小學信息技術理論課開放性選題教學

王蘇明

蘇科版小學信息技術教材中，幾乎每個年段都會有一些理論類內容的開放性選題，如《網絡文明小公民》《感悟技術發展》《初識人工智能》等。近幾年，省、市的一些評比課也多有類似的選題，如《走近人工智能》《探月工程中的信息技術》。這類課題不太好上幾乎是一線教師的共識，40分鐘，教些什么又怎么去教，需要不斷思考、實踐與重建。下面，筆者以2019年江蘇省小學信息技術優質課評比課題《探月工程中的信息技術》一課為例，嘗試從計算思維的角度解決這個問題，以期管中窺豹，探尋可行之道。

● 開放性選題如何解

先談開放性選題的問題。開放性選題不好上，是因為“教什么”“怎么教”的問題相較于一般的操作課更為復雜。首當其沖的是“教什么”？一般來說，如制作表格，美化文檔或者插入超鏈接等操作課都有確定的教學內容，教師只需聚焦“怎么教”的問題，但開放性選題往往無明確的教學內容，需要教師根據課題進行選取和組織。這看起來是“教什么”的問題，但究其根源是“為什么教”的問題，它直接指向了本節課的教學目標，只有目標確定了，才可以選擇教學內容解決“教什么”的問題，也才能夠回答為什么選這些內容而不選那些內容。那么如何解決這些問題呢？來看看計算思維解決問題的一般方法——識別、分解、抽象化與算法，面對這一問題是如何適用的。

首先是識別：界定課題所處模塊。初步解讀課題“探月工程中的信息技術”，不妨從最原始的詞組開始，此課題中信息技術是中心詞，那信息技術如何界定？我們不妨回到教材，讀一讀教材是如何定義的。蘇科版小學信息技術三年級教材《信息與信息技術》一課對信息技術給出了這樣的定義：“在信息的獲取、存儲、加工、傳遞等過程中涉及的技術通常稱為信息技術。”由此出發，“探月工程中的信息技術”就可解讀為在探月工程中，信息在獲取、存儲、加工和傳遞的過程中用到的技術。解讀到此，可將本課歸屬于《江蘇省義務教育信息技術課程綱要（2017年修訂）》（以下簡稱《綱要》）劃分的五個模塊中的信息技術基礎模塊。

其次是分解：基于《綱要》內容與課題情境的分解。《綱要》將本模塊內容劃分為四個方面：信息的識別與獲取、信息的存儲與管理、信息的加工與表達、信息的發布與交流。而探月工程是信息技術應用的集大成者，是一項極其復雜的綜合工程。以最新的“嫦娥四號（玉兔二號）”為例，其經歷的主要技術過程可分解為“發射升空—繞月飛行—登陸月背—月背巡航”，這其中必然少不了信息的獲取、存儲、加工、傳遞等，對這一過程用到的具體的信息技術再做梳理，其中主要包括控制技術、計算機與智能技術、通信技術、傳感技術等。至此，已找到可以“落地”的抓手，接下來就是提取具體的知識點。

再次是抽象：基于信息素養的知識點提取。探月工程中的知識點多如牛毛，選擇哪些作為本課的教學內容呢？評判的標準又是什么？筆者的做法是從顯性的現象入手，嘗試提取信息元素，再從信息素養的角度判斷其是否具有教學價值。例如，“嫦娥四號”最大的亮點是登陸月背，為什么難？難在通信，這屬于信息技術中的“通信技術”領域。因為月背沒有信號無法進行通信，信號是什么？是無線電波。無線電波是怎樣傳遞信息的呢？通過高低電平的轉換。高低電平怎么表示1/0？于是二進制出現了。有了信號就可以傳遞信息了，玉兔二號發回了第一張近距離月背高清圖像，那么圖片又是如何轉化成二進制的呢？這些問題其背后對應的都是“嘗試解決日常生活中數字化表達的常見問題，初步感悟信息技術在人類生產與生活中的重要價值”，因此“二進制及編碼解碼”是可以作為本課的知識點的。以此類推，同時考慮盡可能展現信息技術全貌，筆者還提煉了“程序”“傳感器”“AR技術”等知識點，如下表所示。

● 理論課應注意什么

有了具體的教學內容后，相對于操作課，理論課更突出的是“怎么教”的問題，再分解一下，就是“概念怎么教”“活動怎么設計”“如何滲透價值觀”的問題。

1.概念解讀：兒童立場，鏈接生活

對小學生而言，基礎概念不太好解釋，往往是講了學生也會不明就里。教師要做的是將概念進行解讀，便于學生整體認知，并能將其進行分解找到其中的關鍵元素，再關聯到學生身邊的信息現象，才算落地。以本課為例，“信息技術”本身是一個比較泛化的概念，再加上“探月工程”這一離學生生活相去甚遠的場景，如果直接告知，學生很難真正理解。如何解讀，落地教學？筆者思考的是，要讓學生對信息技術的全貌有一個面上的整體認知，并能對其中若干具有信息技術典型特征的“點”進行深度挖掘。有了這樣的解讀之后，回到學情。四年級學生對本課主題“探月”本身就有著較強的好奇心與探究欲，也比較容易接納、體驗新事物，且他們對生活中的信息技術或信息現象，有一定的經驗，需要考慮的是如何將學生已有的生活經驗與探月工程中的信息技術應用相聯系。筆者找到了“指令—程序—計算機技術、信號—編碼—通信技術、休眠—喚醒—傳感技術”三組對應的鏈接，引導學生從已有的生活經驗出發，經歷信息技術應用的場景，可體驗其過程，探究其本質。這樣，既考慮到了將計算機技術、通信技術以及傳感技術作為信息技術的基礎面進行整體認知，又分別對這些技術中有教學價值的點進行了“提拉”，使學生對探月工程中的信息技術形成了較為“立體”的知識體系，較好地完成了概念的落地。

2.巧設活動：課程融合，關注體驗

《綱要》指出：突出信息技術課程的實踐性，強調引導學生親歷完整的實踐過程，注重課程內容的綜合性，超越封閉的單一學科知識體系和固定的課堂教學時空局限，將信息技術與其他學科課程融合起來，面向學生的生活世界，幫助學生建構對世界的完整認識。本節課，考慮到探月這一主題的特殊性，筆者設計了“AR探月”活動，運用數字化學習環境突破時空限制，又與科學學科進行有機融合，通過對月球知識的介紹，了解真實的月球環境，展開“嫦娥登月”“月宮傳圖”“月上生存”等體驗活動，再以探月工程展開的技術過程為軸進行串聯與整體設計。通過自主探究法、體驗法、游戲教學法等層層推進教學，引導學生在活動中感知探月工程中信息技術的應用，了解與其相關的知識與技能，探究其背后蘊含的基本思想和方法，進一步加深學生對信息技術的理解和思考，促進全體學生學科核心素養的均衡發展。

3.關注價值觀：自然滲透，學科育人

信息技術課程作為基礎教育課程，是國家意志和社會主義核心價值觀在基礎教育領域的直接體現，應在立德樹人、正確價值觀形成等方面發揮作用。信息技術理論課中的情感態度與價值觀目標是尤其需要關注的，具體有兩方面：一是認識到信息技術本身的技術價值，它是改變個人生活，甚至是推動人類社會進步的工具;二是熱愛祖國、振興中華民族的使命感和責任感。當然，價值觀的確立，不是靠簡單的說教，更不是靠口號式的呼喊，而是要挖掘教學內容中適合滲透的地方，做到潤物無聲，水到渠成。本節課，筆者通過一系列的問題解決，讓學生充分感知了信息技術作為“工具”的強大魅力;同時，對“嫦娥四號”登陸月背所創造的一系列“第一”進行了挖掘，并對我國即將開展的火星探測計劃進行了介紹，極大地增強了學生的民族自豪感和自信心，使學生對未來的信息技術學習產生了濃厚的興趣，較好地完成了學科育人的目標。

● 課例實踐

1.導入：紙上“探月”——AR技術激趣導入

（1）“月”迷導入

師：上課之前，大家來猜個謎語：一面鏡子亮晶晶，走遍天下照古今。（生：月亮）你們對月亮了解多少？（生：地球的衛星/沒有空氣/隕石坑/阿波羅載人登月/神話故事“嫦娥登月”/……）大家對月亮都很感興趣，我們現在就去看看月亮好不好？（生：白天看不到）老師已經把月亮“請到”了大家的桌子上。

談話引入，并由猜謎引導學生談論自己對“月”的已有認識，引出AR“探月”。

（2）AR“探月”

師：下面，我們進行一個小組活動——AR“探月”。要求：三人一組，運用“通曉天文”APP，通過AR技術尋找月球上的中國元素，然后匯報探究結果。

小組匯報：萬戶、張衡、祖沖之、高平子環形山……

師：這些月球上的中國元素，有很多是我們古代先賢的名字，他們對太空對月亮充滿了探索的渴求，也有一部分是中國近期對月球探索留下的印記，這些與我們息息相關的中國元素既是世界對中國探月的認可，也記載傳承了中國人千百年來的探月夢。

2.初探：“嫦娥”登月——認識“計算機技術”在探月中的作用

（1）嫦娥工程

師：請大家觀看視頻，獲取以下信息：我國探月工程的名稱及分步實施計劃。（學生觀看視頻，明確我國的探月工程名為“嫦娥工程”，分為“繞、落、回”三步完成）

（2）“嫦娥”登月

師：我們總體了解了我國探月工程的概況，下面我們來重溫激動人心的“嫦娥四號”登月過程。

在播放視頻過程中，教師重點講解主要技術過程，帶領學生直觀感受“指令”在登月過程中的重要作用。

師：這段視頻記錄了“嫦娥四號”登月的主要過程，在點火員發出“點火”口令后，火箭是由什么控制的？（生：計算機）再具體一點呢？（生：程序）真棒！“程序”聽起來很高大上，簡單來說，就是為完成某件事情而按順序排列的指令集合。大家想不想嘗試將視頻里的這些登月指令按正確順序排列，模擬“嫦娥四號”登月的過程。

學生活動：通過小程序進行指令重組，正確點擊發射按鈕，觀看演示指令執行過程的模擬動畫。

小結：指令系統、計算機模擬、計算機運算都是計算機技術的重要組成部分，計算機技術的應用使“嫦娥登月”成為可能。

3.再探：“月宮傳圖”——體驗“通信技術”在探月中的應用

（1）成就介紹

教師介紹“嫦娥四號”取得的若干“第一”：第一個登陸月球背面的人類探測器、第一次實現了月背巡航、傳回了第一張月背近景照片、培育了月球上的第一個生命。激發學生自豪感，同時引發思考：為什么登陸“月背”這么難？引出探月工程中的“通信技術”。

（2）體驗活動：“我傳你接”——感受“鵲橋”中繼星的作用

師：下面我們進行一個小活動——“我傳你接”，體驗一下，難在哪里？如何解決？

學生扮演“地球”“月球”進行“我傳你接”的體驗活動，無法完成。

師：“地球”都要流浪到“月球”背面去傳遞了，這是不允許的。怎么辦？（生1：我來幫他們）非常棒，增加了一個節點，我們就能夠將東西傳遞過去了。大家和科學家想的一樣！我們來看“鵲橋”中繼星。科學家通過計算，向拉格朗日L2點發射了鵲橋中繼星，通過它解決了月背無信號的問題。

（3）視頻介紹：無線電波的通信原理

師：你在生活中遇到過信號問題嗎？（生：在電梯里＼去山里玩＼……）這些都是我們身邊發生的事情，那“信號”到底是什么呢？請看視頻，了解無線電波傳遞信息的過程。

（4）編碼與解碼

師：我們通過視頻知道了平常說的“信號”其實就是無線電波，通過用1/0表示高低電平來傳遞信息，那信息是如何變成1/0的呢？老師以最簡單的黑白圖像為例：將“飛碟圖”像素化，使其每個點只有一種顏色，將所有的白色用1表示，黑色用0表示，就可以得到一串1/0組成的編碼。

教師演示黑白圖像的“編碼”過程，引導學生領會什么是數字化表示。

（5）體驗活動：解碼競速

師：下面，全班分六個小組，使用“解碼器”完成六組編碼的解碼，合起來就是下一個活動的“通關密語”。

學生分六組解碼，得到通關密語：探月小車一部。

4.三探：“月上”生存——了解“傳感技術”在探月中的應用

教師對背景進行介紹：中國航天微博更新“玉兔二號”的再次休眠。

學生體驗活動：保護“玉兔”——傳感技術。

①“探月小車”動起來。學生嘗試借助“手電光源”，使小車動起來。教師引導學生觀察，找出照射的具體元器件上的文字，引出光照傳感器。

②光照傳感器工作原理。教師講解光照傳感器工作原理：光照強度—電壓值—二進制。

③保護“玉兔”——為“玉兔”選配合適傳感器。課件介紹各類傳感器，從月球表面實際環境出發，引導學生思考，解決實際問題：“玉兔”在惡劣的月面生存需要哪些傳感器？

5.總結：卒章顯志——情感升華

教師總結：①強調計算機技術、通信技術與傳感技術參與了探月工程的信息獲取、加工與傳遞的過程，極具重要性，以此點題。②介紹航天新技術的應用：歐洲航天局3D打印月球基地、美國NASA使用VR訓練宇航員、我國火星探測車上的人工智能。

學生通過“滿月”“半月”“弦月”手勢反饋本節課活動的完成情況，教師擇機與學生交流，了解學生實際掌握情況。學生表達本節課的學習收獲、感受、展望等。

教師展示“中國航天日”的海報，鼓勵學生關注身邊的信息技術或信息事件，為中華民族的航天夢、中國夢而努力學習。

● 結束語

信息技術開放性理論課教學不能止步于概念或基礎知識的習得，而應深入挖掘信息技術學科特殊的育人價值，鍛煉思維，提高能力，讓學生在感知世界、思考問題、解決問題的過程中感受信息技術的魅力。站在這樣的高度思考“為什么教”，選擇“教什么”“怎么教”，才能準確找到學科教學的原點與靈魂，把握學科核心素養的要義，引導學生從掌握“雙基”走向學科思維形成，使每個層次的學生均有所得。