王超

摘要：作者對《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中的“過程與控制”模塊的內容進行了梳理，并結合實踐經(jīng)驗，針對如何開展學科知識教學提出了實施建議。

關鍵詞：信息科技；過程與控制；教學實施

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）09-0011-04

課標內容梳理與學生學習要求

本模塊包括“系統(tǒng)與模塊”“反饋與優(yōu)化”“邏輯與運算”三部分內容。過程與控制的課標內容與對應教學實施中的學生學習要求如下頁表所示。

學科知識內容的教學實施建議

“過程與控制”模塊教學主要圍繞系統(tǒng)實現(xiàn)過程與控制的原理展開，教師要根據(jù)六年級學生的年齡特征和數(shù)字原住民特點，從科技場景中的典型案例入手，整體把握學科知識結構，處理好前后模塊內容的自然承接和融合滲透，根據(jù)知識的難易程度，由易到難，逐步推進，為初中階段學習打下基礎。

1.精選案例，提高學習興趣，增強學習主動性

學生是伴隨數(shù)字化工具成長起來的，天然具備更快利用網(wǎng)絡獲取信息的能力，更適應數(shù)字化學習。但是，大部分學生雖然會使用數(shù)字化產(chǎn)品，卻沒有利用數(shù)字化產(chǎn)品探究知識的意識和習慣。因此，分析智能家居中設備的過程與控制，要從設備的操作步驟淺層認識切入，調動學生學習的主動性，將學生引向認識過程與控制的學習。在教學實施中，要與學生學習和生活中的真實問題情境相結合，引導學生在解決真實問題的過程中，感受過程與控制對學習與生活產(chǎn)生的深遠影響。

要創(chuàng)設適合的生活場景，讓學生從熟悉的生活體驗入手，激發(fā)學生的學習主動性，盡量避免用空洞的概念理解進行教學。教學活動的開展，也要與學生學習生活密切相關，通過操作、討論、展示、交流、分享成果等教學方式，引發(fā)學生對核心知識的思考和學習，促進認知從感性上升到理性，逐步構建核心概念和知識。

2.在體驗和認識中，引導思考總結，加深對知識的理解

過程與控制是信息科技課程的新內容，圍繞“體驗和認識過程與控制”，要準確領會新課標的精神，把握信息科技課程的科學本質和育人使命，引導學生通過案例分析，積極開展思維活動。在生活中，在騎自行車、使用身邊的數(shù)字設備、學習中使用計算機查資料、企業(yè)生產(chǎn)中操作流水線等實例中，過程與控制廣泛存在。在教學實施過程中，要根據(jù)不同場景，多采用師生交流、歸納總結等方法，引導學生在體驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，認識身邊存在的過程與控制，夯實過程與控制的核心知識；在體驗過程中，要關注培養(yǎng)學生積極主動的探究精神；在教學內容中，要選用機器人控制等新知識，結合信息科技學科的最新發(fā)展，滲透研究意識，幫助學生開闊學習視野，深化學科知識的理解，培養(yǎng)思維能力，提升學科核心素養(yǎng)。

3.理解典型環(huán)節(jié)，達成知識遷移目標，培養(yǎng)良好學習習慣

理解過程與控制的“輸入－計算－輸出”三個典型環(huán)節(jié)，重在引導學生思考，要多選用學生能夠理解的主題項目，建立良好的思維支架，呈現(xiàn)學生思維過程，引導學生建構知識。例如，通過家庭生活中常用的電器，設計空調控制房間溫度的主題活動。在教學過程中，在學生觀察和認識空調工作中的“輸入”“計算”“輸出”環(huán)節(jié)后，進一步引導學生發(fā)現(xiàn)，在計算機、網(wǎng)上購票系統(tǒng)、導航等系統(tǒng)中，這三個環(huán)節(jié)是廣泛存在的；在思考分析基礎上，通過總結、歸納，理解“過程與控制可以抽象為包含輸入、計算、輸出三個典型環(huán)節(jié)的系統(tǒng)”。

在學生理解三個典型環(huán)節(jié)基礎上，可以進行知識遷移應用，理解數(shù)字設備的使用、智能家居、機器人行走、機器學習等科技主題內容，也可以引入富有中國傳統(tǒng)文化內涵的人文類主題內容，更好地體現(xiàn)科技智慧，弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的科學精神，滲透愛國主義教育。

4.系統(tǒng)與模塊教學，把握整體與部分的辯證關系，提高問題解決能力

“系統(tǒng)”是過程與控制中基礎性的概念和核心知識，理解什么是系統(tǒng)，是后續(xù)學習“反饋與優(yōu)化”的前提。理解系統(tǒng)是強調整體，是整體功能的抽象，關注的是工程項目整體，在解決問題時，會采用分治思想，把繁雜問題分解，形成獨立的小系統(tǒng)或獨立功能模塊，因此，要具體分析大系統(tǒng)分解為若干個小系統(tǒng)，一個系統(tǒng)劃分為多個獨立模塊的情境?？梢砸龑W生通過觀察生活中的案例去理解“大系統(tǒng)可以分解為幾個小系統(tǒng)”“一個系統(tǒng)可以劃分成多個獨立的模塊”的原因。系統(tǒng)與要素是一組相對的概念，但難度較大，不在課標要求范圍內。但“要素”這一概念對學生掌握系統(tǒng)思維有一定幫助，如果學生能較好地掌握系統(tǒng)、小系統(tǒng)、模塊等概念，建議可以嘗試在教學中借助案例帶出要素這一概念。樹立繁雜問題用系統(tǒng)思想分析、全面整體地認識事物、解決問題要自頂向下、精益求精等意識，對理解“將問題分解為可處理的子問題”的課標內容，培養(yǎng)學生的計算思維，都具有重要意義。

“過程與控制”模塊教學時的難點，一是知識內容的理解，二是教學實踐。在教學中，要引導學生通過分析具體的案例，理解閉環(huán)、反饋、環(huán)路，初步了解反饋的形成，進而了解反饋對系統(tǒng)優(yōu)化的作用。例如，家用空調、微波爐、計算機、機器人行走、智能音箱等，都有反饋與優(yōu)化的學習內容。教學中，從這些問題開始討論，學生有一定的生活經(jīng)驗和認知基礎，會積極主動地參與活動，討論并表達觀點，從而自然地展開對本內容的學習。

5.邏輯與運算教學，依據(jù)特點加強知識銜接，循序漸進進行

在邏輯與運算的教學中，要注重數(shù)據(jù)意識的培養(yǎng)。開關量與連續(xù)量是“數(shù)據(jù)”主線的內容，教學中要注意與四年級“數(shù)據(jù)與編碼”的銜接：先從認識數(shù)據(jù)來源開始，幫助學生初步建立開關量與連續(xù)量的概念。要結合知識內容的關系，在場景中引導學生分析知識，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。模擬量是連續(xù)量，要引導學生分析思考為什么模擬量不適合讓數(shù)字化設備處理，理解為什么要將連續(xù)量轉換為開關量。有了將連續(xù)量轉化為開關量的實際需要，連續(xù)量經(jīng)由閾值判斷形成開關量的知識，就可以自然順暢地展開了。教學中要通過對生活需求案例的分析，知道系統(tǒng)的輸入與輸出可以是開關量，也可以是連續(xù)量；教學中要根據(jù)學生學情，以四年級“數(shù)據(jù)”的編碼知識為基礎，結合五年級“算法”知識內容，展開開關量的邏輯與運算內容的教學。

例如，生活中的開關控制。晚上回到家，按一下開關，房間的燈亮了，能夠控制開和關兩種狀態(tài)切換的量，就是開關量；晚上學習時，扭動書桌上臺燈的按鈕，能夠改變臺燈的亮度，則是連續(xù)量的調整；進臥室時按開關，燈亮了，躺在床上，按床頭邊的另一個開關，燈滅了，這是照明的雙開關設計。通過此類例子，讓學生理解這些設計可以通過邏輯量的運算控制實現(xiàn)。教學中，引導學生自己設計電路，完成邏輯運算，動手實驗。條件好的學校，可以適當配置一些物聯(lián)網(wǎng)器材，也可以通過平臺進行計算機編程，實現(xiàn)開關量與連續(xù)量控制的實驗。

6.重視保障系統(tǒng)安全，結合案例培養(yǎng)國家安全及自主可控意識

理解自主可控的系統(tǒng)在解決安全問題時起到的重要作用。在教學中，可以結合案例，滲透自主可控的系統(tǒng)對保障安全起到重要作用的意識，讓學生理解自主可控的系統(tǒng)是依靠自身研發(fā)設計，全面掌握產(chǎn)品核心技術，實現(xiàn)信息系統(tǒng)從硬件到軟件的研發(fā)、生產(chǎn)、升級、維護的全程可控，認識到只有自主生產(chǎn)和制造，才能不受制于人。通過生產(chǎn)和科技場景分析，加深理解計算機控制是保障系統(tǒng)安全運行的重要手段，及保障系統(tǒng)自主可控對國家安全的重要意義。教學中，可以結合人工智能的發(fā)展，了解如果智能系統(tǒng)不可控會很危險的原因，也可以從身邊和生活中的典型事件出發(fā)，引導學生思考、分析、歸納、總結，認識實現(xiàn)自主可控的系統(tǒng)對用戶的權益、開發(fā)者的權益以及國家的信息安全都有重要意義。教學中要強化民族的復興離不開科技發(fā)展的意識，理解核心技術的發(fā)展、核心產(chǎn)品生產(chǎn)對國家未來發(fā)展的重要性。

開展跨學科主題活動的實踐

跨學科主題活動是信息科技學科中的一類實踐活動，強調在本學科基礎上，綜合運用其他學科的知識和方法。第三學段跨學科主題的選擇，主要圍繞算法和系統(tǒng)展開，要強調面向真實問題的解決。本學段跨學科主題活動，可采用大單元的設計，合理安排好學習內容和學習順序。教學實施建議采用項目式教學法，精心設計學習支架，使學生能體驗解決問題的完整過程。在學習活動中，學生采用分組協(xié)作的學習形式，搭建實物系統(tǒng)。條件好的學校，可以在特定的實驗系統(tǒng)環(huán)境下，通過編程手段驗證過程與控制系統(tǒng)的設計，通過修改調試編程等過程解決算法實際問題。

“過程與控制”模塊的“輸入－計算－輸出”等典型系統(tǒng)知識，廣泛應用于各領域，為主題活動選擇提供了很多內容。學科開展實踐活動，要注重與社會和生活的聯(lián)系，從生活中來，到生活中去，突出用信息科技手段解決相關問題的跨學科工程技術思想。例如，設計“小型開關系統(tǒng)”的跨學科主題活動，使用開關控制照明設備，結合二進制、邏輯運算等與信息科技、數(shù)學、科學等學科融合度比較高的知識開展活動，達成實現(xiàn)小型開關系統(tǒng)的編程控制，通過控制設備實現(xiàn)狀態(tài)變化，加深對過程與控制的理解的目的?？鐚W科主題活動要強調情境的真實性，主題活動的問題或任務要富有挑戰(zhàn)性，如照明開關設計的必要性，是開放性的問題，既給了學生創(chuàng)新創(chuàng)意的空間，又有利于學生自主設計解決方案、實施方案和優(yōu)化設計，能形成物化的產(chǎn)品、作品。在智能農(nóng)植園等主題活動中，引導學生利用創(chuàng)新實驗室和云平臺等教學設施，結合科學、數(shù)學、勞動等開展跨學科主題活動，學生能在做中學、學中悟，在動手實踐中體驗成功的快樂?？鐚W科主題活動的學習小結，是學生學習的重要環(huán)節(jié)和路徑，成果的展示、交流、評價、反思要有一定的標準。教師要提供學習小結的支架，可從主題內容與形式、思想方法、學習體驗、人際交流、情感觀念等維度，采用書面小結或口頭小結、個人小結、小組小結等形式，提升學生跨學科主題學習的能力和水平。