\"科”“技”結合實施初中信息科技教學的策略

【中圖分類號】G434【文獻標志碼】A【論文編號】1671-7384（2025）06-042-03

2022年4月，教育部頒布了新的課程標準，義務教育信息技術改名為“信息科技”，從“信息技術”到“信息科技”的轉變，更加強調教育從單純的技能培訓轉向綜合素質的培養，從知識傳授轉向能力培養，從單一學科的學習轉向跨學科融合。這一變化旨在培養學生的創新精神、實踐能力和社會責任感，使他們能夠更好地適應未來社會的需求。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提出，從信息科技實踐應用出發，并注重幫助學生理解基本概念和基本原理，引導學生認識信息科技對人類社會的貢獻與挑戰，提升學生知識遷移能力和學科思維水平，體現“科”與“技”并重。

然而，在常規的教學中，有些教師還沒適應這種轉變，課堂中的“科”與“技”相結合存在以下困難。一是只有“技”沒有“科”。從2022年開始，義務教育信息技術改名為信息科技，但原本的信息技術教材很多是基于技能操作的，不少教師適應了在課堂中只講技術，不涉及原理。而且不少教師自己“內存”的知識體系也不夠完善，對學科原理的了解也不足，就造成了課堂中無法準確講“科”的現象。二是“科”過于復雜。由于信息科技課程從2022年才開始，現在能找到適合義務教育階段學生的科學原理方面的內容并不多，很多資源都是相對于成年人或者專業人士的。有些教師對拿來的資源不懂加工，直接拿到課堂中使用，學生聽得云里霧里，從心里抗拒學習。三是脫離學生學習、生活的真實情境。由于有些教師采用外來的資源授課，所構建的學習背景脫離學生熟悉的生活、學習環境，學生無法通過教師設置的學習背景鏈接到學科學習的內容，加深了“科”的難度。四是“科”與“技”斷裂。由于之前不少教師采用“大項目”開展教學，且項目貫穿的時間比較長，致使教師會先進行“技”的教學、再進行“科”的探索，實踐操作與原理學習往往不在同一個課時內，割裂了“科”與“技”的學習，無法達成好的效果。

基于上述問題，我們指導教師在日常教學中通過開展微項自教學實踐，探索在初中信息科技課程中實現“科”與“技”相結合的有效路徑。下面以湛江市寸金培才學校劉全老師的“探究KNN算法”一課為例，談談具體做法。該課在廣東省教育研究院舉辦的第119場“南方大講堂”上展示，并取得好評。

從課標出發做好“科”與“技”的設計

2023年5月，教育部辦公廳《關于進一步明確中小學教材管理有關事項的通知》提出，國務院教育行政部門組織開發信息科技數字教育資源，經審核通過后，免費提供給各地中小學教學使用；2024年8月國家中小學智慧教育平臺發布了義務教育三年級至六年級、七年級到八年級的“信息科技課程教學指南”，指南的開篇部分列出了每一課對應的課標內容要求。我們指導教師在做課堂教學設計的時候要有全局觀，站在課標的角度思考問題，明確內容要求，挖掘學生需要了解的科學原理，在教學設計中用科學原理指導實踐應用。

“探究KNN算法”一課在新課標中對應的內容要求是“人工智能與智慧社會”第二點的前半部分內容：通過分析典型的人工智能應用場景，了解人工智能的基本特征。這個“基本特征”就要求教師在教學設計中關注原理。因此劉老師在教學設計中創設了以下的“科”與“技”相結合的教學自標：了解KNN算法的一般過程；理解KNN算法的基本原理；能夠舉例說明KNN算法的應用場景，分析其對學習、生活和工作的影響。

為了方便原理的學習，劉老師還搭建了數字化學習平臺，將學習資源放在學習平臺上，讓學生借助數字化學習資源開展項目學習，親身經歷了解算法、理解算法原理、體驗編寫程序實現KNN算法的過程。借助學習平臺，學生通過閱讀文本資料了解KNN算法的概念，通過圖文解析分析并理解KNN算法的原理，通過KNN算法程序范例學習編寫程序將算法實現。在這種自主學習、合作探究的課堂氛圍中，教師引導和幫助學生去發現算法的工作原理，效果良好。這樣的教學方式不僅能讓學生更好地掌握KNN算法的學科原理和技術細節，還能培養他們終身學習所需的數字素養與技能，體現信息科技學科獨特的育人價值。

從認知出發選好“科”與“技”的內容

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出，要按照學生的認知發展規律安排各學段學習內容。初中階段深化原理認識，探索利用信息科技手段解決問題的過程和方法2。在初中的信息科技學科教學中，要注重從學生的認知出發選好“科”與“技”的內容，以幫助學生掌握知識技能，培養學生解決實際問題的能力。為了確保教學的有效性，原理的分析與講解需緊密結合學生的認知發展階段，避免使用超出初中生理解范圍的資料或概念，既要符合科學性也要符合初中生的認知規律。

KNN，全稱K-NearestNeighbor，即K最鄰近算法，是數據挖掘分類技術中最簡單的方法之一，也是機器學習算法中最基礎、最簡單的算法之一。KNN算法的核心思想是：如果一個樣本在特征空間中的K個最相鄰樣本中的大多數屬于某一個類別，則該樣本也屬于這個類別，并具有這個類別上樣本的特性。網絡上有許多關于KNN算法的講解，大都比較專業、比較復雜，如果在初中的信息科技課堂上直接照搬，學生往往難以理解。

劉老師通過“將原理科學性地簡單化”的辦法來講解原理，他選擇本校學生最熟悉的紅橙和芒果兩種水果開展基于KNN算法的水果識別。紅橙和芒果區別的特征點有很多，劉老師從顏色和形狀兩個容易理解的特征出發設計教學，符合初中生的認知能力。而初中生具有思維發散的特點，他們從兩個特征可以發散思維到多個特征，學生的多元思維在課堂中碰撞出耀眼的火花。這是“科”與“技”相結合的良好契機。

從生活出發構建“科”與“技”的情境

在信息科技課堂教學中，我們引導教師要將自己和學生看作數字時代的學習者和科學探究的合作者，教師首先做好內容分析和學情分析，然后引導并與學生一同進入真實的學習情境中，用信息科技的基礎知識分析問題，經歷分解、抽象、自動化等問題求解的過程。這不僅能夠增強學生的學習興趣和參與度，還能促進他們對復雜概念的理解，提升他們的應用能力。

真實的學習情境可以是學生熟悉的場景，如校園內的人臉識別系統。“刷臉”屬于人工智能中的“圖像識別”范疇，在教學中，教師可以引導學生通過實踐分析鏡頭如何“看到”人臉，如何提取“人臉特征”并匹配數據庫信息，以及如何將入校信息反饋給家長等。這樣的教學情境不僅貼近學生生活，還能幫助他們理解抽象的技術原理。此外，真實情境還可以是學生身邊真實的案例。以真實問題或項目為驅動，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，建構知識體系，提升問題解決能力。劉老師在“探究KNN算法”一課中，以身邊真實的案例引出問題：湛江廉江紅橙給當地的果農帶來了經濟收益，在售賣紅橙前要對紅橙進行分揀，單靠人力分揀大的小的、好的壞的或是品質好的差的紅橙，這將會耗費大量的人力物力，為了解決這一問題，我們有沒有更好的紅橙分揀方法呢？劉老師巧妙地以廉江紅橙的分揀問題為起點，引導學生探討機器如何識別水果，從而引入課堂主題，以此將艱澀難懂的原理學習與真實的生活背景連接起來，使學科原理生活化，激發學生的學習興趣，使得“科”的學習更加高效，為“科”與“技”的融合奠定了堅實基礎。在此過程中，教師為學生搭建學習支架，支持他們在數字化環境中進行小組合作學習，讓學生在“做中學”“用中學”和“創中學”的過程中，深刻體驗“科”與“技”的緊密結合。

從微項目出發融合“科”與“技”的教學

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》建議通過項目驅動引導學生經歷原理運用過程。然而，初中信息科技課程每周僅安排一節課，若采用大項目開展教學，原理學習與實踐應用往往不在同一課時內完成，容易造成“科”與“技”的割裂。

在教學實踐中，我們指導教師采用微項自教學方式。根據新課程標準的內容要求，將抽象的知識情境化、項目化，緊密結合核心知識點設計基于真實情境的微型項目。這種方式既保留了“基于項目學習”的原有優勢，又克服了傳統項目學習時間長、跨度大、評價難、實施難等問題。通過將學科知識分散為多個小項目，學生可以在一節課內（或較短時間內）通過微項目將“科”與“技”結合起來，達成學習目標。具體而言，微項自教學先從體驗感知“技”的應用入手，隨后過渡到學科原理的探索，即“科”的層面，再通過“技”的實踐應用進一步加深對“科”的理解。教師引導學生完成一個基于真實情境的微項目，使其經歷“體驗感知一原理理解一原理運用”的全過程，很好地實現了“科”與“技”的結合。

在“探究KNN算法”一課中，劉老師設計了一個基于KNN算法的水果識別微項目，以湛江本地特產廉江紅橙的分揀引出項自背景：機器是如何識別水果的？在此微項自中，劉老師引導學生體驗用Mind + 程序實現基于KNN算法的水果識別算法，從“技”的層面促進對“科”的理解。在探究成果運用環節，學生使用GeoGebra幾何繪圖軟件將橙子與芒果的特征量化值標注在坐標系上，由此來推測未知水果。學生在此應用中進一步加深了對KNN算法的理解。這個微項目從學生的生活情境出發，將“科”與生活相結合，用“技”演繹和應用原理，充分體現了“科”與“技”相結合的良好效果。

從反思遷移提升“科”與“技”的能力

培養學生的反思遷移能力，既是學科發展的要求，也是信息時代對人才的要求。通過反思遷移，學生能夠在學習過程中實現對概念的深度理解、原理的遷移應用、解決問題能力的提升。在“探究KNN算法”

一課的教學中，劉老師設疑引思：KNN算法可以應用在哪些方面？使用人工智能技術與不使用人工智能技術處理問題效果有何異同？經過思考與討論，學生的思維得以突破課堂局限，開始關注并理解甚至提出解決現實信息社會中的類似問題的思路。同時，劉老師通過呈現KNN算法的應用案例一短視頻平臺的內容推薦算法，引導學生深入探討這一技術的實際應用，并提出了一個引發深思的問題：你是支持還是反對推薦算法的應用？這一議題的引入，不僅讓學生從技術角度審視KNN算法的實用性，還促使他們從倫理和社會影響的角度進行深度思考。學生在討論中各抒己見。有的學生支持推薦算法的應用，認為它能夠根據用戶的興趣和習慣提供個性化的內容，提高用戶體驗，節省用戶尋找信息的時間。而有一些學生則表達了對推薦算法應用的擔憂，他們認為這種算法可能會形成信息繭房，限制用戶接觸多元信息，影響用戶的獨立思考和判斷能力。通過這樣的辯論，學生不僅加深了對KNN算法應用的理解，還培養了對技術應用的批判性思維和倫理意識。

結語

教師的教要圍繞學科核心素養，以學定教，把真實情境整合在微項自中，充分發揮教師的主導作用，引導學生在開展微項目學習過程中學會分析問題、探索實踐，并有意識地進行深度拓展。學生的學要以提升學科核心素養為目標，體現出“自主、探索、應用”的特點，在微項目實踐中內化知識，拓展能力，發展核心素養。“科”與“技”相結合是信息科技學科教師需要解決的一項教學“難”題，只有不斷地實踐和探索，才會有更大的收獲。@

參考文獻

[1]黃榮懷，熊璋.義務教育信息科技課程標準（2022年版）解讀[M].北京：北京師范大學出版社，2022：27.

[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，2022：2.

作者單位：廣東湛江市教育局教學研究室

編輯：馮艷艷