義務(wù)教育信息科技課程標準在一線教學中落實、落細、落小。

參考文獻

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[5] 任友群，黃榮懷，熊璋.從信息技術(shù)到信息科技：關(guān)于《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》的對話[J].課程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

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