基于新課標(biāo)的“數(shù)據(jù)與編碼”模塊的教學(xué)實(shí)踐與思考
——以《認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼》一課為例

吳善佳 福建省廈門市海滄區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校

李馨嫻 福建省廈門市海滄區(qū)北附學(xué)校

2022年4月，教育部頒布《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，信息科技課程從原來的綜合實(shí)踐課程中獨(dú)立出來，成為一門獨(dú)立的國家課程。這對于廣大信息科技教師而言，既是機(jī)遇，又是挑戰(zhàn)。在如何落實(shí)新課標(biāo)，推動(dòng)教學(xué)變革的過程中，許多信息科技教師面臨著困惑與挑戰(zhàn)。其中，最大的困惑之一是目前尚未推出與新課標(biāo)相適應(yīng)的配套教材和數(shù)字化的教學(xué)資源，不能準(zhǔn)確地理解和執(zhí)行新課標(biāo)。針對這一問題，筆者以新課標(biāo)中“數(shù)據(jù)與編碼”模塊為例，探討如何設(shè)計(jì)符合新課標(biāo)要求的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和實(shí)際運(yùn)用能力。

●“數(shù)據(jù)與編碼”模塊教學(xué)內(nèi)容的選取原則

在新課標(biāo)中，“數(shù)據(jù)與編碼”是第二學(xué)段的一個(gè)核心模塊，主要內(nèi)容如下表所示。在進(jìn)行數(shù)據(jù)與編碼內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者認(rèn)為需要遵循一定的教學(xué)原則（如下頁圖）。

關(guān)鍵詞表述內(nèi)容要求1.體驗(yàn)與認(rèn)識通過體驗(yàn)和認(rèn)識典型的信息科技應(yīng)用場景，感受身邊無所不在的數(shù)據(jù)，可以使用數(shù)字、字母或文字編碼表示信息2.結(jié)合真實(shí)情境結(jié)合真實(shí)情境，了解編碼在生活中的應(yīng)用，認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼的目的，理解數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會組織與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)3.觀察身邊案例通過觀察身邊的真實(shí)案例，知道如何使用編碼建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，以便計(jì)算機(jī)識別和管理，了解編碼長度與所包含信息量之間的關(guān)系4.分析具體應(yīng)用通過分析生活中的具體應(yīng)用，了解數(shù)字化表示信息的優(yōu)勢，體驗(yàn)信息存儲和傳輸過程中所必需的編碼和解碼步驟，初步理解數(shù)據(jù)校驗(yàn)的目的和意義5.了解數(shù)據(jù)安全通過真實(shí)案例了解威肋數(shù)據(jù)安全的因素，認(rèn)識自主可控技術(shù)對數(shù)據(jù)安全的影響，在學(xué)習(xí)和生活中有意識地保護(hù)數(shù)據(jù)，并遵守相關(guān)的法律法規(guī)6.數(shù)字化工具在對簡單問題的分析過程中，使用數(shù)字化工具組織并呈現(xiàn)收集的數(shù)據(jù)，借助可視化方式表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以支撐自己的觀點(diǎn)7.數(shù)據(jù)記錄描述在學(xué)習(xí)與生活中，能用數(shù)據(jù)記錄并描述規(guī)律性發(fā)生的事件，簡單地表達(dá)自己的想法或預(yù)測結(jié)果

“數(shù)據(jù)與編碼”選取教學(xué)內(nèi)容的原則

四大核心素養(yǎng)包括信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任。在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，教師必須考慮學(xué)生的核心素養(yǎng)是否得到了恰當(dāng)?shù)奶嵘?。五大課程理念是指導(dǎo)教學(xué)的重要依據(jù)，其反映了數(shù)字時(shí)代正確育人的方向，構(gòu)建邏輯關(guān)聯(lián)的課程結(jié)構(gòu)，遴選科學(xué)原理和實(shí)踐應(yīng)用并重的課程內(nèi)容，倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，強(qiáng)化素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價(jià)。此外，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中還需考慮課標(biāo)中的六條邏輯主線、總目標(biāo)和學(xué)段目標(biāo)、各分模塊的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最后，真實(shí)的應(yīng)用場景也是教學(xué)設(shè)計(jì)的重要考慮因素，在教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，基于學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)開展教學(xué)，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，是提升學(xué)生素養(yǎng)和能力的有效手段。

●教學(xué)實(shí)施案例

下面，筆者以《認(rèn)識數(shù)據(jù)編碼》一課為例，介紹具體的任務(wù)設(shè)計(jì)，探討如何基于以上教學(xué)內(nèi)容的選取原則，開展數(shù)據(jù)與編碼模塊的教學(xué)實(shí)踐。

環(huán)節(jié)1：尋找身邊數(shù)字，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識“數(shù)值”和“編碼”

通過對真實(shí)情境的案例分析，讓學(xué)生知道編碼的目的是建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系。

在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，以快遞員投遞快遞為例，讓學(xué)生思考：快遞包裹上的編號有什么作用？為什么小區(qū)里那么多戶人家，快遞員都能精準(zhǔn)找到投遞位置？

引導(dǎo)學(xué)生對比小區(qū)里的“C5-18-806”和“C5-18-0806”的編碼方式的區(qū)別，引發(fā)學(xué)生討論和思考，讓學(xué)生初步了解編碼的排序與組合。

要求學(xué)生根據(jù)自己的班級、座號等數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個(gè)屬于自己的編碼。讓學(xué)生了解編碼到底是怎么生成的，引導(dǎo)學(xué)生“破譯”編碼。

教學(xué)反思：在教學(xué)內(nèi)容的處理上，教師利用學(xué)生平時(shí)經(jīng)常接觸到的快遞單號、門牌號、班級號、座位號等各種數(shù)據(jù)，通過真實(shí)案例的分析和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗(yàn)到生活中無處不在的數(shù)據(jù)，了解這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的豐富信息。這些案例與學(xué)生生活實(shí)際相關(guān)，能夠引起學(xué)生的關(guān)注和共鳴，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

環(huán)節(jié)2：分析生活編碼，促進(jìn)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)

教師應(yīng)注重情境的設(shè)計(jì)和構(gòu)建，從學(xué)生的已有認(rèn)知出發(fā)，確保教學(xué)素材和教學(xué)案例貼近學(xué)生的實(shí)際生活，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和探究，開展深度學(xué)習(xí)，并促進(jìn)個(gè)體之間的交流互動(dòng)和共同進(jìn)步。

在生活中，學(xué)生經(jīng)常接觸到付款碼、乘車碼、健康碼等二維碼，但很少意識到它們是編碼。在課堂上，教師利用視頻展示生活中的編碼場景，提出問題：“這些二維碼看起來都是由黑白方塊組成的，為什么有的能用來支付，有的能用來乘車，有的能用來展示健康信息？”引導(dǎo)學(xué)生展開深入探究，完成學(xué)習(xí)單，幫助學(xué)生了解二維碼的概念和使用場景。

教學(xué)反思：教師通過視頻、學(xué)習(xí)單等多種形式給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間和時(shí)間，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生拓展思考生活中還有哪些地方應(yīng)用了二維碼的場景，這樣能夠檢驗(yàn)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力，并為后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)提供參考。

環(huán)節(jié)3：設(shè)計(jì)體驗(yàn)活動(dòng)，幫助學(xué)生內(nèi)化編碼原理

信息科技課是一門“科”與“技”并重，既注重科學(xué)原理，又注重操作實(shí)踐的課程。教師可以在課堂上設(shè)計(jì)多樣化的操作活動(dòng)，讓學(xué)生在“做中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”“用中學(xué)”，通過實(shí)踐體驗(yàn)來探索知識，并逐步內(nèi)化和理解編碼的原理。

在引導(dǎo)學(xué)生理解二維碼表示信息時(shí)，教師設(shè)計(jì)了“在電子表格的單元格中填充顏色”的活動(dòng)，數(shù)字為“1”的單元格填充顏色，數(shù)字為“0”的單元格不填充顏色。最終，填充出來的圖形呈現(xiàn)出漢字“春”字的形態(tài)。這樣，學(xué)生在填涂格子的過程中，更加直觀地感受到了漢字編碼的原理。接著，教師請學(xué)生動(dòng)手填涂一個(gè)二維碼，通過這個(gè)過程感受二維碼的生成，同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)二維碼生成器，創(chuàng)造一個(gè)屬于自己的二維碼。通過這個(gè)過程，引導(dǎo)學(xué)生了解二維碼可以存儲和傳遞大量的數(shù)據(jù)和信息，以此認(rèn)識到數(shù)字化表示信息的優(yōu)勢。

教學(xué)反思：從課堂反饋的效果來看，學(xué)生在這一環(huán)節(jié)參與度非常高。教師在設(shè)計(jì)多樣化的操作活動(dòng)時(shí)，確保了操作體驗(yàn)與知識內(nèi)涵的有效結(jié)合，通過填充顏色、生成二維碼等多樣化的操作體驗(yàn)，讓學(xué)生更加直觀地認(rèn)識到，在計(jì)算機(jī)世界中，信息是由0和1表示的，而身邊的條形碼、二維碼等都是編碼的表現(xiàn)方式。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)大大提高了學(xué)生的興趣和參與度，也使他們更容易理解課程內(nèi)容。

環(huán)節(jié)4：展開小組討論，提升學(xué)生數(shù)據(jù)安全意識

教師在注重傳遞知識和原理的同時(shí)，還需注重對學(xué)生信息安全意識的培養(yǎng)。

在教學(xué)中，教師展示學(xué)生的身份證號，引導(dǎo)學(xué)生分析身份證號碼的意義，讓學(xué)生進(jìn)一步體會如何使用數(shù)字、字母進(jìn)行編碼，并在此基礎(chǔ)上初步理解數(shù)據(jù)校驗(yàn)的目的和意義。同時(shí)，播放與居民身份證號碼、不明二維碼等相關(guān)的視頻素材，通過視頻案例，引導(dǎo)學(xué)生展開小組討論，并讓小組代表上臺分享小組觀點(diǎn)，從而幫助學(xué)生認(rèn)識自主可控技術(shù)與平臺對保障數(shù)據(jù)安全的重要意義，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)安全意識，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和信息社會責(zé)任。

教學(xué)反思：教師通過提供適當(dāng)?shù)闹黝}和問題，引導(dǎo)學(xué)生展開深入、有價(jià)值的小組討論，并鼓勵(lì)他們積極參與、共同探討。在小組合作和分享觀點(diǎn)的過程中，教師注意到學(xué)生的認(rèn)知和思考方式，并及時(shí)指導(dǎo)和引導(dǎo)他們，幫助學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)知識，提升信息素養(yǎng)。在此過程中，學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)了溝通交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

●總結(jié)

通過本次課程的教學(xué)實(shí)踐和探索，筆者獲得了一些啟示和發(fā)現(xiàn)：

首先，教師在教學(xué)過程中要不斷地進(jìn)行探索和嘗試。只有持續(xù)地更新教學(xué)方式和方法，才能夠更好地貫徹新課標(biāo)的要求并實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)。因此，教師應(yīng)積極主動(dòng)地參與教育研討、培訓(xùn)和學(xué)習(xí)交流活動(dòng)，汲取新知，拓展思路，不斷提升自身的教學(xué)能力和水平。

其次，整合教材并開展實(shí)踐應(yīng)用是一種非常有效的教學(xué)方法。這種方法不僅能夠幫助教師更加深刻地理解和應(yīng)用信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的理念，還能夠促進(jìn)教師自身的專業(yè)提升。通過將教材內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，教師能夠?yàn)閷W(xué)生呈現(xiàn)更加生動(dòng)有趣的課堂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和積極性，使他們更好地理解所學(xué)知識，并能夠?qū)⑵溥\(yùn)用到實(shí)際情境中。

同時(shí)，素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)和基于真實(shí)情境的教學(xué)是信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中的重要內(nèi)容。教師通過真實(shí)情境的引入，讓整個(gè)課堂變得豐富多彩，也有助于學(xué)生更好地理解和適應(yīng)實(shí)際情境，將所學(xué)知識與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，提高他們解決實(shí)際問題的能力。此外，基于素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)可以幫助學(xué)生培養(yǎng)跨學(xué)科和綜合運(yùn)用知識的能力，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)全面發(fā)展。