摘要：四年級(jí)“數(shù)據(jù)與編碼”教學(xué)指南主要強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)（包括大數(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題的能力。本教學(xué)指南的內(nèi)容體系從數(shù)據(jù)、編碼出發(fā)，圍繞數(shù)字化素養(yǎng)與技能的培養(yǎng)展開。教師在教學(xué)中既要注重緊扣數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全和人工智能六條邏輯主線，又要注重跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)與數(shù)字化教學(xué)的落實(shí)。

關(guān)鍵詞：信息科技；教學(xué)指南；數(shù)字素養(yǎng)與技能；跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)；數(shù)字化

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，信息科技沿著以計(jì)算機(jī)為核心、以互聯(lián)網(wǎng)為核心、以數(shù)據(jù)為核心的發(fā)展脈絡(luò)，深刻影響著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式[1]。與之相對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)在我國(guó)信息科技（信息技術(shù)）課程中的地位也得到不斷提升。早在教育部2003年頒布的《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）》中，數(shù)據(jù)就在初中階段以選修模塊“用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)”的形式出現(xiàn)。在2016年教育部頒布的《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》中，“數(shù)據(jù)與程序設(shè)計(jì)”成為“設(shè)計(jì)制作活動(dòng)（信息技術(shù)）”的五大模塊之一。在初中階段，它將程序設(shè)計(jì)的思想與數(shù)據(jù)分析有效結(jié)合，讓學(xué)生了解到數(shù)據(jù)處理的社會(huì)實(shí)用性與現(xiàn)實(shí)意義[2]?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）不但第一次把數(shù)據(jù)與編碼并列作為四年級(jí)的課程內(nèi)容，而且把數(shù)據(jù)作為六條邏輯主線之首，貫穿整個(gè)義教階段的課程設(shè)計(jì)。在這個(gè)背景下，編者編寫了《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南 數(shù)據(jù)與編碼 四年級(jí)全一冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱“四年級(jí)教學(xué)指南”），以期更好地體現(xiàn)與落實(shí)課標(biāo)的要求。

一、設(shè)計(jì)思路

（一）數(shù)字素養(yǎng)與技能的培養(yǎng)

四個(gè)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)并非相互割裂，而是互相支持、互相滲透的。它們彼此不存在界限，也沒有必要人為設(shè)置界限，共同促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。因此，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要將核心素養(yǎng)四個(gè)方面作為整體考慮，無(wú)法也無(wú)須做到在一個(gè)年級(jí)中面面俱到，而應(yīng)結(jié)合課標(biāo)的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)各自獨(dú)具特色的側(cè)重點(diǎn)。

信息意識(shí)。四年級(jí)教學(xué)指南的設(shè)計(jì)緊扣課標(biāo)要求，讓學(xué)生通過(guò)觀察身邊應(yīng)用信息科技的典型實(shí)例，知道數(shù)據(jù)（包括大數(shù)據(jù)）是信息社會(huì)的新型生產(chǎn)要素。在教學(xué)過(guò)程中，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，以及使用數(shù)據(jù)支撐自己觀點(diǎn)的敏感性和主動(dòng)性。對(duì)于本年級(jí)的另一個(gè)重點(diǎn)-——編碼，教師要帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到它在信息社會(huì)中的重要價(jià)值，讓他們初步建立唯一標(biāo)識(shí)的意識(shí)。

計(jì)算思維。四年級(jí)的內(nèi)容不像五年級(jí)及以后各年級(jí)那樣從算法角度培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。事實(shí)上，編者也不鼓勵(lì)把算法或者程序驗(yàn)證的思想安排在四年級(jí)講授。究其原因，一是課時(shí)不足，有效的教學(xué)難以開展；二是本年級(jí)的內(nèi)容都來(lái)源于生活，學(xué)生只要了解信息科技應(yīng)用實(shí)例背后蘊(yùn)含的道理即可，不用深入理解晦澀難懂的原理。因此，編者建議從“形式化”入手培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。通過(guò)編碼的唯一標(biāo)識(shí)，學(xué)生能將現(xiàn)實(shí)世界中的人或物抽象成由數(shù)字、漢字、字母等符號(hào)構(gòu)成的形式化表示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)字化管理，為后續(xù)算法如何體現(xiàn)形式化的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，教師還要引導(dǎo)學(xué)生在感受身邊無(wú)處不在的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，獲得解決問題的方案、證明自己的結(jié)論或給出自己的預(yù)測(cè)。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。教師要以學(xué)習(xí)活動(dòng)的形式引導(dǎo)學(xué)生使用數(shù)字設(shè)備呈現(xiàn)收集的數(shù)據(jù)，啟發(fā)他們多角度思考，并借助思維導(dǎo)圖等表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以支撐自己的觀點(diǎn)。教師可通過(guò)設(shè)計(jì)自主實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)新方法、新思路給學(xué)習(xí)效率帶來(lái)的改變。對(duì)一些需要花費(fèi)較多時(shí)間收集、整理數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師可以以小組合作的形式開展，鍛煉學(xué)生的協(xié)作能力。

信息社會(huì)責(zé)任。信息科技一方面要強(qiáng)調(diào)科學(xué)屬性、技術(shù)發(fā)展。無(wú)論是信息意識(shí)，還是計(jì)算思維，或是數(shù)字化學(xué)習(xí)與rf1nlLdCeVi9FPFvwW2QrhfG949uZkKG6iA2rwybh6M=創(chuàng)新，它們都是從學(xué)科本質(zhì)出發(fā)發(fā)展學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生能力的。另一方面，信息科技是伴隨信息社會(huì)發(fā)展而越來(lái)越成熟的學(xué)科，學(xué)生對(duì)其行為、決定及所要承擔(dān)的義務(wù)要有正確的認(rèn)識(shí)。教師可以從學(xué)科角度出發(fā)，讓學(xué)生體驗(yàn)社會(huì)中的不同編碼，進(jìn)一步理解數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會(huì)組織與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)。教師要告訴學(xué)生在使用數(shù)據(jù)的過(guò)程中需遵守相關(guān)的法律法規(guī)，在學(xué)習(xí)、生活中了解常見的防護(hù)措施，有意識(shí)地保護(hù)數(shù)據(jù)。更重要的是，教師要讓學(xué)生在初步理解數(shù)據(jù)安全重要性的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到在關(guān)鍵系統(tǒng)中采用自主可控技術(shù)的必要性。

（二）對(duì)數(shù)據(jù)的界定

在課標(biāo)中，前三個(gè)年級(jí)僅僅提及“信息”。從四年級(jí)開始，“數(shù)據(jù)”正式出現(xiàn)，并且和“信息”混用。從大數(shù)據(jù)的語(yǔ)境和數(shù)據(jù)科學(xué)的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)不只是信息技術(shù)、工具所處理的對(duì)象，也不只是信息的載體，“數(shù)據(jù)就是信息”的觀點(diǎn)已經(jīng)被越來(lái)越多的研究者接受[3]。因此，無(wú)論是課標(biāo)，還是四年級(jí)教學(xué)指南，都沒有劃分二者的界限。教師也不宜讓學(xué)生分清二者的區(qū)別，只要根據(jù)情境選擇即可。

（三）對(duì)編碼的界定

在課標(biāo)“數(shù)據(jù)與編碼”模塊中，“編碼”不僅僅指“編寫計(jì)算機(jī)代碼”，還可以理解為“按照約定進(jìn)行的規(guī)范性描述”[4]。同時(shí)，教師要強(qiáng)調(diào)，編碼唯一性的前提是需要有邊界，以免給學(xué)生帶來(lái)理解困擾。例如，在第二單元介紹“理解公路標(biāo)志牌上的編碼”時(shí)，教學(xué)指南設(shè)計(jì)了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)省道編碼怎么表達(dá)唯一性的活動(dòng)，即省道由各省、自治區(qū)、直轄市自行編碼。多地均有編碼為S219的省道。為保證這個(gè)編碼的唯一性，人們通常會(huì)加上能代表所處地區(qū)的標(biāo)識(shí)。只有分析清楚特定的情境，學(xué)生才能理解“數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會(huì)組織與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)”的內(nèi)涵。

二、內(nèi)容結(jié)構(gòu)

（一）各單元設(shè)計(jì)理念

四年級(jí)教學(xué)指南共30課時(shí)，分為6個(gè)單元。表1簡(jiǎn)單闡釋了各單元的邏輯關(guān)系。

（二）對(duì)人工智能內(nèi)容的補(bǔ)充

課標(biāo)“數(shù)據(jù)與編碼”模塊的內(nèi)容要求中沒有刻意引入人工智能。但隨著生成式人工智能的面世與發(fā)展，不遠(yuǎn)的將來(lái)，每個(gè)孩子都會(huì)擁有人工智能“發(fā)小”“閨蜜”。這類人工智能學(xué)伴將協(xié)助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，提供更為實(shí)時(shí)、客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)[5]。因此，四年級(jí)教學(xué)指南增加了關(guān)于人工智能與大數(shù)據(jù)的內(nèi)容，目的是讓學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，在體驗(yàn)真實(shí)案例的過(guò)程中，了解大數(shù)據(jù)的“大”不僅是指數(shù)量的龐大，還指它有待人們?nèi)ネ诰虻木薮髢r(jià)值，而人工智能是挖掘其價(jià)值的一把鑰匙。例如，教師可以指導(dǎo)學(xué)生分析當(dāng)數(shù)據(jù)由少變多時(shí)，購(gòu)物、快遞、外賣等應(yīng)用軟件的功能有哪些提升，從而體會(huì)數(shù)據(jù)給生活帶來(lái)的積極影響。再如，通過(guò)分析阿爾法圍棋不斷迭代更新的案例，學(xué)生可以明白在人工智能的應(yīng)用中，對(duì)大數(shù)據(jù)的使用并不一定越多越好，數(shù)據(jù)的品質(zhì)、算法的設(shè)計(jì)也是影響人工智能性能的重要因素。

生成式人工智能的內(nèi)容在其他年級(jí)也有相應(yīng)的增加，例如，三年級(jí)教學(xué)指南提及用生成式人工智能制作簡(jiǎn)單作品。為了體現(xiàn)螺旋式上升的理念，教師在本單元中不但要講清楚數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系，也應(yīng)該提及人工智能的發(fā)展是一把雙刃劍，它既能幫助我們更好地學(xué)習(xí)與生活，也能影響我們的行為。因此，編者在四年級(jí)教學(xué)指南第六單元最后一課專門介紹了生成式人工智能在生成結(jié)果時(shí)可能出現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)了探究應(yīng)對(duì)措施的活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生辨識(shí)數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚囊庾R(shí)和能力，引導(dǎo)他們正確認(rèn)識(shí)技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)而更好地融入信息社會(huì)。

三、教學(xué)建議

（一）落實(shí)六條邏輯主線

與核心素養(yǎng)類似，六條邏輯主線在課標(biāo)各年級(jí)內(nèi)容模塊中的比重也各不相同。在“數(shù)據(jù)與編碼”模塊中，除了數(shù)據(jù)、人工智能，以及前面提到的形式化對(duì)算法教學(xué)的鋪墊外，其余三點(diǎn)也應(yīng)有機(jī)融入教學(xué)中。

一是網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)）的生成與獲取，離不開網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展；保護(hù)數(shù)據(jù)也需要了解如何正確使用網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)編碼作為保持信息社會(huì)組織與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)，也是網(wǎng)絡(luò)支撐信息社會(huì)與現(xiàn)實(shí)社會(huì)的前提。例如，居民身份證號(hào)碼可以將現(xiàn)實(shí)世界的人物與信息社會(huì)中的數(shù)字身份建立聯(lián)系，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理的重要前提。同時(shí)，居民身份證號(hào)碼在數(shù)字世界中的應(yīng)用也極其廣泛。在不同的系統(tǒng)中，使用相同的唯一標(biāo)識(shí)，我們可在不同的數(shù)據(jù)之間建立內(nèi)在聯(lián)系。比較常見的實(shí)例是線上購(gòu)物平臺(tái)會(huì)在使用者購(gòu)物時(shí)要求驗(yàn)證其身份信息。

二是信息處理。鑒于“數(shù)據(jù)就是信息”的觀點(diǎn)，在本教學(xué)指南中大家可以將“信息處理”理解為“數(shù)據(jù)處理”。但這里的“處理”，不是讓學(xué)生去了解操作軟件，而是了解使用數(shù)字化工具處理數(shù)據(jù)與人工處理數(shù)據(jù)的差異。例如，編者在第4課設(shè)計(jì)了比較人工錄入與數(shù)字化錄入7日氣溫?cái)?shù)據(jù)的活動(dòng)，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)使用數(shù)字化工具記錄數(shù)據(jù)具有整齊、清晰、便于保存與修改的優(yōu)勢(shì)。在這里，操作不是關(guān)鍵，學(xué)生對(duì)這部分的掌握程度并不影響后續(xù)教學(xué)活動(dòng)的開展。“數(shù)據(jù)與編碼”模塊的教學(xué)不宜追求操作技能的深度和廣度?？梢哉f(shuō)，隨著生成式人工智能的發(fā)展，偏重操作類的工具越來(lái)越智能化，學(xué)生無(wú)須學(xué)習(xí)使用步驟，就可以通過(guò)有效交互得到答案。因此，教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)該聚焦增強(qiáng)學(xué)生使用數(shù)字化工具的正確認(rèn)識(shí)，本著“輕操作，重理念”的原則，體現(xiàn)信息意識(shí)的培養(yǎng)。同時(shí)，編碼也是對(duì)數(shù)據(jù)（信息）的處理方式。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)知道它為表示、存儲(chǔ)、傳輸和處理數(shù)據(jù)，提供了一種高效、可靠、安全的方式，是數(shù)據(jù)（信息）處理中不可或缺的一部分，對(duì)于推動(dòng)信息科技的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。

三是信息安全。從三年級(jí)教學(xué)指南的設(shè)計(jì)開始，編者就非常重視邏輯主線下的內(nèi)容遷移性。如三年級(jí)講信息來(lái)源的重要性，四年級(jí)講數(shù)據(jù)來(lái)源的可靠性，其本質(zhì)都是從信息安全角度出發(fā)的設(shè)計(jì)?？紤]到社會(huì)現(xiàn)狀，關(guān)于安全設(shè)計(jì)的內(nèi)容在四年級(jí)教學(xué)指南中體現(xiàn)在多個(gè)部分。在第3課“尋找可靠數(shù)據(jù)源”中，本教學(xué)指南從獲取有公信力的數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，闡述人們對(duì)數(shù)據(jù)安全的需求越來(lái)越迫切，開宗明義闡明了安全對(duì)數(shù)據(jù)的重要意義，并指出，為保障數(shù)據(jù)安全，很多網(wǎng)站需要使用者注冊(cè)并驗(yàn)證身份后才能查詢數(shù)據(jù)。這種設(shè)計(jì)與“網(wǎng)絡(luò)”這條邏輯主線相互印證，讓學(xué)生從不同角度思考數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)使用的安全性。第5課從數(shù)據(jù)價(jià)值角度切入，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)制度建設(shè)事關(guān)國(guó)家發(fā)展和安全大局，從而將數(shù)據(jù)安全的重要性提升到國(guó)家安全的高度，契合2020年教育部發(fā)布的《大中小學(xué)國(guó)家安全教育指導(dǎo)綱要》中的要求。后續(xù)單元分別從二維碼安全使用，數(shù)據(jù)安全對(duì)個(gè)人、商業(yè)、國(guó)家的影響，保護(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)安全的方法，以及人工智能發(fā)展帶來(lái)的數(shù)據(jù)安全問題等方面做了全方位的引領(lǐng)，目的是讓學(xué)生從小樹立安全意識(shí)。同時(shí)，自主可控是信息安全中最重要的環(huán)節(jié)，也是最適宜放在信息科技學(xué)科中設(shè)計(jì)的內(nèi)容。四年級(jí)教學(xué)指南把自主可控與數(shù)據(jù)安全結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生從應(yīng)用角度切實(shí)認(rèn)識(shí)到自主可控的重要性。

（二）開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)要充分體現(xiàn)綜合性和實(shí)踐性，教師要結(jié)合學(xué)段特征，融合課標(biāo)不同學(xué)段的模塊內(nèi)容，映射信息科技概念，通過(guò)真實(shí)情境化的實(shí)踐活動(dòng)展開[6]。為了讓學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)，教師在設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容時(shí)要盡量借助學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)或接觸過(guò)的其他學(xué)科知識(shí)。例如，四年級(jí)教學(xué)指南第19課包括案例“氣象數(shù)據(jù)與國(guó)家安全”，教師可借助科學(xué)課“人類活動(dòng)與環(huán)境”中“自然災(zāi)害”的相關(guān)案例開展教學(xué)。學(xué)生已經(jīng)在一、二年級(jí)時(shí)有了“人類生活與自然環(huán)境相關(guān)”的認(rèn)識(shí)，加上生活中經(jīng)常能看到各種自然災(zāi)害的官方報(bào)道，經(jīng)過(guò)教師的進(jìn)一步引導(dǎo)，他們便能對(duì)極端氣象災(zāi)害形成一定的理性認(rèn)知，以此得出氣象數(shù)據(jù)關(guān)乎國(guó)家安全的結(jié)論。此外，教師可以在四年級(jí)教學(xué)指南的建議下因地制宜，選擇適合本地學(xué)生認(rèn)知的案例進(jìn)行二次開發(fā)。

（三）因地制宜地使用數(shù)字化工具和資源

對(duì)信息科技學(xué)科而言，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新本身是核心素養(yǎng)之一，在學(xué)科育人體系中占據(jù)重要地位。因此，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)字化技術(shù)查找學(xué)習(xí)資源，運(yùn)用不同的平臺(tái)或工具創(chuàng)作與表達(dá)。平臺(tái)或工具的選擇性較多，選擇哪個(gè)平臺(tái)并沒有統(tǒng)一的要求，因此，四年級(jí)教學(xué)指南基本沒有對(duì)數(shù)字化工具提出具體要求。教師要因地制宜地帶領(lǐng)學(xué)生依據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行需求分析，運(yùn)用合適的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源完成學(xué)習(xí)任務(wù)、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，更好地挖掘?qū)W生的潛能。但要注意到，為了確保教學(xué)順利開展，有些案例需要比較專業(yè)的數(shù)字化平臺(tái)或工具，為此，編者專為“數(shù)據(jù)與編碼”模塊開發(fā)了相關(guān)工具，如詞云圖生成工具，以便教師更好地開展教學(xué)?？傊?，在數(shù)字化教學(xué)過(guò)程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生開放、合作、協(xié)商的精神，規(guī)范依靠數(shù)據(jù)表達(dá)觀點(diǎn)的行為，為他們?cè)谛畔⑸鐣?huì)更好地發(fā)展打好基礎(chǔ)。

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（作者系人民教育出版社課程教材研究所信息科技課程教材研究開發(fā)中心主任、編審）

責(zé)任編輯：李媛