核心素养下信息科技大单元项目式实验教学设计的实施研究以重构四年级单元教学《身边的编码》为例

一、新课标的提出

2 0 2 2 年4 月，《义务教育信息科技课程标准（2022 年版）》发布，倡导真实性学习要求创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识，提升问题解决能力。注重创设真实情境，引入多元化数字资源，提高学生的学习参与度。支持学生在数字化学习环境下进行自我规划、自我管理和自我评价，鼓励“做中学”“用中学”“创中学”，凸显学生的主体性。

二、大单元实验教学需要系统设计

在实际教学中，很多教师的教学设计缺乏启发性和系统性，没能很好地激发学生的探究兴趣，也无法帮助学生构建起完整的知识体系。一方面，项目引入的方式、引入的类别与项目开展内容都存在明显不足，仍有许多需要优化的地方；另一方面，相较于语文、数学、英语等传统学科，学校对于信息科技的重视程度不足，这导致信息科技课时非常有限，教师难以开展系统化的教学，教学开展不充分导致项目化教学失去了在完善知识体系方面的优势。

三、大单元实验教学实践

（一）建构单元知识结构，厘清实验核心概念

在新课标《数据与编码》的内容模块中，大概念是“信息可以通过文字、图片、音频或视频等形式呈现；人们可以对各种类型的信息进行分类、编辑、保存、提取和管理；’编码和解码是数据存储和传输过程中不可或缺的步骤。”，学生通过对核心概念的系列学习，可以清晰地厘清各概念间的相互联系，从本质上理解 “技”背后的“科”，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。

（二）设计单元实验活动，融入实验核心问题

那么如何设计核心问题？本单元是从生活中提取问题。借助这些核心问题激发学生的实验学习兴趣；点拨、启发学生的思维、认知，从而助推学生的思维、认知获得提升；促进学生学习的正向迁移，引导学生思考总结，促进学生的思维发展。

本单元结合情境，提出单元问题：生活中的数据是如何编码的？再次把单元问题分解成7 个子问题，7 个子问题形成单元问题链，指向新课标《数据与编码》内容模块中的大概念“信息可以通过文字、图片、音频或视频等形式呈现；人们可以对各种类型的信息进行分类、编辑、保存、提取和管理；编码和解码是数据存储和传输过程中不可或缺的步骤。”的学习。为了突破核心概念和实验脱节的情况，在本单元通过实验让学生带着实验核心问题进行实践操作，更能激发主动探索欲望，不断完善自我的认知结构。

（三）明确学科实验过程，切实感知体验

为了让学生更好地体验实验活动，需要以核心概念为内核，核心问题为主线，引导学生体验高质量实验，分析推理中构建未知的核心概念。那么如何构建高效的实验体验活动？需要教师精心组织实验活动，把实验活动的效果达到最优化。设计实验过程中需要注重实验和原理的融合，充分让学生在实践中理解学科的核心概念。

一般在一节课主要利用三个环节：实验问题分析→实验探究总结→实验迁移反思进行实验探究。

一、实验问题分析

以单元中对数据编码实验为例，实验要求是解决如何“对生活中的数据进行编码”这一问题。通过核心问题引导学生理解编码意义和特征、制定编码规则以及解码应用。这里以单元的第二环节“生活中的数据编码与解码”为例，教师从学情分析和核心问题了解生活中的数据。确定本课内容问题，解码的过程是怎样的呢？编码会重复吗？为了保证编码不重复，需要添加什么限定条件呢？你会根据要求来设计合适的编码规则吗？根据内容问题针对学生已有经验，通过回顾上节课菜鸟驿站取快递的过程，温故知新，并结合真实学习情境设计层层递进的挑战活动，热身活动编制班级内的学号，到出现动手编制年级内的学号，再到进阶挑战编制校园运动会的运动员号码牌，最后，全县运动会的运动员号码牌，提出层层递进的情境问题，你的班级学号是什么？校园运动会的运动员号码牌你会设计吗？

二、实验探究总结

在解决情境问题的过程中进行相关的知识学习，在总结编码和编码规则后，可以成功解码，总结编码的特征来实现学生的学习目标，我们一起来看金教设计等相关信息，从教师填写的表中可以看到单元《身边的数据》的第二课环节，《生学任务是根据实际需求总结出编码规则，进行设计合适的编码规则，并尝试使用数字字母等符号，用尽可能少的位数编码表示信息和体验编码的过程，

三、实验迁移反思

迁移能力能够帮助学生利用已学知识和方法解决实际问题，并能够在其他场景中运用新知、再次调用到新知解决新问题。因此，实验活动设计实验迁移，引导思考核心问题，在实验教学设计表中我们还可以看到教师在对学生基础分析后，基于学习目标导向，设计不同的教学环节，我们可以看到本课主要通过6 个教学环节，从学生亲身经历过的校园运动会情境出发，将编码范围逐层扩大，从班级再到整个学校，最后到整个区，即如何为校园运动会射击运动员号码牌，如何为全县运动会设计号码牌，在真实情境的问题驱动下，学生通过自己动手设计交流讨论，互动展示自己的编码方案，进一步了解编码规律。

四、结语

核心素养的培养是教育实践的方向，信息科技的实验是连接技术与素养的重要桥梁，也是跨学科主题落地的关键因素之一。与信息技术聚焦技术应用不同，信息科技更多关注学生的原理认知、计算思维及实验能力。无论采用哪种实验方式，教师都要为学生提供记录、搜集、分享、协作与创造的学习机会，让学生将信息科技中的基本原理当作探究内容，按照学科专家进行科学探究的方式，学生学会信息科技的方法和技能，形成信息科技的思维方式，更好地落实学科核心素养

参考文献

［1］顾海艳 . 初中信息科技实验教学的实践探索［J］. 上海课程教学研究，2023：110-113.