陳菁菁 浙江省杭州市采荷第二小學(xué)

● 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析

本課內(nèi)容選自《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》第二學(xué)段（3～4年級(jí)）的“數(shù)據(jù)與編碼”模塊，本模塊針對(duì)數(shù)據(jù)這種信息社會(huì)中的新型生產(chǎn)要素，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)在信息社會(huì)中的重要作用，闡明數(shù)據(jù)編碼讓信息得以有效利用的意義，培養(yǎng)學(xué)生利用信息科技解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)在信息社會(huì)中的重要作用，掌握數(shù)據(jù)編碼的基礎(chǔ)知識(shí)，根據(jù)需要運(yùn)用不同的編碼對(duì)信息進(jìn)行表達(dá)，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼的價(jià)值與意義。

《編碼表示信息》包括在編碼前要設(shè)定規(guī)則，以保證編制的“碼”有一定的組織規(guī)則，在確定編碼規(guī)則后，就可以用數(shù)字、字母或文字進(jìn)行編碼，編碼長(zhǎng)度與所包含信息量的關(guān)系是制訂編碼規(guī)則時(shí)需要考慮的因素，通過(guò)真實(shí)情境經(jīng)歷編碼，感受編碼的目的是建立唯一標(biāo)識(shí)，使得社會(huì)更加有秩序。

● 學(xué)習(xí)對(duì)象分析

本課的學(xué)習(xí)者為四年級(jí)學(xué)生，在知識(shí)儲(chǔ)備上，學(xué)生對(duì)數(shù)字編碼僅知道一點(diǎn)表象，生活中沒(méi)有認(rèn)真思考研究過(guò)，但是通過(guò)對(duì)第一和第二單元的學(xué)習(xí)，對(duì)數(shù)據(jù)的概念有了系統(tǒng)的了解。在操作方法上，學(xué)生平時(shí)經(jīng)常用平板，有數(shù)字化學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，并有生活中掃一掃二維碼的使用經(jīng)歷，但是沒(méi)有系統(tǒng)思考過(guò)背后表現(xiàn)的信息形式。在學(xué)習(xí)興趣上，他們對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)號(hào)碼布編碼和制作二維碼有很大的興趣和學(xué)習(xí)積極性。

根據(jù)四年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)，本課以生活中常見(jiàn)的編碼應(yīng)用場(chǎng)景為主線，引導(dǎo)學(xué)生從具體的編碼中提取出關(guān)鍵信息，了解編碼表現(xiàn)形式，以及編碼的目的、編碼的規(guī)則，認(rèn)識(shí)到編碼的唯一性可以使社會(huì)更有秩序。

● 實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)自主探究、師生交流，知道可以使用數(shù)字、字母、文字、顏色、圖片進(jìn)行編碼來(lái)表示信息。

通過(guò)對(duì)真實(shí)案例的分析，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)編碼的目的，了解編碼長(zhǎng)度與所包含信息量之間的關(guān)系，體會(huì)編碼在生活中的應(yīng)用。

通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)號(hào)碼布進(jìn)行編碼的實(shí)驗(yàn)，掌握編碼的規(guī)則、形式。

2.核心素養(yǎng)指向

信息意識(shí)：知道數(shù)據(jù)編碼的目的，理解編碼是保持生活更有秩序的基礎(chǔ)，初步建立唯一標(biāo)識(shí)的意識(shí)。

計(jì)算思維：能將簡(jiǎn)單問(wèn)題拆解，選擇數(shù)字、字母或文字編碼表示信息，有意識(shí)地把問(wèn)題劃分為多個(gè)可解決的小問(wèn)題，通過(guò)解決各個(gè)小問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)整體問(wèn)題解決。

信息社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)數(shù)字身份的唯一性，主動(dòng)保護(hù)個(gè)人信息。

數(shù)字化學(xué)習(xí)：利用平板電腦掃描二維碼，生成計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)據(jù)表。

● 實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)及對(duì)策

重點(diǎn)：根據(jù)需要選擇使用數(shù)字、字母、文字、顏色、圖片編碼表示信息。解決對(duì)策：針對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的不同場(chǎng)景的編碼應(yīng)用進(jìn)行小組討論，頭腦風(fēng)暴，提取關(guān)鍵信息，得出結(jié)論。

難點(diǎn)：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需要對(duì)事物進(jìn)行合理的編碼。解決對(duì)策：以校園運(yùn)動(dòng)會(huì)為情境，以體育老師的困惑為問(wèn)題，小組合作，利用所學(xué)的編碼知識(shí)，為參賽運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行編碼，以實(shí)現(xiàn)身份的識(shí)別，在實(shí)驗(yàn)中理解編碼的方法與意義。

● 實(shí)驗(yàn)整體思路

本節(jié)課教學(xué)從“趣味活動(dòng)，編碼沖突引思考——實(shí)驗(yàn)探究，編碼知識(shí)能應(yīng)用——拓展思考，編碼目的促理解——總結(jié)反思，編碼意義再延伸”四個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)，學(xué)生通過(guò)分析對(duì)比班內(nèi)學(xué)號(hào)和全國(guó)學(xué)籍號(hào)，認(rèn)識(shí)到編碼規(guī)則對(duì)編碼唯一性的重要作用，了解到編碼長(zhǎng)度越長(zhǎng)表示的信息量越多。接著讓學(xué)生觀察生活中常見(jiàn)的編碼，認(rèn)識(shí)編碼形式的多樣化（字母、漢字、數(shù)字、顏色），通過(guò)運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼布的真實(shí)任務(wù)幫助學(xué)生對(duì)編碼從理解走向應(yīng)用，并讓其真切感受到根據(jù)需要表達(dá)的信息來(lái)編碼的重要性，隨后利用二維碼這種典型的圖片編碼的形式啟蒙學(xué)生認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)識(shí)別和管理編碼的便捷性，最后的視頻拓展激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的編碼產(chǎn)生更濃厚的研究興趣，編碼通過(guò)唯一標(biāo)識(shí)可以使生活變得更加有秩序。

● 實(shí)驗(yàn)資源

教師的準(zhǔn)備：課件、各色貼紙、磁貼等。

為學(xué)生所做的準(zhǔn)備：水彩筆、海報(bào)紙、iPad、二維碼、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)單等。

● 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

1.趣味活動(dòng)，編碼沖突引思考（如表1）

表1

2.實(shí)驗(yàn)探究，編碼知識(shí)能應(yīng)用（如下頁(yè)表2）

表2

3.拓展思考，編碼目的促理解（如下頁(yè)表3）

4.總結(jié)反思，編碼意義再延伸（如第17頁(yè)表4）

表4

● 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新點(diǎn)

1.在真實(shí)情境中激發(fā)并保持編碼的興趣

本課選擇的實(shí)驗(yàn)情境是學(xué)生在校熟悉的運(yùn)動(dòng)會(huì)，從傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)會(huì)號(hào)碼布的問(wèn)題入手，讓學(xué)生能將簡(jiǎn)單問(wèn)題拆解，然后進(jìn)行逐一解決，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程有利于學(xué)生遷移到生活中的其他領(lǐng)域，也使其深切感受到編碼在生活應(yīng)用中的便捷性。

2.在初步探究中了解編碼的形式與規(guī)則

生活中隨處可見(jiàn)編碼，但學(xué)生之前并未關(guān)注過(guò)這些。通過(guò)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生小組合作，在身份證、車牌、圖書編碼等生活中常見(jiàn)的編碼應(yīng)用中，選擇一類感興趣的編碼實(shí)例進(jìn)行觀察和討論，分析這類編碼的表現(xiàn)形式代表的含義等，了解編碼的規(guī)則與目的。

3.在實(shí)踐應(yīng)用中理解編碼的原理與意義

為了讓學(xué)生進(jìn)一步理解編碼的原理，感悟編碼的意義，以校園運(yùn)動(dòng)會(huì)這一學(xué)生非常喜歡的活動(dòng)為情境，安排了為運(yùn)動(dòng)員設(shè)計(jì)號(hào)碼布的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行拆解，如選擇數(shù)字、字母、文字或者顏色，制訂合適的編碼規(guī)則，用唯一的標(biāo)識(shí)來(lái)表示運(yùn)動(dòng)員的信息，體現(xiàn)了“科”與“技”并重，用編碼的原理指導(dǎo)具體的實(shí)踐應(yīng)用。

4.在問(wèn)題解決中發(fā)展計(jì)算思維

有意識(shí)地把問(wèn)題劃分為多個(gè)可解決的小問(wèn)題，通過(guò)解決各個(gè)小問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)整體問(wèn)題解決。在小組間分享編碼規(guī)則和表現(xiàn)形式，發(fā)現(xiàn)小組之間制訂得各不相同，并且有些編碼形式導(dǎo)致數(shù)據(jù)指向不唯一從而引發(fā)認(rèn)知沖突，如學(xué)生把比賽項(xiàng)目進(jìn)行編碼（如下圖），導(dǎo)致一位運(yùn)動(dòng)員如果參加兩項(xiàng)比賽就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)編碼，從而導(dǎo)致編碼不唯一，師生討論聚焦到哪些信息需要進(jìn)行編碼的核心問(wèn)題上，通過(guò)學(xué)生的假設(shè)、討論和驗(yàn)證從而得出符合信息需要的編碼規(guī)則的結(jié)論。

● 教學(xué)反思

1.滿意之處：預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)沖突，學(xué)生自主驗(yàn)證得結(jié)論

學(xué)生在遷移學(xué)習(xí)身份證、車牌、圖書編碼等生活中常見(jiàn)的編碼規(guī)則和表現(xiàn)形式后，能夠舉一反三地遷移應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼布的編碼上，但是在面對(duì)提供的運(yùn)動(dòng)會(huì)活動(dòng)方案的詳細(xì)信息時(shí)，學(xué)生難以快速且精準(zhǔn)地從中提取出能夠體現(xiàn)唯一標(biāo)識(shí)且必要的信息，容易陷入所有信息都進(jìn)行編碼的誤區(qū)，而這恰是本實(shí)驗(yàn)的預(yù)設(shè)之一，讓學(xué)生經(jīng)歷第一次嘗試，然后分享匯報(bào)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，修改編碼規(guī)則的完整過(guò)程，從中再次感知到編碼唯一性的重要性。實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是學(xué)生自主假設(shè)、討論、驗(yàn)證和總結(jié)得出，體現(xiàn)從學(xué)生中來(lái)到學(xué)生中去。

2.改進(jìn)之處：體驗(yàn)不同形式，感受信息傳播效率影響

不同小組間的編碼表現(xiàn)形式存在差異，如在表現(xiàn)校區(qū)這一個(gè)信息時(shí)，有些小組用字母AB編碼，有些小組用數(shù)字12編碼，有些小組用CJ（采荷、景和的第一個(gè)漢字字母）編碼，各不相同，可以增加環(huán)節(jié)讓學(xué)生體驗(yàn)不同的編碼形式對(duì)所編碼的信息的解碼和傳播效率的影響，從而意識(shí)到在確定編碼規(guī)則后，還可以找到最優(yōu)或者最合適的表現(xiàn)形式，以提高后續(xù)信息的傳播和應(yīng)用。

● 實(shí)踐作業(yè)

用自己小組制訂的運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼布的編碼規(guī)則為不同項(xiàng)目、不同年級(jí)、不同性別的運(yùn)動(dòng)員編碼，然后小組內(nèi)角色扮演裁判、檢錄員、體育老師、班主任，思考編碼規(guī)則制訂和表現(xiàn)方式的有效性。