新課標下信息科技創新能力的培養探索

【摘要】隨著信息科技的飛速發展，學生創新能力的培養顯得尤為重要。文章探索了新課標下如何通過信息科技教學來培養學生的創新能力：首先聚焦于知識模塊，分析如何通過數據模型、算法以及網絡技術挖掘培養創新能力的關鍵元素；其次探討動手操作、學科整合和項目研究作為拓展培養創新能力途徑的可能性；最后提出指向核心素養的教學策略，包括情境法、任務法和實踐法，以此豐富并實現學生創新能力的培養。

【關鍵詞】新課標；小學信息科技；創新能力

作者簡介：胡勇林（1979—），男，江蘇省南京市天妃宮小學。

在如今這個科技不斷進步的時代，信息科技教育顯得尤為關鍵，它直接關系到學生的核心素養和未來發展。面對新課程改革的挑戰，如何利用信息科技教學來培養小學生的創新能力，成為教育領域研究的一個重點。創新能力的培養不僅需要知識的傳授和技能的學習，更需要教師在教學實踐中不斷嘗試和探索新的方法和策略。

一、聚焦知識模塊，挖掘培養創新能力的元素

（一）數據，建立進制模型

建立進制模型是幫助學生理解數據結構、提升數據邏輯思維能力的第一步。通過掌握不同進制之間的轉換、理解數據在計算機中的表達方式，學生能夠更深刻地領會數字背后的邏輯，從而加深對信息科技的理解，為后續的數據分析和應用打下堅實基礎。

在小學信息科技教學中，有許多內容都與編程相關，所以在上課前，教師要給學生講解“二進制”相關的內容，通過簡單的類比—貨幣兌換，幫助學生理解二進制和十進制之間的轉換原理。教師首先介紹二進制的基本概念，并解釋計算機是怎樣使用這種僅包含1和0的數字系統來處理信息的；其次，將1元和5角硬幣分別對應于二進制中的1和0，使得這一抽象概念變得直觀且易于理解；最后，通過模擬超市購物環境，讓學生在角色扮演活動中親自體驗使用1元和5角硬幣來找零，進而感受十進制到二進制的轉換。在這一過程中，學生通過動手實踐強化了對知識的認知，并在教師的指導下總結規律，掌握了二進制與十進制間的轉換方法。通過建立進制模型，學生不僅學到了數據的表現形式，還鍛煉了抽象思維和邏輯推理的能力，為數據處理和后續的編程學習奠定了基礎。這一模塊的學習有助于發展學生處理復雜問題的能力，是培養創新能力的重要一環。

（二）算法，融入生活場景

算法是計算機科學中解決問題的一系列步驟和規則，是編程的“心臟”。通過將復雜的邏輯和問題簡化，使用算法將其轉化為清晰的步驟，學生可以更直觀地理解算法的實際應用，從而激發自身的創新思維。

在教授“智能樓道燈—紅外傳感器”這節課時，教師可以設置一個學生日常生活中常見的場景來引入主題，如“在樓道中行走時燈會自動亮起”，提問：“如何設計一個系統讓燈在檢測到人的活動時自動開啟，并在一段時間無活動后自動熄滅？”隨后，教師可以簡單解釋紅外傳感器的工作原理及其背后的算法概念，并引導學生分解問題，確定智能樓道燈工作的關鍵步驟，如檢測紅外信號、信號處理、亮燈、計時和熄燈。學生可以畫出相應的算法流程圖，使各個步驟可視化。如果條件允許，教師還可以指導學生動手搭建原型，親自實踐算法控制的智能樓道燈系統。在生活場景中融入算法學習，不僅有助于學生理解算法的實踐意義和應用領域，還能幫助他們將理論知識轉化為實際操作能力。這種教學方式促進了學生創新能力的培養，進一步拓寬了他們的思維［1］。

（三）網絡，嘗試萬物互聯

隨著網絡技術的發展，學生需要理解網絡的基礎知識并嘗試實踐“萬物互聯”的概念。通過對網絡知識的學習，學生將學會如何構建網絡，理解網絡中數據的傳輸機制，并思考如何在確保安全的前提下實現設備與設備之間的智能互聯。

在講授“語音控制對話機器人”這一課時，教師可以讓學生展開想象：在未來社會，機器人可以成為人類的助手，通過語音指令完成各種任務。這樣的情景能迅速引起學生的注意，并激發他們對于如何制作機器人的好奇心。接著，教師可以介紹基礎的網絡通信和語音識別技術，解釋如何通過網絡使設備互聯，并讓機器人理解人類的語音命令。學生小組可以合作思考一個語音控制對話機器人的基本工作流程，如從捕捉語音信息到轉換成數據，再到執行具體的命令，并借助流程圖來呈現他們的想法，以及用簡化的代碼來演示其工作邏輯。最后，每個小組需要展示自己的項目，詮釋如何將語音控制和網絡互聯的概念應用于機器人設計中。網絡知識的學習不僅使學生具備了應用網絡技術的能力，而且還激發了學生探索物聯網的興趣，培養他們面對未來技術挑戰的創新精神。實踐“萬物互聯”的概念，不僅有助于學生構建對新興技術的認識，還可為其未來創造性應用網絡技術提供廣闊舞臺［2］。

二、賦能真實學習，拓展培養創新能力的途徑

（一）動手操作，進行邏輯編碼

在信息科技教育中，通過自己動手操作來進行邏輯編碼是培養學生創新能力的關鍵環節。通過參與實際編碼學習，學生可以鍛煉思維能力，學習問題分析、邏輯推理，并將抽象思維轉化為具體操作。

在教授“機器人機械手”這一課時，教師可以先介紹機器人機械手的基本構造和工作原理，讓學生對機械手的功能有一個初步認識。隨后，教師可以將學生分成若干個小組，讓每組領取相應的模擬機械手組裝套件，一起組裝和調試自己的模擬機械手，感受不同零件間的互動關系以及整體協作機制。接著，每個小組需要使用圖形化編程軟件給機械手編程，使其能夠完成指定動作，比如抓取物體、移動到指定位置等。在這一過程中，學生需要通過編程來解決實際問題，例如如何控制力度、預判運動軌跡等，而這些任務都是對邏輯思維的極佳鍛煉。最后，教師可以舉行一個小型演示會，讓每個小組展示他們的機械手并解釋編程邏輯。在展示中，學生可以相互學習、交流，共享創新想法和編程經驗。動手實踐是培養學生創新能力的有效方式。通過編碼實踐，學生能夠將理論知識轉化為實際技能。這不僅有助于鞏固學生的理論基礎，還能激發他們的探索精神和創新意識。

（二）學科整合，解決具體問題

教師將信息科技與數學、科學等其他學科內容結合起來，能夠讓學生在解決跨學科問題的同時，發展信息素養。在這樣的教學模式下，學生不再是被動獲取知識的對象，而是主動探索、整合不同學科之間的聯系，運用信息科技來解決實際問題的實踐者。

在講授“畫組合圖形”這節課時，教師可以先教授基本圖形的屬性以及它們在藝術和數學中的應用這些基礎知識，激發學生對圖形組合的好奇心，隨后再提出一個現實生活中的問題任務，如設計一個能符合兒童游樂場主題的組合圖形裝飾。學生需要以小組的形式，運用數學知識理解圖形的面積、周長，運用藝術知識把握顏色、形狀的協調，以及運用科學知識了解材料的適用性等，進行跨學科的思考和探討。各小組需要設計出既美觀又實用的圖形組合方案，然后動手在紙上畫出草圖，或是用計算機軟件繪制更精準的設計圖。在此過程中，教師應發揮指導和啟發思考的作用，幫助學生在探索如何將不同圖形進行有效組合的同時，考慮到設計的可行性和實用性。學科之間的融合和整合，可以幫助學生建立更為全面的知識結構，為創新思維的培養提供更寬廣的空間。在解決實際問題時，學生能夠綜合運用跨學科知識，實現知識與技能的深度結合。

（三）項目研究，挑戰人工智能

隨著人工智能技術的快速發展，項目研究成為信息科技課程中培養學生創新能力的重要手段。通過具體的項目研究，學生能夠深入了解人工智能的工作原理和應用實踐，通過動手制作簡單的AI項目，體驗科技創新的過程。

在教學“電子溫度計—溫度傳感器”這節課時，教師可以講授溫度傳感器的基本原理和電子溫度計的工作機制。接著，提出項目研究目標：構建一個利用溫度傳感器收集數據，結合簡單人工智能算法預測環境溫度變化趨勢的電子溫度計。為了激發學生的探索精神，教師可以讓學生展開小組合作，為每組分配任務，包括研究和選擇合適的溫度傳感器，設計電路板來讀取傳感器數據以及通過編程來處理這些數據。此外，學生還需研究如何應用基本的人工智能算法（如線性回歸或時間序列預測）來分析溫度數據，從而預測接下來的溫度變化。在項目實踐過程中，學生需要動手構建電路、編寫代碼、收集溫度數據，并用所學的人工智能知識來分析這些數據。最后，學生小組需要將項目的最終成果在班上進行展示和評議。項目研究能使學生在實際操作中，走近真實世界的技術問題和挑戰，深化學生對解決復雜問題的全方位思考。通過設定具有挑戰性的課題，學生能夠在探究過程中，提出創新性的想法，逐步具備將想法轉化為實際成果的能力。

三、指向核心素養，豐富培養創新能力的策略

（一）情境法，滲透信息意識

情境法著眼于創設符合學生實際經驗的學習情境，讓學生在具體情境中發現問題、分析問題并解決問題。通過情境法，學生能夠在虛擬的環境中培養信息意識和信息道德，發展信息篩選、處理和創新應用的能力。

在教授“微博交流”這一課時，教師可以創設一個與學生生活密切相關的情境—策劃一次校園環保活動，要求學生運用微博創建活動賬號，通過這個平臺發布活動信息、吸引同學們的關注和參與。接著，教師需要指導學生如何撰寫吸引人的微博內容，包括標題的制作、信息的簡練傳達和標簽的使用策略等。在此過程中，教師要特別強調信息安全和網絡素養，講解如何辨別和處理不實信息，提高在線交流的效率和質量。學生需要探索微博交流的不同策略，如粉絲互動、微話題創建等，制訂自己的微博運營策略，發布與活動相關的內容，跟蹤其傳播效果。通過這個過程，學生不僅可以學會如何使用微博這一平臺進行有效的溝通和信息傳播，而且也可以學會如何在數字媒體空間內創新地表達自己，促進其信息意識的形成和創新能力的培養。

（二）任務法，引導數字合作

任務法是一種以任務完成為中心的教學方法，它要求學生圍繞特定的任務進行合作學習。這種方法能夠引導學生形成有效的數字合作關系，通過團隊協作來解決問題，培養學生的溝通、協調和合作能力。

在教授“初識圖形化編程”這節課時，教師可以介紹Xding編程環境的基本操作和編程概念，讓學生自由探索Xding的界面和功能。接下來，教師需要布置具體的編程任務：以小組合作的方式創造一個互動故事或游戲。學生需進行故事情節、角色設計，通過編程來實現創意。作為引導者和監督者，在學生構思和實施他們的項目時，教師要及時引導他們嘗試不同的編程塊，運用邏輯思維將復雜的任務細化為簡單的指令，使其能在Xding中實現。通過完成特定任務的學習方式，學生在互相合作的同時，能夠體驗到知識的社會性和數字環境下合作的意義。任務法不僅提高了學生的學習動機和參與感，而且進一步激勵他們在數字環境下進行創造性思考和協同作業。

（三）實踐法，踐行社會責任

實踐法強調理論知識與實際操作的結合，借助信息科技手段來解決現實社會中的問題，從而踐行社會責任。通過參與社區服務、環境監測、公益項目等實踐活動，學生能夠將所學的信息科技知識與社會實際需求相結合，發展自身的社會參與意識和社會責任感。

在教授“智能交通—ZigBee技術”這節課時，教師可以介紹基礎知識，讓學生了解ZigBee技術在智能交通系統中的應用及其對社會的重要意義。接著，教師可以提出具體的項目，即設計一個基于ZigBee的簡易智能交通模型。學生不僅要在理論上掌握ZigBee技術的工作原理，還要在實踐中設計交通信號燈控制系統、車流量檢測系統及其他與智能交通相關的創新模型。在此過程中，教師需要為學生提供必需的硬件，如ZigBee模塊、傳感器和控制板，鼓勵學生通過實驗和調試，學會如何將這些硬件應用到實際的系統中。實踐法將信息科技教育與社會責任教育相結合，培養了學生的社會責任感和創新精神。通過實際操作，學生在積極參與社會實踐的過程中理解和應用信息科技，為成長為具有責任感和創新能力的公民打下了堅實基礎。

結語

綜上所述，新課標下信息科技教育在培養學生創新能力方面具有不可替代的作用。教師應聚焦于核心的知識模塊，挖掘出有助于培養學生創新能力的基礎元素；通過賦能學生的真實學習經歷，拓寬培養學生創新能力的新路徑；將教學策略指向核心素養，豐富和完善培養學生創新能力的方法論。

【參考文獻】

［1］朱晨.談創客教育下的小學信息科技教學實踐研究［J］.小學生（下旬刊），2019（7）：10.

［2］徐開山.基于創客理念的小學信息科技教學實踐研究［J］.名師在線，2023（32）：67-69.