信息科技探究性學習活動的設計與實施

·名師工作室簡介·

于海林，北京市房山區竇店鎮竇店中心小學正高級教師、北京市特級教師、房山區小學信息科技學科名師工作室主持人。曾多次獲國家級教學成果一等獎、二等獎，主持參與市級課題5項。指導工作室成員參與中國教育技術協會小學信息技術優質課展示交流活動榮膺展示課，指導青年教師參加北京市基礎教育優秀課堂教學設計評選活動連續三年榮獲一等獎；承擔市區級展示課、研究課數十節；創建“于海林信息科技學科學習共同體”公眾號。

【摘 要】人工智能、物聯網、大數據等技術的飛速發展為人類社會帶來了巨大變革，也對學校教育提出了更高的要求。本研究通過探究性學習活動設計實施案例，面向培養學生數字素養與技能，開展跨學科主題式探究性活動設計，運用系統學的方法提供課前、課中、課后一體化教學設計框架，從活動設計、活動實施、活動展示、活動反饋等多方面，探究學習活動在教學實踐中的實施效果。

【關鍵詞】探究性學習活動；問題解決；數據編碼；核心素養

【中圖分類號】G434" "【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）05-036-04

問題的提出

人工智能、物聯網、大數據等技術的飛速發展為人類社會帶來了巨大變革，信息科技為社會發展帶來影響的同時，也對學校教育提出了更高的要求[1]。2022年4月，教育部印發了《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，課程方案首次將信息科技從綜合實踐活動課程中獨立出來，信息科技課程被正式納入義務教育課程體系當中?！读x務教育課程方案（2022年版）》明確提出“創新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程”，要求加強學科聯系、培養學生素養，注重“做中學”，引導學生參與學科探究活動，經歷發現問題、解決問題、建構知識、運用知識的過程，體會學科思想方法。在開展探究性活動的過程中，加強知識學習與學生經驗、現實生活、社會實踐之間的聯系，注重真實情境的創設，增強學生認識真實世界、解決真實問題的能力。作為信息科技教育工作者，必然要思考如何在實踐中將新理念有效落實于課堂的設計與實施環節。

本文以新課標中四年級上冊第一單元“數據與編碼”教學內容為例，介紹如何從教材內容及學生出發，設計學生探究性學習活動，從而進一步夯實真實性學習在課堂中發生的基礎。

探究性學習活動設計

1.教學內容分析

筆者結合新課標中“數據與編碼”學習內容的基本要求，以大單元任務為主線，從跨學科的角度出發，對學習內容進行重組，將一系列學習活動進行有效整合，以素養導向建構主題單元，形成網絡知識框架，見圖1。

圖1" 跨學科主題學習知識框架

學生在完成主題任務的過程中，逐步掌握編碼的基礎知識，能夠根據需要運用不同的編碼對信息進行表達，更加深刻地認識數據編碼的價值與意義。在建構知識的過程中學生也經歷了問題解決的環節，不僅能夠提升信息意識、促進計算思維的發展，更能夠提升學生問題解決與遷移應用能力，從而更加深刻地認識和了解世界。

從圖1可以看出“方寸條碼 深藏奧秘”共有3個課時，分別是“認識條形碼”“認識二維碼”“二維碼的應用”。隨著課時的開展，學生對于圖像編碼的認識越來越詳細與具體，并能夠遷移應用圖像編碼解決生活中的問題，提升問題解決能力，逐漸加深對于世界的認識。在這3個課時中貫穿與滲透學習內容，引導學生從認識數字與編碼到了解數據與數據安全，在開展活動的過程中提升學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任核心素養。

2.學情分析

本課的教學對象是四年級學生，為了更加全面具體地了解學生對于主題內容的學前知識，我們設計了《探究方寸條碼的秘密——前測問卷》開展調研。通過對數據結果進行分析，我們了解到學生對于條形碼和二維碼的外形認識沒有困難，但是對于二維碼的一些特性了解并不多。基于以上分析，從系統學角度出發，筆者分別對課前、課中、課后活動目標進行分解，如圖2所示。通過對活動目標的分解與梳理，學生能夠更好地開展探究性學習活動。

圖2" 探究性學習活動目標梳理

3.設計探究性學習活動

為了落實活動目標，授課教師從活動類型、活動內容、活動使用等多個角度出發進行設計，具體設計如下。

（1）課時1" 認識條形碼

活動目標：通過發現并掃描生活中不同場景下的條形碼，認識條形碼的功能與作用；通過體驗活動感受計算機數字化管理的便捷性?；顒淤Y源：真實情境下的不同條形碼。活動設計如表1所示。

表1" 第1課時活動設計

活動

類型 活動內容 活動使用

（布置、時長）

基礎性

活動 掃描不同場景的條形碼，說一說條形碼是如何發揮作用的？ 教師給出一些真實生活情境中的條形碼，并提出問題：（1）不同情境下的條形碼都能展示哪些信息？（2）條形碼的優勢是什么？（3）想一想有時候判斷商品的真偽與條形碼有關系嗎？

拓展性

活動 你還發現生活中有哪些場景中用到了條形碼，試著掃描條形碼，并說一說條形碼的優勢是什么？

綜合性

活動 媽媽買了一套化妝品，可是不知道是不是正品，請你運用所學的條形碼的相關知識，幫助媽媽鑒別化妝品是否為正品。

（2）課時2" 認識二維碼

活動目標：借助生活實例體驗二維碼的應用；通過實踐活動，提升信息安全意識?；顒淤Y源：學習任務單和多種情境下的二維碼。活動設計如表2所示。

表2" 第2課時活動設計

活動

類型 活動內容 活動使用

（布置、時長）

基礎性

活動 都有哪些場所可以掃描二維碼？ 教師給出一些真實生活情境中的二維碼案例，并提出問題：為什么不能隨便掃描二維碼？請想一想這些二維碼到底是如何制作的呢？查找一些相關軟件。

拓展性

活動 為什么不能隨便掃描二維碼？結合生活案例進行闡釋與說明。

綜合性

活動 二維碼的生成原理是什么？有哪些軟件可以制作二維碼？通過調研、訪談尋找制作二維碼的相關軟件。

（3）課時3" 二維碼的應用

活動目標：①能夠篩選與草藥相關的信息，并能夠上傳到對應平臺。②能夠利用相關軟件制作介紹草藥的二維碼。③在解決問題的過程中，建立草藥信息與特定二維碼之間的內在聯系，以便計算機識別和準確管理?；顒淤Y源：網絡查詢草藥資料、學生勞動實踐資料、學生總結作品等?；顒釉O計如表3所示。

表3" 第3課時活動設計

活動

類型 活動內容 活動使用

（布置、時長）

基礎性

活動 利用相關軟件制作金銀花草藥文本信息的二維碼。 為弘揚傳統文化、傳承勞動精神，學校很多角落都種植了不同種類的草藥。為了幫助更多學生了解這些草藥，希望學生能夠將草藥相關信息用二維碼呈現。學生們可以豐富呈現的內容，通過文字、圖片、音頻、視頻等全方位地介紹草藥，在堅定文化自信的過程中解決實際問題。

拓展性

活動 利用相關軟件制作金銀花、芍藥、穿心蓮等草藥圖文信息的二維碼。

綜合性

活動 利用相關軟件制作金銀花、芍藥、穿心蓮等草藥信息的二維碼。在呈現草藥信息的時候通過文字、照片、視頻、音頻等多種媒體形式，全面地介紹草藥。

探究性學習活動實施過程

1.活動布置

新課程倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，在教師指導下主動地、富有個性地學習。這一要求也需要反映到活動設計和布置中來，要賦予活動以多維的形式和豐富的內容，如圖3所示，使活動體現出多樣性、自主性、趣味性、開放性和探究性的特點，讓學生在充滿智力挑戰的愉悅環境中完成學習任務。

圖3" 多維度設計與布置探究性學習活動

2.活動實施

活動的實施是對是否達成學習目標進行檢驗，學生能夠利用課堂上學到的新知解決活動過程中遇到的問題。基于信息科技學科特點，學生在完成活動的過程中需要通過自主探究或者小組合作的形式，在真實情境下解決特定問題。在“方寸條碼 深藏奧秘”主題教學中，學生需要解決兩個核心問題，分別是：（1）探究條形碼與商品價格之間的關系，感受計算機的數字化管理；（2）探究二維碼的生成原理并能根據需要制作特定二維碼。為了檢驗學生是否達到學習要求，在活動實施的環節中重點關注學生遷移應用二維碼的能力，利用二維碼展示草藥信息或者學生作品。在應用二維碼展示信息的過程中，學生感受計算機的數字化管理，從二維碼的復雜程度感受編碼長度與所含信息量之間的關系。

3.活動成果

采用二維碼呈現信息的時候，學生發現可以有多種媒體的表達形式，鼓勵學生多留意生活中的事物，并思考可以用所學知識解決哪些問題。當想用二維碼呈現信息的時候，學生會發現有很多事物都可以用到二維碼來介紹，例如，學校特色種植草藥介紹、學生作品介紹、學校文化介紹等。這樣既方便準確而且也節省人力，學生能夠充分感受編碼的意義，體驗計算機的數字化管理。

4.活動反饋

（1）自主評價

學習主題后，學生結合學習表現進行自評，填寫綜合實踐評價表。通過收集數據能看出學生的學習態度、信息意識、實踐能力和交流表達能力。

（2）學習應用

探究性學習活動開展之后，更重要的是能夠遷移應用所學知識解決生活中遇到的問題。在制作二維碼展示學校植物和學生社團精彩作品的過程中，學生不僅掌握了二維碼的制作方法，能夠建立二維碼與各種數據之間的聯系，更重要的是能夠利用所學知識解決實際問題，幫助別人更好地了解我們的校園，在提升核心素養的過程中增強對校園生活的熱愛。

（3）問卷調研

通過設計“方寸條碼 深藏奧秘”課后探究調查問卷，與課前問卷相呼應，重點了解學生對于條形碼、二維碼等圖像編碼的掌握程度，從基本概念、核心知識、遷移應用等多個角度考查學生是否達到學習目標。在問卷中每個問題被賦予一定的分值，學生填寫問卷之后能直接看到問卷的反饋情況，可以看到自己的分值處于哪個達標水平；若是題目有不解之處可以直接查看題目解析。教師通過收集整理學生的問卷能夠較為清晰地了解每位學生的學習情況，針對學生掌握不足的地方就可以進行有針對性的指導。

探究性活動設計特色與反思改進

1.活動設計特色

一是以生活中的實際問題為著力點，引發學生探究欲望、激發求知心理，選取學生生活中常見事物為案例進行解析，學生在真實情境中建構新知并將知識遷移應用到解決問題中，體現了從生活中來、到生活中去的教學理念。

二是以解決問題為抓手，鼓勵學生在活動中自主探究新知，并總結歸納發現的成果形成解決方案。在解決問題的過程中，學生的信息意識、計算思維、信息社會責任在不斷提升。在交流研討的過程中，學生的總結歸納與邏輯思維能力也在不斷發展。

三是以學習活動為推手，幫助學生在課后鞏固與遷移應用所學知識，并由探求二維碼的秘密輻射到生活中其他事物的編碼，加深對世界的認識。

四是以學習評價為落腳點，堅持過程性評價與結果性評價相結合，知識考核與實踐測試相結合，自評與他評相結合，全面了解學生對于知識的掌握情況，尋找活動開展中的重點與難點，進一步去修改與完善活動設計。

2.反思與改進

在主題教學開展的過程中，學科核心素養如信息意識、計算思維、信息社會責任等落位體現較為明顯，但是數字化學習與創新能力的發展稍有不足，所以在后續活動中，我們將更加關注學生數字化學習與創新能力的發展，希望在開展活動解決問題的過程中能夠促進學生創新能力的發展。

課堂是學生的課堂，學生是主體、教師是主導。但是在實踐教學中教師總會不自覺地多講，不放心將課堂放手交給學生。在今后的教學實踐中我們將加入更多學生自主探究與合作交流的環節，讓學生充分體會其在活動中的主體地位，還原真實的課堂，讓學習真實發生。

總結展望

在網絡信息快速增長的時代，圍繞著核心素養培養的中小學信息科技課程不斷發展，承擔了培養中小學生信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任的任務[2]。通過課堂實踐證明，以探究性學習活動為載體，能夠更好地落位新課標理念，開展跨學科主題教學，從而促進學生綜合運用所學知識和技能解決實際問題，提升學生在開放性環境中發現問題、提出問題、解決問題的能力以及表達思想和交流成果的能力。盡管本文中探究性學習活動的設計與實施仍然存在一些不足，但是相信信息科技教育工作者將會持之以恒地躬耕課堂，探索更多更有效的探究性學習活動設計與實施方式。同時，在教學模式、教學方法、實驗、平臺等諸多方面進行創新，凸顯學生的主體性，培養學生的數字素養與技能，促進學生綜合能力的全面提升。

參考文獻

沈正浩. 新課標導向的初中信息科技跨學科主題學習實踐探索[D]. 濟南：山東師范大學，2023.

胡云環. 基于學科核心素養的高中信息技術課程實施策略[J]. 教育界， 2018（1）： 44-45.