小學低年級信息科技課程開發與實施的邏輯理路

張懿　郭淑瓊

摘要 信息科技是現代科學技術領域的重要組成部分，義務教育階段信息科技課程對培養未來公民的科學精神和科技倫理、提升數字素養與技能有重要的奠基作用，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確要求合理設計小學低年級信息科技課程。小學低年級信息科技課程的開發與實施要遵循低年級學生認知和身心發展的邏輯、信息科技學科發展的邏輯和課程建設的邏輯，做到程序可視、“科”“技”并重、主題進階。

關? 鍵? 詞 小學 低年級 信息科技 課程開發 編程 智能積木

引用格式 張懿，郭淑瓊.小學低年級信息科技課程開發與實施的邏輯理路[J].教學與管理，2023（29）：22-24.

當今世界科學技術迅猛發展，隨著人工智能、物聯網等一系列信息技術的迅速興起，國家“把提升全民數字素養與技能作為建設網絡強國、數字中國的一項基礎性、戰略性、先導性工作”[1]。2022年4月，信息科技首次被獨立列入國家課程，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》以提升學生數字素養與技能為目標，提煉了包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個方面的學科核心素養，并針對義務教育階段所包含的4個學段，分別制定了學段課程目標，明確要求合理設計小學低年級信息科技課程[2]。小學低年級（1～2年級）是義務教育的初始學段，該學段的信息技術教學要遵循低年級學生認知和身心發展的邏輯、信息科技學科發展的邏輯和課程建設的邏輯。

一、程序可視：基于認知和身心發展的邏輯

小學低年級學生（年齡為6～8歲）在接受新的知識時要借助具體的事物，因此，在教學過程中教師要盡可能選用直觀、可視化的教學或實驗材料。但在編程教學中，程序是驅使計算機工作、運行的抽象化指令，承載著學生與計算機交互的數字化信息，無論是程序中由0、1組成的二進制編碼還是程序員規定的匯編語言，都明顯很難符合小學生的認知發展特點。針對這一現實，可視化編程作為計算機圖形學與編程在人機交互過程中的產物應運而生。可視化編程是指以學習者肉眼可見的特定圖案或實物模塊為信息載體，遵從計算思維的語法規則，賦予圖案或實物不同的程序屬性或功能，以直觀的方式將信息、數據或知識等抽象內容通過類似于拼接或搭建的直觀方式組成程序[3]。近些年，國內可視化編程平臺或工具、軟件的開發趨于多樣，為使用可視化編程提升信息科技教學效果提供了可能，尤其是可視化編程資源相較于傳統文本式的編程操作，有界面簡單，編程方式容易，編程模塊數量和功能豐富，且人機交互、人人交互及時、高效[4]的優點，能更好地促進低年級學生在信息科技領域實現快速入門。

經實踐論證，在當前使用相對廣泛的幾種可視化編程產品中，make U智能積木以不同顏色、形狀和符號的可拼接指令卡（如圖1）為信息載體，以可搭建的智能積木（如圖2）組成執行器外觀，執行并表現程序運行結果，能將抽象的編程過程蘊含于直觀的積木搭建或指令卡拼接過程中，符合前文所述的程序可視化要求。不僅如此，低年級的編程材料或平臺還應更充分地考慮電子屏對學生視力的影響、設備用電安全等。如圖3所示，make U智能積木以小白板為實體編程平臺，程序設計與運行全程不需連接電腦顯示屏，可實現無屏幕編程，對學生視力損害小。此外，make U智能積木為蓄電式編程設備，使用期間無需外接電源，全程通過數字傳感和藍牙進行程序數據傳輸，不涉及用電安全風險。綜上所述，make U智能積木的元件設計和運行條件狀況符合小學低年級學生的認知和身心發展特點，能滿足低年級信息科技課程的開發和實施需要。

二、“科”“技”并重：基于學科發展的邏輯

信息科技課程學科名稱的變化表明了該學科的戰略轉向和素養導向。在新課標背景下，信息科技課程進入基礎教育不再唯office等辦公軟件的信息技術學習，也不僅是為了學習技能，而是為了培養合格的數字公民所必需的數字素養與技能[5]。從新課標的要求來看，信息科技課程主要研究以數字形式表達的信息，以及其中蘊含的科學原理、思維方式、處理過程和工程實現，其中，前兩者屬于“科”，后兩者屬于“技”，欲做到“科”“技”并重，就要求新課標下的信息科技課程要跳出以往信息技術課程強調技術學習的桎梏，引導學生在實踐中既能習得一定的基本技能，又能在信息實踐的過程中理解相關的科學原理，基于具體問題的解決使學生的思維得到發展。

對于低年級信息科技課程教學來說，“技”的規范性是“科”得以發展的前提，“科”的開放性反哺并促進“技”的累積和強化，“科”“技”并重表現為規范性和開放性的辯證統一以及數字素養與技能的協調發展。對于“技”所涉及的處理過程和工程實現來說，信息技術操作與應用的規范性十分重要。以make U智能積木為例，編程筆、控制器的開關機及配對方法都有明確的操作規范，屬于需要強化記憶并應用的技術要領，操作不當將引起系統報錯或設備損壞，會影響后續課堂學習；程序語句的編寫必須遵從程序語句的語法規則，“程序開始（start）”“程序運行（run）”不可省略，且任一程序語句都必須以“程序開始（start）”指令卡開始、以“程序運行（run）”指令卡結束，這樣才能保證程序語句的完整性，準確實現編程者的程序設計意圖。對于“科”所涉及的科學原理、思維方式的培養，教師要注重教學中的開放性。開放性要以具體的體驗活動來體現，作為低年級學生學習的主要方式，體驗活動是認識形成的重要基礎，也是思維發展的載體。如，學習前進指令卡并掌握了讓控制器前進一步的編程方法后，在研究“如何讓控制器運動兩步”的編程方法時，教師就可以讓學生小組討論設計編程方案（如圖4），盡管各小組的編程方案不一定完全可行，但只要沒有違背“技”所涉及的操作規范，都不妨一試。學生通過小組合作從“如何讓控制器運動兩步”這一問題情境中抽象概括出“前進兩步”的編程任務，再將編程任務進行規劃、拆解，采用使用兩張前進指令卡或用數字參數卡“2”控制前進指令的執行次數來解決問題，再將相關指令卡進行排列組成程序語句，通過執行程序驗證方案的可行性，概括其中蘊含的編程語法規則。學生經歷分析任務、設計方案、實施編程、調試優化、總結分享的過程，既增長了和實操性專業知識、操作技能相關的數字技能，又提升了創造性處理數據信息的數字素養。

三、主題進階：基于課程建設的邏輯

基于課程建設的邏輯，低年級信息科技課程呼喚主題進階。主題進階體現著課程外在情境形式和內在內容結構之間的統籌設計，要求課時之間、單元之間甚至學年、學段之間的同學科課程盡量保持主題的一致性和銜接性，并基于學生的認知水平和知識經驗，由淺入深、由表及里、由易到難、從簡單到綜合地安排學習內容進階，形成有序遞進的課程結構。

Make U智能積木課程的主題性表現為：以鯨寶（控制器）為主人公，基于鯨寶探險的主題情境，邀請學生經歷認識鯨寶元件、讓鯨寶動起來、讓鯨寶完成挑戰等編程闖關進階任務，每課時的編程挑戰中精心編排認識一張新的編程指令卡、學習一條新的編程語法規則，但主題問題情境不變，且大體遵從“情境導入，揭示任務—提取信息，規劃程序—拆分路線，轉化指令—實驗檢驗，調整方案—總結概括，分享交流”的流程，鯨寶進行主題探險的過程就是學生參與信息科技學習的過程。

從不同的視角分析，進階性在信息科技課程中有多重表現。從教授操作規范到指導編程體驗，再到引導解決問題，體現著教師在教學中“教—扶—放”的角色進階和教學內容設置中的開放性進階；從用指令卡編寫程序語句，到用程序語句完成挑戰任務，體現著由單一到綜合、由簡單到復雜的邏輯思維進階；從認識一張指令卡，到認識一類指令卡，再到學習個別指令卡的特殊規則，如先學習數字參數卡“2”，再學習“2”“3”“4”等一類數字參數卡，最后學習特殊的數字參數卡“隨機數參數卡”，體現著由個到類、由普遍到特殊的認知秩序進階。除此之外，對于一些低年級學生掌握起來有困難的知識點，教師還要學會利用任務分析法，巧妙設置教學內容，體現由易到難的進階。如在學習循環語句的語法規則時，教師就可以將“巡邏護衛”的編程任務按照多次左轉、多次前進一步并左轉、多次前進多步并左轉這一由易到難的進階，巧妙轉化為原地環視巡邏、城內小正方形巡邏、城外大正方形巡邏三個編程任務（如圖5）。拆解后，學生每次只需解決一個核心語法問題，每一條語法規則既是前一個任務體驗得出的結論，又是下一個編程任務必須應用的知識，三個編程任務層層深入、不斷發展，最終達成學生對循環語句語法規則的有序掌握。

開設信息科技課程是助力我國發展數字經濟、實現向智能社會轉型、規模化培養數字化人才的重要舉措。結合實例從實踐視角厘清小學低年級信息科技課程開發與實施的邏輯，將為后續教材編寫和課程教學提供可研討甚至可參考的依據，有利于教師在不斷的反饋和迭代中重構、優化信息科技學科課程內容、變革信息科技學科教學模式和方法，促進義務教育信息科技課程標準在一線教學中落實、落細、落小。

參考文獻

[1] 中共中央網絡安全和信息化委員會辦公室.提升全民數字素養與技能行動綱要[EB/OL].（2021-12-25）.http：//www.cac.gov.cn/2021-11/05/c_1637708867754305.htm.

[2] 中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：4-6.

[3] 宋金華，徐曉鑫.兒童圖形化語言及蘊含的計算思維分析[J].延安職業技術學院學報，2019，33（05）：57-60.

[4] 張臨英.基于設計思維的小學低年級可視化編程教學模式構建與應用研究[D].西安：陜西師范大學，2020.

[5] 任友群，黃榮懷，熊璋.從信息技術到信息科技：關于《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的對話[J].課程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

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