【一等奖小学信息科技教学论文】真实问题情境下小学生信息素养培养的实践探索——以《有趣的编码应用》单元教学为例

真实问题情境下小学生信息素养培养的实践探索

——以《有趣的编码应用》单元教学为例

《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》中明确提出“信息科技课程应以培养学生的核心素养为导向，注重真实性学习情境的创设，让学生在真实情境中理解信息处理的基本原理，形成基于计算思维的问题解决能力”。因此，信息科技教学就不再像以前那样只注重工具操作技能训练，而是需要转向全面培养学生的信息素养。这就需要我们打破传统课堂的局限，把学习活动融入复杂且有实际意义的真实问题情境中。

《有趣的编码应用》是人教版小学信息科技四年级《数据与编码》模块第三单元的内容，共5个课时。该单元以“嘀嘀嗒嗒的秘密”引入莫尔斯电码，通过“二值的黑白图像”“多彩的图像编码”让学生掌握用数字编码表示图像的原理，再以“编码也能动起来”学习动作编码，最后通过“自定编码讲规则”引导学生针对实际问题设计编码方案。“有趣的编码应用”单元旨在培养学生的信息意识和计算思维，使其理解编码与解码的基本原理，掌握编码规则设计的核心要点，并能根据实际需求自主设计简单编码。

因此，本文结合《有趣的编码应用》单元的教学实际，探索把抽象的编码知识转化为学生能感知、能探究、能应用的学习任务的方法。通过设计和开展项目化学习活动，帮助学生全面提升信息素养，以适应数字时代对人才培养提出的新要求。

亚里士多德说过：“思维是从疑问和惊奇开始的，常有疑点，常有问题，才能常有思考，常有创新。”学生信息意识的产生和增强，大多源于对现实世界的好奇和关注。所以，创设贴近学生生活、具有挑战性的真实情境，是激发他们探究兴趣的重要方法。

例如，“嘀嘀嗒嗒的秘密”这一课，以人类通信技术的发展历程为线索，展示从古代烽火狼烟到近代电报发明的历史影像，并提出这样的问题：“古代人们是怎样跨越遥远距离传递信息的？现代即时通信又是怎样在前人成果的基础上发展起来的？”而“自定编码讲规则”一课，则是创设了“如何帮助图书馆解决找书难”的真实问题情境。课堂伊始，通过播放视频，展示了图书馆管理员面对海量藏书时的困惑，引导学生思考：“怎样快速准确地找到一本书？”这一情境直接关联学生的阅读生活经验，让他们意识到编码规则在日常生活中的实用价值，从而产生为班级图书角设计编码规则的内在动机。

上述两个案例的情境虽然各异，却殊途同归地展现了真实情境创设的教学巧思。“嘀嘀嗒嗒的秘密”以历史影像为媒，将莫尔斯电码的抽象符号还原至烽火传信、至电报发明的文明演进脉络中。学生随镜头穿梭于古今，在狼烟与电码的对比中触摸编码技术的文化肌理。而“古人如何跨越山海传递音讯”的追问，既点燃了好奇之心，又铺就了从感知到深究的思维路径，为编码原理的探究预埋了情感种子与认知锚点。而“自定编码讲规则”一课则另辟蹊径，撷取学生熟悉的图书馆场景，以管理员寻书无措的真实画面制造认知冲突。“如何在书海中精准定位一本书”的困境，直击学生的日常经验，将编码规则从课本概念转化为亟待解决的生活命题，驱动学生萌生设计编码的迫切愿望。前者以文明传承涵养学科认同，后者以问题解决的实用价值唤醒学生的主体意识，两种情境张力交织，共同指向“以境促思、以思导学”的课堂追求。

基于小学生的年龄特点，想要培养他们的计算思维，就要通过结构化的问题设计，引导学生经历“抽象一分解一建模一优化”的思维过程。因为编码原理比较抽象，如果只是零散地讲解知识点，教学效果往往不理想。而如果教师采用层层递进、相互关联的问题链设计，能引导学生完成从观察现象到探究本质的完整思维过程，帮助他们在解决问题的过程中逐步提高模式识别、抽象建模和算法设计的能力。

例如，在“多彩的图像编码”一课中，教师首先从学生日常接触的视觉经验切入，先以像素数量与图像清晰度的关系提出问题，引导学生在对比观察中建立分辨率概念；接着，再聚焦颜色深度对画质的影响，通过四色与十六色的直观对照，深化其对色彩编码的感性认识；随后，以“数字代码如何表征颜色”为核心，推动思维从现象层面向原理层面掘进；最后，要求学生依据RGB数值还原色彩，实现理论知识向实践操作的转化。整个问题链由表及里，从具象感知逐步过渡到抽象理解。而《有趣的编码应用》单元教学，则是以技术演进的历史脉络为经。首先，从烽火传信的原始编码谈起，让学生在比较不同的信息传递方式的效率中感悟编码优化的必要性；其次，以计算机采用二进制的原因为锚点，借助互动游戏，让学生亲历二进制抗干扰的特性；最后，以班级Logo设计收束，鼓励其运用所学开展创造性表达。这一序列贯通古今，由历史回溯走向现实应用，让学生在“古人如何解决”“当代为何如此”“我能够做什么”的层层递进的追问中，完成认知的迭代与能力的跃升。

上述两个案例中，虽然两组问题链路径各异，但都贴合儿童认知特点。整个《有趣的编码应用》单元教学设计，自烽火狼烟切入，让学生先比试传信方式之优劣，再体验二进制抗干扰之特性，最终以班级Logo设计结束。在技术演进的历史纵深中，通过“古人如何传”“计算机为何选”“我能够做什么”一系列层层递进的追问，完成从感知到创造的跃迁。而在“多彩的图像编码”一课中，则立足日常看图经验：先辨像素多寡与清晰度的关联，再析颜色数量对画质的影响，继而探究RGB数值的配色机理，终以数值调色验证所学。图像数字化之理在四阶攀升中渐次明晰，学生由直观现象逐步深入编码内核。前者以文明演进串联技术抉择，后者以图像生成揭示编码本质，皆将抽象概念化为可拾级而上的思维阶梯，使学生在逐级攀登中习得分解、建模、优化之能力，并于成功体验中积淀学习自信。

推进学科融合是拓宽信息科技应用视野的关键。信息科技作为交叉学科，其编码原理源于数学逻辑，通信技术实现依靠科学原理，数字作品呈现融合艺术创意。通过跨学科整合，引导学生从多学科角度理解编码规则、验证信息传递可靠性、感受数字表达多样性，打破单一学科思维局限，实现从“技术操作”到“创新应用”的视野拓展。

在《有趣的编码应用》单元，我有意将信息科技与其他学科进行有机整合：数学方面，引导学生探讨莫尔斯电码“点”“划”组合所蕴含的排列组合思想，以及二进制编码与数学位值原理的内在关联；科学方面，结合电报工作原理，初步探讨电流的“通”与“断”如何物理表征二进制的“1”和“0”，建立信息技术与物理科学的联系；艺术方面，鼓励学生利用黑白像素画板进行创作，将严谨的逻辑编码与自由的审美表达相结合，设计个性化数字图像。

例如，在“编码也能动起来”一课中，学科融合的特征尤为明显。整节课中，在数学方面，学生需要在设计动作编码方案时运用逻辑推理能力，确保编码的唯一性，通过对比不同编码方案的长度，理解信息压缩的数学原理。在体育与健康方面，则是让学生尝试为广播体操或武术动作设计编码，将体育动作的规范性要求与编码的精确性要求相结合。学生在分解“伸展运动”“体侧运动”等动作时，既梳理了动作逻辑，又深化了对动作分解与编码的理解。在工程设计方面，学生需要在为扫地机器人设计清扫路线的拓展活动中，考虑房间布局的空间规划，将工程设计的系统性思维融入编码实践。

上述两个案例均以编码为支点，撬动了多学科的深度关联。首先是《有趣的编码应用》单元从莫尔斯电码的排列组合到电流的通断原理，再到像素画的美学创作，让学生在算理、物理与艺术的交汇处理解编码的本质。接着是“编码也能动起来”这节课，具体探索如何在跨学科设计上走得更远，将数学的严谨推理、体育的动作规范、工程的空间规划熔于一炉，使编码学习从符号操作升级为综合决策。二者共同打破了学科壁垒，让学生真切感受到信息科技不是孤立的技术工具，而是贯通知识领域、连接真实生活的思维桥梁，其育人价值正在于这种跨界迁移与综合创生的无限可能，最终实现了以信息科技为核心的综合素养提升。

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