王蘇明

蘇科版小學(xué)信息技術(shù)教材中，幾乎每個(gè)年段都會(huì)有一些理論類內(nèi)容的開放性選題，如《網(wǎng)絡(luò)文明小公民》《感悟技術(shù)發(fā)展》《初識(shí)人工智能》等。近幾年，省、市的一些評(píng)比課也多有類似的選題，如《走近人工智能》《探月工程中的信息技術(shù)》。這類課題不太好上幾乎是一線教師的共識(shí)，40分鐘，教些什么又怎么去教，需要不斷思考、實(shí)踐與重建。下面，筆者以2019年江蘇省小學(xué)信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課評(píng)比課題《探月工程中的信息技術(shù)》一課為例，嘗試從計(jì)算思維的角度解決這個(gè)問題，以期管中窺豹，探尋可行之道。

● 開放性選題如何解

先談開放性選題的問題。開放性選題不好上，是因?yàn)椤敖淌裁础薄霸趺唇獭钡膯栴}相較于一般的操作課更為復(fù)雜。首當(dāng)其沖的是“教什么”？一般來說，如制作表格，美化文檔或者插入超鏈接等操作課都有確定的教學(xué)內(nèi)容，教師只需聚焦“怎么教”的問題，但開放性選題往往無明確的教學(xué)內(nèi)容，需要教師根據(jù)課題進(jìn)行選取和組織。這看起來是“教什么”的問題，但究其根源是“為什么教”的問題，它直接指向了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，只有目標(biāo)確定了，才可以選擇教學(xué)內(nèi)容解決“教什么”的問題，也才能夠回答為什么選這些內(nèi)容而不選那些內(nèi)容。那么如何解決這些問題呢？來看看計(jì)算思維解決問題的一般方法——識(shí)別、分解、抽象化與算法，面對(duì)這一問題是如何適用的。

首先是識(shí)別：界定課題所處模塊。初步解讀課題“探月工程中的信息技術(shù)”，不妨從最原始的詞組開始，此課題中信息技術(shù)是中心詞，那信息技術(shù)如何界定？我們不妨回到教材，讀一讀教材是如何定義的。蘇科版小學(xué)信息技術(shù)三年級(jí)教材《信息與信息技術(shù)》一課對(duì)信息技術(shù)給出了這樣的定義：“在信息的獲取、存儲(chǔ)、加工、傳遞等過程中涉及的技術(shù)通常稱為信息技術(shù)?！庇纱顺霭l(fā)，“探月工程中的信息技術(shù)”就可解讀為在探月工程中，信息在獲取、存儲(chǔ)、加工和傳遞的過程中用到的技術(shù)。解讀到此，可將本課歸屬于《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》（以下簡稱《綱要》）劃分的五個(gè)模塊中的信息技術(shù)基礎(chǔ)模塊。

其次是分解：基于《綱要》內(nèi)容與課題情境的分解?！毒V要》將本模塊內(nèi)容劃分為四個(gè)方面：信息的識(shí)別與獲取、信息的存儲(chǔ)與管理、信息的加工與表達(dá)、信息的發(fā)布與交流。而探月工程是信息技術(shù)應(yīng)用的集大成者，是一項(xiàng)極其復(fù)雜的綜合工程。以最新的“嫦娥四號(hào)（玉兔二號(hào)）”為例，其經(jīng)歷的主要技術(shù)過程可分解為“發(fā)射升空—繞月飛行—登陸月背—月背巡航”，這其中必然少不了信息的獲取、存儲(chǔ)、加工、傳遞等，對(duì)這一過程用到的具體的信息技術(shù)再做梳理，其中主要包括控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等。至此，已找到可以“落地”的抓手，接下來就是提取具體的知識(shí)點(diǎn)。

再次是抽象：基于信息素養(yǎng)的知識(shí)點(diǎn)提取。探月工程中的知識(shí)點(diǎn)多如牛毛，選擇哪些作為本課的教學(xué)內(nèi)容呢？評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)又是什么？筆者的做法是從顯性的現(xiàn)象入手，嘗試提取信息元素，再從信息素養(yǎng)的角度判斷其是否具有教學(xué)價(jià)值。例如，“嫦娥四號(hào)”最大的亮點(diǎn)是登陸月背，為什么難？難在通信，這屬于信息技術(shù)中的“通信技術(shù)”領(lǐng)域。因?yàn)樵卤硾]有信號(hào)無法進(jìn)行通信，信號(hào)是什么？是無線電波。無線電波是怎樣傳遞信息的呢？通過高低電平的轉(zhuǎn)換。高低電平怎么表示1/0？于是二進(jìn)制出現(xiàn)了。有了信號(hào)就可以傳遞信息了，玉兔二號(hào)發(fā)回了第一張近距離月背高清圖像，那么圖片又是如何轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的呢？這些問題其背后對(duì)應(yīng)的都是“嘗試解決日常生活中數(shù)字化表達(dá)的常見問題，初步感悟信息技術(shù)在人類生產(chǎn)與生活中的重要價(jià)值”，因此“二進(jìn)制及編碼解碼”是可以作為本課的知識(shí)點(diǎn)的。以此類推，同時(shí)考慮盡可能展現(xiàn)信息技術(shù)全貌，筆者還提煉了“程序”“傳感器”“AR技術(shù)”等知識(shí)點(diǎn)，如下表所示。

● 理論課應(yīng)注意什么

有了具體的教學(xué)內(nèi)容后，相對(duì)于操作課，理論課更突出的是“怎么教”的問題，再分解一下，就是“概念怎么教”“活動(dòng)怎么設(shè)計(jì)”“如何滲透價(jià)值觀”的問題。

1.概念解讀：兒童立場(chǎng)，鏈接生活

對(duì)小學(xué)生而言，基礎(chǔ)概念不太好解釋，往往是講了學(xué)生也會(huì)不明就里。教師要做的是將概念進(jìn)行解讀，便于學(xué)生整體認(rèn)知，并能將其進(jìn)行分解找到其中的關(guān)鍵元素，再關(guān)聯(lián)到學(xué)生身邊的信息現(xiàn)象，才算落地。以本課為例，“信息技術(shù)”本身是一個(gè)比較泛化的概念，再加上“探月工程”這一離學(xué)生生活相去甚遠(yuǎn)的場(chǎng)景，如果直接告知，學(xué)生很難真正理解。如何解讀，落地教學(xué)？筆者思考的是，要讓學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的全貌有一個(gè)面上的整體認(rèn)知，并能對(duì)其中若干具有信息技術(shù)典型特征的“點(diǎn)”進(jìn)行深度挖掘。有了這樣的解讀之后，回到學(xué)情。四年級(jí)學(xué)生對(duì)本課主題“探月”本身就有著較強(qiáng)的好奇心與探究欲，也比較容易接納、體驗(yàn)新事物，且他們對(duì)生活中的信息技術(shù)或信息現(xiàn)象，有一定的經(jīng)驗(yàn)，需要考慮的是如何將學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)與探月工程中的信息技術(shù)應(yīng)用相聯(lián)系。筆者找到了“指令—程序—計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)—編碼—通信技術(shù)、休眠—喚醒—傳感技術(shù)”三組對(duì)應(yīng)的鏈接，引導(dǎo)學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，經(jīng)歷信息技術(shù)應(yīng)用的場(chǎng)景，可體驗(yàn)其過程，探究其本質(zhì)。這樣，既考慮到了將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及傳感技術(shù)作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)面進(jìn)行整體認(rèn)知，又分別對(duì)這些技術(shù)中有教學(xué)價(jià)值的點(diǎn)進(jìn)行了“提拉”，使學(xué)生對(duì)探月工程中的信息技術(shù)形成了較為“立體”的知識(shí)體系，較好地完成了概念的落地。

2.巧設(shè)活動(dòng)：課程融合，關(guān)注體驗(yàn)

《綱要》指出：突出信息技術(shù)課程的實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生親歷完整的實(shí)踐過程，注重課程內(nèi)容的綜合性，超越封閉的單一學(xué)科知識(shí)體系和固定的課堂教學(xué)時(shí)空局限，將信息技術(shù)與其他學(xué)科課程融合起來，面向?qū)W生的生活世界，幫助學(xué)生建構(gòu)對(duì)世界的完整認(rèn)識(shí)。本節(jié)課，考慮到探月這一主題的特殊性，筆者設(shè)計(jì)了“AR探月”活動(dòng)，運(yùn)用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境突破時(shí)空限制，又與科學(xué)學(xué)科進(jìn)行有機(jī)融合，通過對(duì)月球知識(shí)的介紹，了解真實(shí)的月球環(huán)境，展開“嫦娥登月”“月宮傳圖”“月上生存”等體驗(yàn)活動(dòng)，再以探月工程展開的技術(shù)過程為軸進(jìn)行串聯(lián)與整體設(shè)計(jì)。通過自主探究法、體驗(yàn)法、游戲教學(xué)法等層層推進(jìn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)中感知探月工程中信息技術(shù)的應(yīng)用，了解與其相關(guān)的知識(shí)與技能，探究其背后蘊(yùn)含的基本思想和方法，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的理解和思考，促進(jìn)全體學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的均衡發(fā)展。

3.關(guān)注價(jià)值觀：自然滲透，學(xué)科育人

信息技術(shù)課程作為基礎(chǔ)教育課程，是國家意志和社會(huì)主義核心價(jià)值觀在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的直接體現(xiàn)，應(yīng)在立德樹人、正確價(jià)值觀形成等方面發(fā)揮作用。信息技術(shù)理論課中的情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)是尤其需要關(guān)注的，具體有兩方面：一是認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)本身的技術(shù)價(jià)值，它是改變個(gè)人生活，甚至是推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步的工具;二是熱愛祖國、振興中華民族的使命感和責(zé)任感。當(dāng)然，價(jià)值觀的確立，不是靠簡單的說教，更不是靠口號(hào)式的呼喊，而是要挖掘教學(xué)內(nèi)容中適合滲透的地方，做到潤物無聲，水到渠成。本節(jié)課，筆者通過一系列的問題解決，讓學(xué)生充分感知了信息技術(shù)作為“工具”的強(qiáng)大魅力;同時(shí)，對(duì)“嫦娥四號(hào)”登陸月背所創(chuàng)造的一系列“第一”進(jìn)行了挖掘，并對(duì)我國即將開展的火星探測(cè)計(jì)劃進(jìn)行了介紹，極大地增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感和自信心，使學(xué)生對(duì)未來的信息技術(shù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的興趣，較好地完成了學(xué)科育人的目標(biāo)。

● 課例實(shí)踐

1.導(dǎo)入：紙上“探月”——AR技術(shù)激趣導(dǎo)入

（1）“月”迷導(dǎo)入

師：上課之前，大家來猜個(gè)謎語：一面鏡子亮晶晶，走遍天下照古今。（生：月亮）你們對(duì)月亮了解多少？（生：地球的衛(wèi)星/沒有空氣/隕石坑/阿波羅載人登月/神話故事“嫦娥登月”/……）大家對(duì)月亮都很感興趣，我們現(xiàn)在就去看看月亮好不好？（生：白天看不到）老師已經(jīng)把月亮“請(qǐng)到”了大家的桌子上。

談話引入，并由猜謎引導(dǎo)學(xué)生談?wù)撟约簩?duì)“月”的已有認(rèn)識(shí)，引出AR“探月”。

（2）AR“探月”

師：下面，我們進(jìn)行一個(gè)小組活動(dòng)——AR“探月”。要求：三人一組，運(yùn)用“通曉天文”APP，通過AR技術(shù)尋找月球上的中國元素，然后匯報(bào)探究結(jié)果。

小組匯報(bào)：萬戶、張衡、祖沖之、高平子環(huán)形山……

師：這些月球上的中國元素，有很多是我們古代先賢的名字，他們對(duì)太空對(duì)月亮充滿了探索的渴求，也有一部分是中國近期對(duì)月球探索留下的印記，這些與我們息息相關(guān)的中國元素既是世界對(duì)中國探月的認(rèn)可，也記載傳承了中國人千百年來的探月夢(mèng)。

2.初探：“嫦娥”登月——認(rèn)識(shí)“計(jì)算機(jī)技術(shù)”在探月中的作用

（1）嫦娥工程

師：請(qǐng)大家觀看視頻，獲取以下信息：我國探月工程的名稱及分步實(shí)施計(jì)劃。（學(xué)生觀看視頻，明確我國的探月工程名為“嫦娥工程”，分為“繞、落、回”三步完成）

（2）“嫦娥”登月

師：我們總體了解了我國探月工程的概況，下面我們來重溫激動(dòng)人心的“嫦娥四號(hào)”登月過程。

在播放視頻過程中，教師重點(diǎn)講解主要技術(shù)過程，帶領(lǐng)學(xué)生直觀感受“指令”在登月過程中的重要作用。

師：這段視頻記錄了“嫦娥四號(hào)”登月的主要過程，在點(diǎn)火員發(fā)出“點(diǎn)火”口令后，火箭是由什么控制的？（生：計(jì)算機(jī)）再具體一點(diǎn)呢？（生：程序）真棒！“程序”聽起來很高大上，簡單來說，就是為完成某件事情而按順序排列的指令集合。大家想不想嘗試將視頻里的這些登月指令按正確順序排列，模擬“嫦娥四號(hào)”登月的過程。

學(xué)生活動(dòng)：通過小程序進(jìn)行指令重組，正確點(diǎn)擊發(fā)射按鈕，觀看演示指令執(zhí)行過程的模擬動(dòng)畫。

小結(jié)：指令系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算機(jī)運(yùn)算都是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要組成部分，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使“嫦娥登月”成為可能。

3.再探：“月宮傳圖”——體驗(yàn)“通信技術(shù)”在探月中的應(yīng)用

（1）成就介紹

教師介紹“嫦娥四號(hào)”取得的若干“第一”：第一個(gè)登陸月球背面的人類探測(cè)器、第一次實(shí)現(xiàn)了月背巡航、傳回了第一張?jiān)卤辰罢掌⑴嘤嗽虑蛏系牡谝粋€(gè)生命。激發(fā)學(xué)生自豪感，同時(shí)引發(fā)思考：為什么登陸“月背”這么難？引出探月工程中的“通信技術(shù)”。

（2）體驗(yàn)活動(dòng)：“我傳你接”——感受“鵲橋”中繼星的作用

師：下面我們進(jìn)行一個(gè)小活動(dòng)——“我傳你接”，體驗(yàn)一下，難在哪里？如何解決？

學(xué)生扮演“地球”“月球”進(jìn)行“我傳你接”的體驗(yàn)活動(dòng)，無法完成。

師：“地球”都要流浪到“月球”背面去傳遞了，這是不允許的。怎么辦？（生1：我來幫他們）非常棒，增加了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，我們就能夠?qū)|西傳遞過去了。大家和科學(xué)家想的一樣！我們來看“鵲橋”中繼星。科學(xué)家通過計(jì)算，向拉格朗日L2點(diǎn)發(fā)射了鵲橋中繼星，通過它解決了月背無信號(hào)的問題。

（3）視頻介紹：無線電波的通信原理

師：你在生活中遇到過信號(hào)問題嗎？（生：在電梯里＼去山里玩＼……）這些都是我們身邊發(fā)生的事情，那“信號(hào)”到底是什么呢？請(qǐng)看視頻，了解無線電波傳遞信息的過程。

（4）編碼與解碼

師：我們通過視頻知道了平常說的“信號(hào)”其實(shí)就是無線電波，通過用1/0表示高低電平來傳遞信息，那信息是如何變成1/0的呢？老師以最簡單的黑白圖像為例：將“飛碟圖”像素化，使其每個(gè)點(diǎn)只有一種顏色，將所有的白色用1表示，黑色用0表示，就可以得到一串1/0組成的編碼。

教師演示黑白圖像的“編碼”過程，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)什么是數(shù)字化表示。

（5）體驗(yàn)活動(dòng)：解碼競(jìng)速

師：下面，全班分六個(gè)小組，使用“解碼器”完成六組編碼的解碼，合起來就是下一個(gè)活動(dòng)的“通關(guān)密語”。

學(xué)生分六組解碼，得到通關(guān)密語：探月小車一部。

4.三探：“月上”生存——了解“傳感技術(shù)”在探月中的應(yīng)用

教師對(duì)背景進(jìn)行介紹：中國航天微博更新“玉兔二號(hào)”的再次休眠。

學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)：保護(hù)“玉兔”——傳感技術(shù)。

①“探月小車”動(dòng)起來。學(xué)生嘗試借助“手電光源”，使小車動(dòng)起來。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察，找出照射的具體元器件上的文字，引出光照傳感器。

②光照傳感器工作原理。教師講解光照傳感器工作原理：光照強(qiáng)度—電壓值—二進(jìn)制。

③保護(hù)“玉兔”——為“玉兔”選配合適傳感器。課件介紹各類傳感器，從月球表面實(shí)際環(huán)境出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考，解決實(shí)際問題：“玉兔”在惡劣的月面生存需要哪些傳感器？

5.總結(jié)：卒章顯志——情感升華

教師總結(jié)：①強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與傳感技術(shù)參與了探月工程的信息獲取、加工與傳遞的過程，極具重要性，以此點(diǎn)題。②介紹航天新技術(shù)的應(yīng)用：歐洲航天局3D打印月球基地、美國NASA使用VR訓(xùn)練宇航員、我國火星探測(cè)車上的人工智能。

學(xué)生通過“滿月”“半月”“弦月”手勢(shì)反饋本節(jié)課活動(dòng)的完成情況，教師擇機(jī)與學(xué)生交流，了解學(xué)生實(shí)際掌握情況。學(xué)生表達(dá)本節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲、感受、展望等。

教師展示“中國航天日”的海報(bào)，鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注身邊的信息技術(shù)或信息事件，為中華民族的航天夢(mèng)、中國夢(mèng)而努力學(xué)習(xí)。

● 結(jié)束語

信息技術(shù)開放性理論課教學(xué)不能止步于概念或基礎(chǔ)知識(shí)的習(xí)得，而應(yīng)深入挖掘信息技術(shù)學(xué)科特殊的育人價(jià)值，鍛煉思維，提高能力，讓學(xué)生在感知世界、思考問題、解決問題的過程中感受信息技術(shù)的魅力。站在這樣的高度思考“為什么教”，選擇“教什么”“怎么教”，才能準(zhǔn)確找到學(xué)科教學(xué)的原點(diǎn)與靈魂，把握學(xué)科核心素養(yǎng)的要義，引導(dǎo)學(xué)生從掌握“雙基”走向?qū)W科思維形成，使每個(gè)層次的學(xué)生均有所得。