樂高教育理念下的小學(xué)信息科技教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2022年，教育部頒布了《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，標(biāo)志著義務(wù)教育階段信息科技正式成為國家課程，體現(xiàn)了“科”“技”并重，強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生在實(shí)踐應(yīng)用中認(rèn)識(shí)信息科技對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)。課程標(biāo)準(zhǔn)公布僅是實(shí)踐探索“萬里長(zhǎng)征”的起點(diǎn)。如何革新信息科技教學(xué)方式，解決重知識(shí)輕思維、重講授輕探究等教學(xué)問題，培養(yǎng)能夠應(yīng)對(duì)社會(huì)復(fù)雜變化的創(chuàng)新人才，成為時(shí)代新議題。樂高（LEGO）教育強(qiáng)調(diào)“玩得好”“做中學(xué)”“以活動(dòng)為中心”等理念，通過互動(dòng)性和趣味性強(qiáng)的探究平臺(tái)與活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生充分投入，讓他們懷著愉快的心情創(chuàng)新解決真實(shí)問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與問題解決能力，從而達(dá)成知識(shí)內(nèi)化與素養(yǎng)提升。因此，可以將樂高教育理念與信息科技教學(xué)相融合，讓核心素養(yǎng)落地，為知識(shí)應(yīng)用賦能。我校設(shè)計(jì)并實(shí)施“智能結(jié)算”課程，探索樂高教育理念在小學(xué)信息科技教學(xué)的應(yīng)用。

一、主題選擇與目標(biāo)確立

（一）主題選擇

1.立足新課標(biāo)，深入分析學(xué)情

結(jié)合學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力以及對(duì)信息科技課程的認(rèn)知基礎(chǔ)，選定教學(xué)對(duì)象為四年級(jí)學(xué)生。通過課堂觀察與項(xiàng)目實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)四年級(jí)學(xué)生已具備分析和解決簡(jiǎn)單問題的能力，但仍未形成把整體問題劃分為單個(gè)問題的意識(shí)，且對(duì)科技應(yīng)用中的編程設(shè)計(jì)僅停留在知識(shí)層面。因此，本文基于新課標(biāo)對(duì)該學(xué)段計(jì)算思維培養(yǎng)的具體要求，明確課程核心目的是學(xué)生在體驗(yàn)、探索科技的過程中，能夠有意識(shí)地將整體問題劃分為可解決的小問題，形成創(chuàng)新解決方案。

2.探索校園生活，“科”“技”并舉

樂高教育注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，為學(xué)生提供觀察和探索世界的窗戶，強(qiáng)調(diào)在探究過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)。為此，在最貼近學(xué)生生活的校園特色活動(dòng)中充分挖掘并構(gòu)建情境，是樂高教育理念與信息科技課堂教學(xué)融合的首要內(nèi)容。結(jié)合街道近期舉辦的“關(guān)愛小鎮(zhèn)”義賣活動(dòng)，教師引導(dǎo)學(xué)生反思班級(jí)義賣活動(dòng)開展遇到的問題，支持學(xué)生實(shí)現(xiàn)智能結(jié)算，解決因攤位購物客流量大導(dǎo)致的收款慢的問題。

該主題以義賣活動(dòng)為主線關(guān)聯(lián)各教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能夠觀察、發(fā)現(xiàn)、思考現(xiàn)實(shí)生活中的問題，進(jìn)而有意識(shí)地將其劃分為多個(gè)小問題，應(yīng)用顏色傳感器和變量的簡(jiǎn)單應(yīng)用設(shè)計(jì)智能結(jié)算機(jī)，創(chuàng)新解決問題。這不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識(shí)，更有利于深化他們對(duì)科學(xué)原理的理解，提升計(jì)算思維等素養(yǎng)。

（二）目標(biāo)確立

圍繞“智能結(jié)算”這一主題，考慮學(xué)生仍處于樂高教具的初級(jí)學(xué)習(xí)階段，確定如下教學(xué)目標(biāo)。

其一，知識(shí)技能目標(biāo)為：①說出顏色傳感器的作用和識(shí)別關(guān)鍵要點(diǎn)；②分析智能結(jié)算機(jī)實(shí)現(xiàn)商品識(shí)別的基本步驟；③調(diào)用命令正確識(shí)別顏色，完成商品識(shí)別；④分析智能結(jié)算機(jī)實(shí)現(xiàn)商品記錄的關(guān)鍵步驟；⑤說出變量作用和特點(diǎn)，應(yīng)用變量實(shí)現(xiàn)商品數(shù)量記錄。

其二，素養(yǎng)提升目標(biāo)為：①計(jì)算思維：將智能結(jié)算機(jī)整體功能的實(shí)現(xiàn)劃分為顏色識(shí)別、變量控制等小問題，理解編程的關(guān)鍵要點(diǎn)后，能夠補(bǔ)充程序并調(diào)試運(yùn)行；②動(dòng)手實(shí)踐與微創(chuàng)新能力：自主搭建智能結(jié)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，通過模仿、微調(diào)與創(chuàng)新，能夠改造結(jié)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能，提升實(shí)用性與美感；③問題解決能力：能在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行分析、抽象，應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容解決問題，感受科技與生活的緊密聯(lián)結(jié)；④團(tuán)隊(duì)合作能力：與小組成員積極溝通交流，共同解決在方案設(shè)計(jì)、模型搭建和編程設(shè)計(jì)過程中遇到的問題；⑤自我反思能力：能夠通過評(píng)價(jià)表及聆聽他人分享，分析他人優(yōu)點(diǎn)，反思自身在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

本文秉持“科”“技”并重的原則，采納包含參與（Engage）、探索（Explore）、解釋（Explain）、拓展（Elaborate）和評(píng)估（Evaluate）五大階段在內(nèi)的5E教學(xué)模式，形成“創(chuàng)設(shè)情境，明確問題”“解構(gòu)產(chǎn)品，智構(gòu)結(jié)算”“妙用變量，記錄數(shù)量”“發(fā)揮創(chuàng)意，改造升級(jí)”“展示交流，反思迭代”五大教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，在主動(dòng)探索、合作學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐中解決問題，實(shí)現(xiàn)做中學(xué)、悟中學(xué)。

（一）吸引參與，激活熱情：創(chuàng)設(shè)情境，明確問題

“參與”階段最重要的任務(wù)是有效激發(fā)學(xué)生的探索熱情，讓他們?nèi)硇耐度雴栴}情境，沉浸式開展學(xué)習(xí)活動(dòng)。結(jié)合課程主題的選擇，學(xué)生通過街道“關(guān)愛小鎮(zhèn)”義賣活動(dòng)的視頻記錄與精彩照片，再次回顧義賣現(xiàn)場(chǎng)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生從商品售罄、客流量大等現(xiàn)象，錨定因攤位購物客流量大導(dǎo)致的收款慢的實(shí)際問題。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)踴躍提出解決方案，觀察分析實(shí)例視頻，明晰智能結(jié)算機(jī)應(yīng)具備的功能，例如自動(dòng)顯示商品種類、記錄商品數(shù)量等，形成對(duì)“智能結(jié)算”的初步認(rèn)識(shí)。

（二）探究解釋，促進(jìn)思維能力螺旋上升

1.解構(gòu)產(chǎn)品，智構(gòu)結(jié)算

“探究”階段作為5E教學(xué)模式的核心階段，重在讓學(xué)生通過探究、實(shí)驗(yàn)等方式，主動(dòng)建構(gòu)并內(nèi)化知識(shí)。因此，學(xué)生可以先觀察教師搭建的基礎(chǔ)版智能結(jié)算機(jī)，分析并明確其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及具體作用，如集線器為顯示屏、底板作為平臺(tái)、傳感器需精準(zhǔn)識(shí)別商品。接著，在教師開設(shè)的南海實(shí)驗(yàn)小學(xué)義賣攤位中，學(xué)生圍繞“依據(jù)商品的何種特征進(jìn)行識(shí)別”這一問題開展探究，實(shí)際參與商品選購活動(dòng)，從而發(fā)現(xiàn)顏色傳感器的作用是感知顏色，以及不同商品的顏色是識(shí)別的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生分享交流對(duì)新概念、新事物的認(rèn)識(shí)和感知，再進(jìn)行補(bǔ)充講解，演示如何調(diào)用并設(shè)置顏色識(shí)別命令，達(dá)成5E教學(xué)模式“解釋”階段的目標(biāo)。

2.妙用變量，記錄數(shù)量

學(xué)生在具象化的識(shí)別過程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)智能結(jié)算還需進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)商品數(shù)量。如何儲(chǔ)存記錄數(shù)量成為編程設(shè)計(jì)中亟須解決的問題。因此，教師帶領(lǐng)學(xué)生共同梳理，明確顏色識(shí)別與數(shù)量增加的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，教師將具體現(xiàn)象上升為抽象概念，引入“變量”，采用類比的方式，將變量比作儲(chǔ)存物品的盒子，讓抽象概念再次轉(zhuǎn)化為具象的感知和體驗(yàn)，幫助學(xué)生更直觀地理解。接著，學(xué)生學(xué)習(xí)新建變量、增加數(shù)值的代碼塊的編程知識(shí)，并在教學(xué)支架引導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)記錄商品數(shù)量的功能，過程中通過具象的數(shù)值變化，再次深刻感知變量的抽象作用和特點(diǎn)。

（三）拓展創(chuàng)新，解決新問題：發(fā)揮創(chuàng)意，改造升級(jí)

在已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，“拓展”階段側(cè)重給予學(xué)生全面的資源和支出，解決探究實(shí)踐過程中出現(xiàn)的新問題、新現(xiàn)象，在實(shí)踐、驗(yàn)證和應(yīng)用過程中完善已有作品。在此階段，學(xué)生基本已制作完成基礎(chǔ)版的智能結(jié)算機(jī)。如何建立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，創(chuàng)造獨(dú)特的智能結(jié)算機(jī)是“拓展”階段的重要任務(wù)。教師可以優(yōu)化購物體驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出創(chuàng)新設(shè)想，合作重構(gòu)作品，從外形和功能兩方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而培養(yǎng)具有應(yīng)變能力的獨(dú)立思考者。

（四）評(píng)價(jià)導(dǎo)向，引領(lǐng)成長(zhǎng)：展示交流，反思迭代

“評(píng)價(jià)”階段雖是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，但學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)活動(dòng)發(fā)生在任一環(huán)節(jié)中，教師課堂觀察、小組自主評(píng)估、隨堂知識(shí)檢測(cè)等過程性評(píng)價(jià)，能夠幫助學(xué)生形成初步的自我認(rèn)知，有效調(diào)整學(xué)習(xí)策略與步調(diào)。各小組完成作品后，教師組織小組展示攤位所屬智能結(jié)算機(jī)的外形和功能特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生交流，互相借鑒，結(jié)合過程性評(píng)價(jià)進(jìn)行反思，完成小組評(píng)價(jià)表，共同回顧總結(jié)課程重點(diǎn)內(nèi)容。同時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)開放性討論的氛圍，引導(dǎo)學(xué)生思考智能結(jié)算機(jī)在帶來便利的同時(shí)存在何種隱患。這不僅能夠幫助學(xué)生拓寬作品優(yōu)化的思路和空間，為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆，更是教育學(xué)生樹立誠信意識(shí)，不要鉆空子的良好契機(jī)，進(jìn)而促進(jìn)育人與育才緊密結(jié)合。

三、總結(jié)與反思

“智能結(jié)算”這一課程將樂高教育理念融入信息科技教學(xué)中，在真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生不僅習(xí)得顏色識(shí)別、變量的簡(jiǎn)單應(yīng)用等編程知識(shí)，更在情境性強(qiáng)、操作性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)的探究活動(dòng)中應(yīng)用編程知識(shí)，創(chuàng)造智能結(jié)算機(jī)，解決了校園生活的實(shí)際問題，培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維、團(tuán)隊(duì)合作能力等素養(yǎng)。盡管課程在實(shí)施過程中已取得了良好的成效，但仍存在改進(jìn)之處：其一，可適當(dāng)引入數(shù)字技術(shù)作為支持；其二，可引入多元人工智能硬件，進(jìn)一步拓展學(xué)生對(duì)視覺識(shí)別原理的認(rèn)識(shí)。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮下，傳統(tǒng)的單一型人才將不再適應(yīng)時(shí)代的快速發(fā)展。匯聚多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才更符合當(dāng)今科技發(fā)展需要。因此，融合樂高教育理念，在真實(shí)情境下持續(xù)挖掘待解決的現(xiàn)實(shí)問題，并匯聚多學(xué)科知識(shí)，形成項(xiàng)目式課程，提升學(xué)生的跨學(xué)科創(chuàng)新能力，仍需持續(xù)探索與實(shí)踐。