信息科技探究性學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)與實(shí)施

·名師工作室簡介·

于海林，北京市房山區(qū)竇店鎮(zhèn)竇店中心小學(xué)正高級教師、北京市特級教師、房山區(qū)小學(xué)信息科技學(xué)科名師工作室主持人。曾多次獲國家級教學(xué)成果一等獎、二等獎，主持參與市級課題5項(xiàng)。指導(dǎo)工作室成員參與中國教育技術(shù)協(xié)會小學(xué)信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課展示交流活動榮膺展示課，指導(dǎo)青年教師參加北京市基礎(chǔ)教育優(yōu)秀課堂教學(xué)設(shè)計(jì)評選活動連續(xù)三年榮獲一等獎；承擔(dān)市區(qū)級展示課、研究課數(shù)十節(jié)；創(chuàng)建“于海林信息科技學(xué)科學(xué)習(xí)共同體”公眾號。

【摘 要】人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展為人類社會帶來了巨大變革，也對學(xué)校教育提出了更高的要求。本研究通過探究性學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)實(shí)施案例，面向培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能，開展跨學(xué)科主題式探究性活動設(shè)計(jì)，運(yùn)用系統(tǒng)學(xué)的方法提供課前、課中、課后一體化教學(xué)設(shè)計(jì)框架，從活動設(shè)計(jì)、活動實(shí)施、活動展示、活動反饋等多方面，探究學(xué)習(xí)活動在教學(xué)實(shí)踐中的實(shí)施效果。

【關(guān)鍵詞】探究性學(xué)習(xí)活動；問題解決；數(shù)據(jù)編碼；核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G434" "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）05-036-04

問題的提出

人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展為人類社會帶來了巨大變革，信息科技為社會發(fā)展帶來影響的同時，也對學(xué)校教育提出了更高的要求[1]。2022年4月，教育部印發(fā)了《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，課程方案首次將信息科技從綜合實(shí)踐活動課程中獨(dú)立出來，信息科技課程被正式納入義務(wù)教育課程體系當(dāng)中。《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》明確提出“創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實(shí)問題或項(xiàng)目驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過程、計(jì)算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程”，要求加強(qiáng)學(xué)科聯(lián)系、培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)，注重“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科探究活動，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、建構(gòu)知識、運(yùn)用知識的過程，體會學(xué)科思想方法。在開展探究性活動的過程中，加強(qiáng)知識學(xué)習(xí)與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)生活、社會實(shí)踐之間的聯(lián)系，注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)識真實(shí)世界、解決真實(shí)問題的能力。作為信息科技教育工作者，必然要思考如何在實(shí)踐中將新理念有效落實(shí)于課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)施環(huán)節(jié)。

本文以新課標(biāo)中四年級上冊第一單元“數(shù)據(jù)與編碼”教學(xué)內(nèi)容為例，介紹如何從教材內(nèi)容及學(xué)生出發(fā)，設(shè)計(jì)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)活動，從而進(jìn)一步夯實(shí)真實(shí)性學(xué)習(xí)在課堂中發(fā)生的基礎(chǔ)。

探究性學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容分析

筆者結(jié)合新課標(biāo)中“數(shù)據(jù)與編碼”學(xué)習(xí)內(nèi)容的基本要求，以大單元任務(wù)為主線，從跨學(xué)科的角度出發(fā)，對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行重組，將一系列學(xué)習(xí)活動進(jìn)行有效整合，以素養(yǎng)導(dǎo)向建構(gòu)主題單元，形成網(wǎng)絡(luò)知識框架，見圖1。

圖1" 跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)知識框架

學(xué)生在完成主題任務(wù)的過程中，逐步掌握編碼的基礎(chǔ)知識，能夠根據(jù)需要運(yùn)用不同的編碼對信息進(jìn)行表達(dá)，更加深刻地認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼的價值與意義。在建構(gòu)知識的過程中學(xué)生也經(jīng)歷了問題解決的環(huán)節(jié)，不僅能夠提升信息意識、促進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展，更能夠提升學(xué)生問題解決與遷移應(yīng)用能力，從而更加深刻地認(rèn)識和了解世界。

從圖1可以看出“方寸條碼 深藏奧秘”共有3個課時，分別是“認(rèn)識條形碼”“認(rèn)識二維碼”“二維碼的應(yīng)用”。隨著課時的開展，學(xué)生對于圖像編碼的認(rèn)識越來越詳細(xì)與具體，并能夠遷移應(yīng)用圖像編碼解決生活中的問題，提升問題解決能力，逐漸加深對于世界的認(rèn)識。在這3個課時中貫穿與滲透學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從認(rèn)識數(shù)字與編碼到了解數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)安全，在開展活動的過程中提升學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任核心素養(yǎng)。

2.學(xué)情分析

本課的教學(xué)對象是四年級學(xué)生，為了更加全面具體地了解學(xué)生對于主題內(nèi)容的學(xué)前知識，我們設(shè)計(jì)了《探究方寸條碼的秘密——前測問卷》開展調(diào)研。通過對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，我們了解到學(xué)生對于條形碼和二維碼的外形認(rèn)識沒有困難，但是對于二維碼的一些特性了解并不多。基于以上分析，從系統(tǒng)學(xué)角度出發(fā)，筆者分別對課前、課中、課后活動目標(biāo)進(jìn)行分解，如圖2所示。通過對活動目標(biāo)的分解與梳理，學(xué)生能夠更好地開展探究性學(xué)習(xí)活動。

圖2" 探究性學(xué)習(xí)活動目標(biāo)梳理

3.設(shè)計(jì)探究性學(xué)習(xí)活動

為了落實(shí)活動目標(biāo)，授課教師從活動類型、活動內(nèi)容、活動使用等多個角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)如下。

（1）課時1" 認(rèn)識條形碼

活動目標(biāo)：通過發(fā)現(xiàn)并掃描生活中不同場景下的條形碼，認(rèn)識條形碼的功能與作用；通過體驗(yàn)活動感受計(jì)算機(jī)數(shù)字化管理的便捷性。活動資源：真實(shí)情境下的不同條形碼。活動設(shè)計(jì)如表1所示。

表1" 第1課時活動設(shè)計(jì)

活動

類型 活動內(nèi)容 活動使用

（布置、時長）

基礎(chǔ)性

活動 掃描不同場景的條形碼，說一說條形碼是如何發(fā)揮作用的？ 教師給出一些真實(shí)生活情境中的條形碼，并提出問題：（1）不同情境下的條形碼都能展示哪些信息？（2）條形碼的優(yōu)勢是什么？（3）想一想有時候判斷商品的真?zhèn)闻c條形碼有關(guān)系嗎？

拓展性

活動 你還發(fā)現(xiàn)生活中有哪些場景中用到了條形碼，試著掃描條形碼，并說一說條形碼的優(yōu)勢是什么？

綜合性

活動 媽媽買了一套化妝品，可是不知道是不是正品，請你運(yùn)用所學(xué)的條形碼的相關(guān)知識，幫助媽媽鑒別化妝品是否為正品。

（2）課時2" 認(rèn)識二維碼

活動目標(biāo)：借助生活實(shí)例體驗(yàn)二維碼的應(yīng)用；通過實(shí)踐活動，提升信息安全意識。活動資源：學(xué)習(xí)任務(wù)單和多種情境下的二維碼。活動設(shè)計(jì)如表2所示。

表2" 第2課時活動設(shè)計(jì)

活動

類型 活動內(nèi)容 活動使用

（布置、時長）

基礎(chǔ)性

活動 都有哪些場所可以掃描二維碼？ 教師給出一些真實(shí)生活情境中的二維碼案例，并提出問題：為什么不能隨便掃描二維碼？請想一想這些二維碼到底是如何制作的呢？查找一些相關(guān)軟件。

拓展性

活動 為什么不能隨便掃描二維碼？結(jié)合生活案例進(jìn)行闡釋與說明。

綜合性

活動 二維碼的生成原理是什么？有哪些軟件可以制作二維碼？通過調(diào)研、訪談尋找制作二維碼的相關(guān)軟件。

（3）課時3" 二維碼的應(yīng)用

活動目標(biāo)：①能夠篩選與草藥相關(guān)的信息，并能夠上傳到對應(yīng)平臺。②能夠利用相關(guān)軟件制作介紹草藥的二維碼。③在解決問題的過程中，建立草藥信息與特定二維碼之間的內(nèi)在聯(lián)系，以便計(jì)算機(jī)識別和準(zhǔn)確管理。活動資源：網(wǎng)絡(luò)查詢草藥資料、學(xué)生勞動實(shí)踐資料、學(xué)生總結(jié)作品等。活動設(shè)計(jì)如表3所示。

表3" 第3課時活動設(shè)計(jì)

活動

類型 活動內(nèi)容 活動使用

（布置、時長）

基礎(chǔ)性

活動 利用相關(guān)軟件制作金銀花草藥文本信息的二維碼。 為弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化、傳承勞動精神，學(xué)校很多角落都種植了不同種類的草藥。為了幫助更多學(xué)生了解這些草藥，希望學(xué)生能夠?qū)⒉菟幭嚓P(guān)信息用二維碼呈現(xiàn)。學(xué)生們可以豐富呈現(xiàn)的內(nèi)容，通過文字、圖片、音頻、視頻等全方位地介紹草藥，在堅(jiān)定文化自信的過程中解決實(shí)際問題。

拓展性

活動 利用相關(guān)軟件制作金銀花、芍藥、穿心蓮等草藥圖文信息的二維碼。

綜合性

活動 利用相關(guān)軟件制作金銀花、芍藥、穿心蓮等草藥信息的二維碼。在呈現(xiàn)草藥信息的時候通過文字、照片、視頻、音頻等多種媒體形式，全面地介紹草藥。

探究性學(xué)習(xí)活動實(shí)施過程

1.活動布置

新課程倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，在教師指導(dǎo)下主動地、富有個性地學(xué)習(xí)。這一要求也需要反映到活動設(shè)計(jì)和布置中來，要賦予活動以多維的形式和豐富的內(nèi)容，如圖3所示，使活動體現(xiàn)出多樣性、自主性、趣味性、開放性和探究性的特點(diǎn)，讓學(xué)生在充滿智力挑戰(zhàn)的愉悅環(huán)境中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

圖3" 多維度設(shè)計(jì)與布置探究性學(xué)習(xí)活動

2.活動實(shí)施

活動的實(shí)施是對是否達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，學(xué)生能夠利用課堂上學(xué)到的新知解決活動過程中遇到的問題。基于信息科技學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)生在完成活動的過程中需要通過自主探究或者小組合作的形式，在真實(shí)情境下解決特定問題。在“方寸條碼 深藏奧秘”主題教學(xué)中，學(xué)生需要解決兩個核心問題，分別是：（1）探究條形碼與商品價格之間的關(guān)系，感受計(jì)算機(jī)的數(shù)字化管理；（2）探究二維碼的生成原理并能根據(jù)需要制作特定二維碼。為了檢驗(yàn)學(xué)生是否達(dá)到學(xué)習(xí)要求，在活動實(shí)施的環(huán)節(jié)中重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生遷移應(yīng)用二維碼的能力，利用二維碼展示草藥信息或者學(xué)生作品。在應(yīng)用二維碼展示信息的過程中，學(xué)生感受計(jì)算機(jī)的數(shù)字化管理，從二維碼的復(fù)雜程度感受編碼長度與所含信息量之間的關(guān)系。

3.活動成果

采用二維碼呈現(xiàn)信息的時候，學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以有多種媒體的表達(dá)形式，鼓勵學(xué)生多留意生活中的事物，并思考可以用所學(xué)知識解決哪些問題。當(dāng)想用二維碼呈現(xiàn)信息的時候，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)有很多事物都可以用到二維碼來介紹，例如，學(xué)校特色種植草藥介紹、學(xué)生作品介紹、學(xué)校文化介紹等。這樣既方便準(zhǔn)確而且也節(jié)省人力，學(xué)生能夠充分感受編碼的意義，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字化管理。

4.活動反饋

（1）自主評價

學(xué)習(xí)主題后，學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行自評，填寫綜合實(shí)踐評價表。通過收集數(shù)據(jù)能看出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、信息意識、實(shí)踐能力和交流表達(dá)能力。

（2）學(xué)習(xí)應(yīng)用

探究性學(xué)習(xí)活動開展之后，更重要的是能夠遷移應(yīng)用所學(xué)知識解決生活中遇到的問題。在制作二維碼展示學(xué)校植物和學(xué)生社團(tuán)精彩作品的過程中，學(xué)生不僅掌握了二維碼的制作方法，能夠建立二維碼與各種數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，更重要的是能夠利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，幫助別人更好地了解我們的校園，在提升核心素養(yǎng)的過程中增強(qiáng)對校園生活的熱愛。

（3）問卷調(diào)研

通過設(shè)計(jì)“方寸條碼 深藏奧秘”課后探究調(diào)查問卷，與課前問卷相呼應(yīng)，重點(diǎn)了解學(xué)生對于條形碼、二維碼等圖像編碼的掌握程度，從基本概念、核心知識、遷移應(yīng)用等多個角度考查學(xué)生是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。在問卷中每個問題被賦予一定的分值，學(xué)生填寫問卷之后能直接看到問卷的反饋情況，可以看到自己的分值處于哪個達(dá)標(biāo)水平；若是題目有不解之處可以直接查看題目解析。教師通過收集整理學(xué)生的問卷能夠較為清晰地了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，針對學(xué)生掌握不足的地方就可以進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)。

探究性活動設(shè)計(jì)特色與反思改進(jìn)

1.活動設(shè)計(jì)特色

一是以生活中的實(shí)際問題為著力點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生探究欲望、激發(fā)求知心理，選取學(xué)生生活中常見事物為案例進(jìn)行解析，學(xué)生在真實(shí)情境中建構(gòu)新知并將知識遷移應(yīng)用到解決問題中，體現(xiàn)了從生活中來、到生活中去的教學(xué)理念。

二是以解決問題為抓手，鼓勵學(xué)生在活動中自主探究新知，并總結(jié)歸納發(fā)現(xiàn)的成果形成解決方案。在解決問題的過程中，學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、信息社會責(zé)任在不斷提升。在交流研討的過程中，學(xué)生的總結(jié)歸納與邏輯思維能力也在不斷發(fā)展。

三是以學(xué)習(xí)活動為推手，幫助學(xué)生在課后鞏固與遷移應(yīng)用所學(xué)知識，并由探求二維碼的秘密輻射到生活中其他事物的編碼，加深對世界的認(rèn)識。

四是以學(xué)習(xí)評價為落腳點(diǎn)，堅(jiān)持過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合，知識考核與實(shí)踐測試相結(jié)合，自評與他評相結(jié)合，全面了解學(xué)生對于知識的掌握情況，尋找活動開展中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，進(jìn)一步去修改與完善活動設(shè)計(jì)。

2.反思與改進(jìn)

在主題教學(xué)開展的過程中，學(xué)科核心素養(yǎng)如信息意識、計(jì)算思維、信息社會責(zé)任等落位體現(xiàn)較為明顯，但是數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的發(fā)展稍有不足，所以在后續(xù)活動中，我們將更加關(guān)注學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的發(fā)展，希望在開展活動解決問題的過程中能夠促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

課堂是學(xué)生的課堂，學(xué)生是主體、教師是主導(dǎo)。但是在實(shí)踐教學(xué)中教師總會不自覺地多講，不放心將課堂放手交給學(xué)生。在今后的教學(xué)實(shí)踐中我們將加入更多學(xué)生自主探究與合作交流的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生充分體會其在活動中的主體地位，還原真實(shí)的課堂，讓學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

總結(jié)展望

在網(wǎng)絡(luò)信息快速增長的時代，圍繞著核心素養(yǎng)培養(yǎng)的中小學(xué)信息科技課程不斷發(fā)展，承擔(dān)了培養(yǎng)中小學(xué)生信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任的任務(wù)[2]。通過課堂實(shí)踐證明，以探究性學(xué)習(xí)活動為載體，能夠更好地落位新課標(biāo)理念，開展跨學(xué)科主題教學(xué)，從而促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能解決實(shí)際問題，提升學(xué)生在開放性環(huán)境中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力以及表達(dá)思想和交流成果的能力。盡管本文中探究性學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)與實(shí)施仍然存在一些不足，但是相信信息科技教育工作者將會持之以恒地躬耕課堂，探索更多更有效的探究性學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)與實(shí)施方式。同時，在教學(xué)模式、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)、平臺等諸多方面進(jìn)行創(chuàng)新，凸顯學(xué)生的主體性，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的全面提升。

參考文獻(xiàn)

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