《從數據到編碼》教學設計

教材分析

在浙教版小學信息科技教材中，“數據”這一邏輯主線貫穿所有學段，學生在三年級學習了“數字資源”，在四年級上冊第一單元學習了“泛在的數據”——認識數據、第二單元學習了“數據證明觀點”——學習數據處理。在學生對數據有所了解的基礎上，本單元即四年級上冊第三單元的內容“身邊的編碼”從數據延伸到編碼，為四年級下冊的數字化編碼和解碼做準備。《從數據到編碼》是本單元的第一課，從標題來看，它起承上啟下的作用，對接前兩單元的數據，引出本單元的主題“編碼”，本節課的定位是生活中的編碼，為后續的學習做鋪墊。邏輯關系如圖1所示。

學情分析

本課的教學對象為四年級學生，他們對日常生活中編碼的應用有著豐富的生活經驗，同時也具備一定的思維遷移能力，但對編碼的定義、編碼與數據之間的關系等較為抽象的概念的理解還有一定的困難。

教學目標

①通過提煉不同編碼背后的規則，了解數據與編碼之間的關系。②通過體驗、對比分析不同場景的應用，了解編碼的多種呈現方式。③通過解讀真實生活中的應用，學會從編碼的視角看待學習與生活中的事物，感受編碼在現實生活中的應用價值。

教學重難點

重點：了解數據與編碼之間的關系。

難點：學會從編碼的視角看待學習與生活中的事物，感受編碼在現實生活中的應用價值。

教學策略

針對學習內容以及學情，在教學過程中運用案例分析、自主探究、小組合作等教學策略，同時，將評價標準前置，讓學生根據評價維度對自己每一次活動進行評價，有效地調動學習積極性，實現“教-學-評”一致性。

教學流程

環節一：初步感知，引出課題

情境導入：教師以出差在酒店中遇到的自動外賣送餐機器人為例（如下頁圖2），探究其如何知道要送餐的房間，從而引出課題——從數據到編碼。

設計意圖：通過對“送餐機器人房間號”這一編碼的分析，發現其與數學中用于計算的數值是不一樣的，從而初步感知編碼，引出課題“從數據到編碼”。

環節二：探尋規則，初步建構

師生交流，找出校園中的編碼：上課地點、班牌、教師車輛的車牌號。

布置活動一：自主找規則（如圖3）。

①上課地點的編碼規則：幢號教師樓層+教師名稱；②班牌的編碼規則：年級+班級；③車牌號的編碼規則：省份+地級市+車輛序號。

小結：數據按照一定的規則進行組織得到編碼。

教師組織學生開展自我評價（如圖4）。

思考：同一事物的編碼是否可以有不同的編碼規則？通過中英文班牌的不同規則，學生總結出同一事物的編碼可以有多個編碼的規則。

設計意圖：通過尋找校園中編碼的規則，理解數據與編碼的關系，引導學生了解編碼規則，為后續制訂編碼規則做鋪墊，培養學生信息意識及計算思維。

環節三：探尋方式，再次建構

問題二：編碼的呈現方式有哪些？

學生回答：常見的呈現方式——數字、字母、漢字、圖形等。

活動二：教師引導學生用掃碼槍體驗“條形碼查詢”系統，并觀察掃描出的數字與商品上的編碼有什么關系？教師組織學生開展小組評價。接著，教師利用Excel做一個“條形碼查詢”系統，用掃碼槍掃描條形碼，快速得到相應信息。

思考：這些編碼有什么作用呢？學生總結得出：實現有組織有秩序的管理。

設計意圖：通過觀察及自主探究，讓學生了解編碼的不同呈現方式，感受呈現方式的多樣性。學生通過自主思考，歸納出編碼的作用，從而理解編碼的必要性。

環節四：遷移應用，內化理解

活動三：學生分組探索不同生活場景中的編碼（如圖5）。場景一：自動送快遞機器人畫面。場景二：日常生活畫面。①找出該場景中的編碼。②該編碼的呈現方式有哪些？③該編碼在場景中的作用是什么？

教師組織學生進行小組匯報，組織學生開展小組評價。

設計意圖：檢驗學生是否能將所學的內容進行遷移應用，培養學生自主探究的意識，突破難點，引導學生從編碼的視角看事物，感受編碼在生活中的應用價值。

環節五：拓展提升，總結升華

①思考題：家里的桌椅需要編碼嗎？請說說你的觀點和理由。

②總結：結合板書說說今天這節課的收獲。

設計意圖：通過開放的思考題，培養學生辯證思維，活學活用。結合板書說說自己的收獲，在這一過程中學生將自己在本節課建構的知識再次呈現，從而梳理知識點。

教學反思

1.以生為本，立足真實性

在“感知編碼”環節中，創設酒店自動送外賣機器人的真實情境，通過探究發現其是利用房間號中的信息實現送餐服務，從而初步感知“編碼”，引出課題。該情境對學生來說是真實體驗，能很好地激發學生學習的興趣，為后續學習做好鋪墊。在“初步建構”環節中，將學校的真實場景作為教學資源，如上課地點、班牌、車牌等編碼，探尋其中的規則，拉近與學生的距離，開展深度學習，促進理解。在“再次建構”環節中，學生通過體驗掃碼槍掃描條形碼，感受日常生活中商品查詢過程，理解其中的編碼原理。在“遷移應用”環節中，學生通過分析“自動送快遞機器人”及“日常小區生活”的真實場景，將課堂所學的編碼知識進行遷移應用，從而實現內化理解。

2.培養計算思維和信息意識，“以終為始”進行逆向設計

威金斯博士在《追求理解的教學設計》一書中提出了“逆向設計”這一概念，“以終為始”，即從學習結果開始進行逆向思考：①學習要達到的目的是什么？②達成學習目的的方法是什么？③如何證明學習達到了目的？因此，教師要以核心素養為目標，設計教學過程和教學方法，再設計相應的評價標準和評價方法。本節課對應的核心素養包括計算思維和信息意識等，這也就是本節課所要達成的目的，因此，筆者設計了相應的三個教學目標，通過三個活動達成相應目標，在活動結束后利用師生評價和自我評價反饋目標達成情況。

3.注重課堂生成，點亮高效課堂

關注課堂生成，可以讓教師了解到教學預設之外的情況，可以更好地了解學生知識建構的過程及掌握情況，增強師生之間的互動，體現學生學習的主體地位，使課堂教學更加高效。在“拓展提升”過程環節中，筆者設置了一道思考題：家里的桌椅需要編碼嗎？這是一道開放的思考題，沒有唯一的答案。學生在表達自己看法的同時，無形中把自己對編碼的深層理解展示出來，使教師對學生的知識掌握情況有更好的了解。

點評

本節課的設計從核心素養出發，以真實情境為載體，以解決問題的問題鏈為線索，在感知編碼、內化編碼、應用編碼的過程中落實核心素養，從而達成素養的培養目標。從課題來看，本節課是在“雙新”（新課標、新教材）背景下的一次嘗試；從浙教版教材來看，本節課不單單體現了編碼之間的內在邏輯關系，還體現出了單元之間的內在邏輯關系。因此，在選擇真實情境載體的時候，本節課不但考慮到了編碼在現實生活中的普遍運用，而且考慮到了編碼與前沿科技的結合。所以，本節課將編碼跟人工智能應用進行融合，讓學生充分感受到數據科技在現實生活中的應用價值，以及給生活帶來的便捷。本節課在設置問題鏈的時候，既體現了知識之間的內在邏輯關系，同時也體現了新課標提出的學科基礎性和綜合性。整個問題鏈的設計注重學生的主體地位，在三個活動中，學生除了觀察、實踐、合作，更多的是帶著問題在做、在思考、在評價。在問題鏈中除了落實基本知識外，更多的是與具體的、綜合性的生活情境結合，在解決問題的過程中培養學生的核心素養。

（點評人：浙江省臺州市教育教學研究院信息技術教研員 王銀萍）