基于體驗(yàn)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(shí)踐
——以“數(shù)據(jù)與編碼”為例

江蘇省南京市雨花臺(tái)區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué) 王國(guó)慶

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）是首個(gè)在全國(guó)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(jià)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(jià)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(diǎn)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?；诖耍抡n標(biāo)頒布以后，在信息科技教學(xué)過(guò)程中，教師要關(guān)注學(xué)生經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)邏輯與認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，遵循學(xué)習(xí)過(guò)程中的素養(yǎng)導(dǎo)向作用，切實(shí)提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)，在小學(xué)課程設(shè)計(jì)上不過(guò)分追求知識(shí)系統(tǒng)性，而應(yīng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、體驗(yàn)與獲得感重點(diǎn)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(guò)教學(xué)實(shí)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(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任。

信息意識(shí)是指學(xué)生對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力；計(jì)算思維是指學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在解決問(wèn)題過(guò)程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)；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(guò)選用合適的數(shù)字設(shè)備、平臺(tái)和資源，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)資源，開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題；信息社會(huì)責(zé)任是指學(xué)生在信息社會(huì)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(yàn)式學(xué)習(xí)理論

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論是由庫(kù)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(yàn)場(chǎng)中親身體會(huì)，或者基于生活中的切身體驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)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(kù)伯認(rèn)為，學(xué)習(xí)是體驗(yàn)的轉(zhuǎn)換并不斷創(chuàng)造知識(shí)的過(guò)程，并將這個(gè)過(guò)程分成四個(gè)步驟：具體體驗(yàn)——從具體體驗(yàn)中獲得感知；觀察內(nèi)化——多角度觀察和思考具體體驗(yàn)；抽象概括——通過(guò)觀察與思考，領(lǐng)悟獲得相應(yīng)的理論和概念；行動(dòng)應(yīng)用——將獲得的理論運(yùn)用到實(shí)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(duì)具體事物，也就是原型的模仿操作，所以，它們合稱(chēng)為“原型操作”。本研究體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的過(guò)程可分為生活情境體驗(yàn)—原型操作與探究—行動(dòng)應(yīng)用。

三、教學(xué)實(shí)踐研究

簡(jiǎn)單說(shuō)，數(shù)據(jù)就是我們通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)或計(jì)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(jiàn)的就是數(shù)字。由于計(jì)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

本案例的教學(xué)對(duì)象是五年級(jí)學(xué)生，學(xué)生具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作能力，大部分學(xué)生對(duì)計(jì)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(jiǎn)單的圖形化編程等，但對(duì)計(jì)算機(jī)的工作原理整體感到陌生。基于體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的四個(gè)步驟，筆者對(duì)“數(shù)據(jù)與編碼”開(kāi)展如下研究。

（一）生活情境體驗(yàn)

以“數(shù)據(jù)處理師”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生對(duì)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(dòng)小結(jié)，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行加工處理。

5.出示任務(wù)，對(duì)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(bào)。

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(shí)代的視頻，結(jié)合教師補(bǔ)充的資料，體會(huì)到信息社會(huì)數(shù)據(jù)量的龐大。

筆者通過(guò)列舉現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界客觀事實(shí)的符號(hào)記錄，感受數(shù)據(jù)的不同呈現(xiàn)方式，明確現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù)，除了數(shù)據(jù)這一種類(lèi)型外，還有很多種類(lèi)型，深入理解數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，明白在數(shù)據(jù)時(shí)代我們學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)”的價(jià)值。

（二）原型操作與探究

通過(guò)任務(wù)“車(chē)牌號(hào)中的秘密”，觀察生活中編碼的含義。

1.明確任務(wù)。對(duì)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(chē)牌號(hào)，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(huì)車(chē)牌號(hào)的編碼規(guī)則。

3.對(duì)比思考。對(duì)比車(chē)牌號(hào)信息，初步理解編碼的唯一性。

通過(guò)“車(chē)牌號(hào)中的秘密”這個(gè)小任務(wù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編碼的興趣，同時(shí)在完成任務(wù)的過(guò)程中體會(huì)數(shù)據(jù)由一種類(lèi)型轉(zhuǎn)化為另一種類(lèi)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(dòng)應(yīng)用

通過(guò)任務(wù)“設(shè)計(jì)圖形”體會(huì)計(jì)算機(jī)編碼的方法。

1.計(jì)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(yàn)證（見(jiàn)圖1）。

圖1

3.學(xué)生完成練習(xí)并展示。筆者通過(guò)體驗(yàn)數(shù)據(jù)編碼過(guò)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(shí)在編碼體驗(yàn)中感受不同生活場(chǎng)景下選擇合適的數(shù)據(jù)編碼方式的重要性。

實(shí)踐案例圍繞“數(shù)據(jù)與編碼”展開(kāi)活動(dòng)，第一，通過(guò)列舉生活中的數(shù)據(jù)明確數(shù)據(jù)的含義；第二，通過(guò)車(chē)牌號(hào)編碼的規(guī)則讓學(xué)習(xí)者了解編碼的含義；第三，體驗(yàn)?zāi)獱査姑艽a的編碼過(guò)程，體會(huì)數(shù)據(jù)編碼的優(yōu)勢(shì)，再講解現(xiàn)實(shí)生活中各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中被轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)，初步感知與體驗(yàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中編碼的過(guò)程，為今后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；第四，講解當(dāng)今社會(huì)越來(lái)越多的數(shù)據(jù)，被加工存儲(chǔ)、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(lái)便利，對(duì)推進(jìn)科技、生產(chǎn)和社會(huì)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(shí)技能為載體，使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)展了教學(xué)實(shí)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(yàn)式學(xué)習(xí)理論，通過(guò)“生活情境體驗(yàn)—原型操作與探究—行動(dòng)應(yīng)用”教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的核心素養(yǎng)有了不同的變化。

（一）真實(shí)的生活情境，能培養(yǎng)信息意識(shí)

具備信息意識(shí)的學(xué)生已有一定的信息識(shí)別能力，了解有價(jià)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(lái)了客觀挑戰(zhàn)。筆者要求學(xué)生根據(jù)自身的需要來(lái)搜集、存儲(chǔ)和處理信息，這些能力的發(fā)展對(duì)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的提升起著基礎(chǔ)性作用。計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)都會(huì)按照一定的規(guī)則，也就是說(shuō)要編碼，雖然學(xué)生的生活中充斥著各種信息，但他們要對(duì)有價(jià)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(huì)有意識(shí)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(shí)踐中，教師要?jiǎng)?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(wèn)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(shí)。

（二）原型操作實(shí)踐，能有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

計(jì)算思維強(qiáng)的學(xué)生，會(huì)自覺(jué)嘗試對(duì)生活中具體的問(wèn)題先進(jìn)行分析，再設(shè)計(jì)解決方案，最后使用科學(xué)方法進(jìn)行驗(yàn)證；能?chē)L試模擬、仿真、驗(yàn)證解決問(wèn)題的過(guò)程，主動(dòng)解決問(wèn)題。在信息科技教學(xué)實(shí)踐中，筆者引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合車(chē)牌號(hào)的編碼規(guī)則理解編碼的意義，養(yǎng)成對(duì)問(wèn)題分解的習(xí)慣，進(jìn)而根據(jù)真實(shí)問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)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(wèn)題，形成計(jì)算思維對(duì)相關(guān)問(wèn)題的表征，從而培養(yǎng)學(xué)生從計(jì)算機(jī)科學(xué)家的角度思考和解決問(wèn)題。由于課堂教學(xué)時(shí)間有限，教師在指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)時(shí)，目標(biāo)要明確，內(nèi)容要富有趣味性，難度要適中，完成時(shí)要給學(xué)生具體的反饋，課例要盡量讓學(xué)生使用計(jì)算原理來(lái)理解“數(shù)據(jù)”。學(xué)生在經(jīng)歷體驗(yàn)式原型操作后，計(jì)算思維得到了提升。

（三）原型探究時(shí)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(dòng)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(diǎn)就是講解時(shí)間短、重難點(diǎn)突出、資源使用方便。在實(shí)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(shì)，為學(xué)生突破教學(xué)重難點(diǎn)提供了獨(dú)特的學(xué)習(xí)體驗(yàn)；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(shí)，筆者通過(guò)微課視頻，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成了利用新技術(shù)開(kāi)展個(gè)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(kāi)展行動(dòng)應(yīng)用，能培養(yǎng)信息社會(huì)責(zé)任

信息社會(huì)責(zé)任要求學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也要增強(qiáng)信息的安全意識(shí)，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(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的威脅，如計(jì)算機(jī)病毒、信息泄露或虛假信息等現(xiàn)象。對(duì)于那些有損社會(huì)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(jià)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(huì)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(shí)代的教育指明了方向，教師只有重視理論結(jié)合實(shí)踐，才能促進(jìn)信息科技課程理念的落實(shí)，全面貫徹黨的教育方針，最終實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。