從過程與控制到物聯(lián)網(wǎng)，信息科技在系統(tǒng)控制、物聯(lián)網(wǎng)探索等領域不斷發(fā)力，且在系統(tǒng)原理認知、物聯(lián)實踐創(chuàng)新與數(shù)字素養(yǎng)與技能發(fā)展方面從小學到初中不斷螺旋上升。本期解碼將對比小學的過程與控制、初中的物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索來展現(xiàn)相關模塊不同階段的教學，啟發(fā)教師要以整體觀來認知新課程。

摘要：本文在對比四個版本的“過程與控制”教學內(nèi)容在編排上的共性和差異的基礎上，分析了其特點，提供了多元的教學視角，以期能夠幫助教師更好地理解和運用教學資源創(chuàng)新教學。

關鍵詞：信息科技；過程與控制；對比研究

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）21-0020-03

在從數(shù)字時代、智聯(lián)時代向智慧社會邁進的進程中，國家及時提高了對信息科技教育的發(fā)展的戰(zhàn)略布局，頒布了《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”），在第三學段（5～6年級）設置了“身邊的算法”“過程與控制”及“小型系統(tǒng)模擬”等跨學科學習教學內(nèi)容，以此培養(yǎng)學生的計算思維和創(chuàng)新能力，提升學生的數(shù)字素養(yǎng)，使其適應未來社會的發(fā)展需求。本文以四家出版社的信息科技教學資源（簡稱A版、B版、C版、D版）中的“過程與控制”模塊內(nèi)容為研究對象，分析了不同版本的特點及優(yōu)勢，以期能夠為信息科技教師開展教學提供有價值的策略建議。

教學資源內(nèi)容編排對比分析

A版中“過程與控制”模塊安排在六年級，全冊共八個單元；B版安排在五年級下冊和六年級下冊，每冊各設置三個單元；C版和D（只對外發(fā)布了上冊內(nèi)容）均安排在六年級，各設置兩個單元。

1.教學內(nèi)容編排上的相同點

（1）創(chuàng)設問題情境，倡導真實性學習

四個版本均通過創(chuàng)設與學生日常生活學習相關的問題情境，激發(fā)學生探索學習的興趣，倡導真實性學習，讓學生在真實體驗中完成知識和素養(yǎng)的建構。例如，在A版中，“輸入輸出與計算（控制系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)）”一課，通過正要過馬路看到前方紅燈亮起的情境，設計問題引導學生思考：在這個場景中，第一個問題“你獲取的信息是什么？”引導學生將自己看作是一個控制系統(tǒng)，分析接收的外界信號有哪些；第二個問題“你作出的判斷是什么？”引導學生思考大腦該做何反應；第三個問題“你作出的表現(xiàn)是什么？”引導學生觀察身體作出什么表現(xiàn)。將人對一些事物作出反應的過程，分析梳理為“輸入—計算—輸出”三個環(huán)節(jié)，進而為后面學習控制系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)奠定基礎。

（2）結合具體實例，助力學生理解概念、原理

四個版本均注重通過編排生活場景中常見的技術設備控制系統(tǒng)實例幫助學生理解和應用概念、原理和系統(tǒng)控制過程，發(fā)展素養(yǎng)能力，如A版的智能種植、電梯、汽車，B版的智能家居、智慧農(nóng)場，C版的智能安防、智能消防，D版的智能語音燈、智能光控燈等。

（3）注重圖文結合，解析控制系統(tǒng)原理、過程

在內(nèi)容設計上，四個版本均使用圖文結合的方式將復雜的過程或問題簡化呈現(xiàn)，幫助學生更好地理解和解決問題。例如，在描述系統(tǒng)結構和功能時，使用系統(tǒng)框圖展示系統(tǒng)的組成部分、相互關系以及系統(tǒng)的工作原理。A版、B版、D版通過“流程圖”描述系統(tǒng)算法的流程和步驟，C版借助“N—S圖”來描述控制過程中的算法，圖文結合的方式使學生可以更好地理解問題的本質和解決方法。

（4）設置跨學科主題活動，促進知識遷移運用

在單元學習中或單元學習后均設置了跨學科主題學習活動。C版的跨學科主題學習是“三峽船閘算法控”，解決船只通過高落差水面的問題；D版的跨學科主題學習是“圖書借還真高效”，通過硬件搭建和程序編寫設計圖書借還系統(tǒng)；B版的跨學科主題設置在六年級下冊第三個單元“擴音系統(tǒng)”，引導學生嘗試設計并優(yōu)化小型擴音系統(tǒng)，提升學生運用過程與控制的系統(tǒng)方法發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。A版雖沒有設置統(tǒng)一的跨學科主題活動，但在“智能種植有方法”單元，建議有條件的學校，把四個課時教學整合起來設計，開展跨學科主題學習。

2.教學內(nèi)容編排上的不同點

（1）編排章節(jié)，容量不同

B版為三年級起點，將“過程與控制”模塊分為五年級下冊三個單元共15課和六年級下冊三個單元共15課，穿插算法進行綜合設計。

A版、C版、D版的“過程與控制”模塊均安排在六年級，其中A版設置為三年級起點，將“過程與控制”模塊分為六年級上學期四個單元共15課和六年級下學期四個單元共15課。C版也為三年級起點，目前發(fā)布的六年級上冊“過程與控制”模塊設置兩個單元共12課。D版設置為一年級起點，目前發(fā)布的六年級上冊“過程與控制”模塊設置兩個單元共10課。

綜上所述，從內(nèi)容規(guī)模上看，各版的單元內(nèi)容設置不同，但從現(xiàn)有課時量推斷比較，B版和A版在容量上比C版和D版更大。

（2）編寫思路，教學主線不同

A版六年級上冊前四個單元的教學內(nèi)容緊扣課程標準中了解、知道、掌握、理解層級的學習目標，從生活中常見的設備引入，從學生熟悉的開與關操作，逐漸上升到相對抽象的控制系統(tǒng)內(nèi)部的工作過程，引導學生認識過程與控制的計算模式，明確反饋、優(yōu)化、邏輯運算等概念，并通過計算機程序驗證簡單的控制系統(tǒng)工作過程。A版的教學主線是“設備的使用—開與關—控制系統(tǒng)狀態(tài)切換—控制系統(tǒng)的輸入、計算和輸出—邏輯運算—系統(tǒng)分解與模塊化思想方法—案例分析與應用—自主控制與安全”。

B版采用分年級、由淺入深、循序漸進、聚焦難點的方式進行編寫。五年級下冊“過程與控制”模塊從學生身邊的真實系統(tǒng)引入，學習系統(tǒng)的組成、特征以及觀察系統(tǒng)的基本方法，再分析“水壺燒水控制系統(tǒng)”的輸入、計算、輸出三個典型環(huán)節(jié)，構建對控制系統(tǒng)的初步認知，感受各種各樣的輸入、輸出類型，接著將相對抽象的“控制系統(tǒng)中的計算”作為單獨一個單元，引導學生認識查表計算和條件計算兩種類型，認識循環(huán)結構以及計次與條件兩種具體的循環(huán)結構形式。B版的教學主線是“系統(tǒng)的組成及特征—控制系統(tǒng)的輸入、輸出—控制系統(tǒng)的計算—反饋—連續(xù)量、開關量及邏輯運算—擴音系統(tǒng)—系統(tǒng)安全。

C版從身邊的系統(tǒng)引入，學習系統(tǒng)的特征、組成，進而認識控制系統(tǒng)的輸入、計算、輸出三個典型環(huán)節(jié)。第二單元首先體驗控制系統(tǒng)的三種控制方式，再通過四個實例介紹智能控制系統(tǒng)的元件、控制過程中的反饋、閉環(huán)控制系統(tǒng)和控制過程中的穩(wěn)態(tài)。C版的教學主線是系統(tǒng)特征、組成—控制系統(tǒng)三環(huán)節(jié)—輸入—計算（查表計算、選擇計算）—輸出—控制方式（人工控制、自動控制、智能控制）—反饋—閉環(huán)控制—穩(wěn)態(tài)。

D版依托語音燈和光控燈的具體實例，第一單元從智能語音燈的實例中引出控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)；通過組裝運行智能燈了解控制系統(tǒng)的組成；通過編程控制智能燈，總結生活中的控制系統(tǒng)，梳理自動控制的優(yōu)勢。第二單元通過組裝運行光控燈學習開關量和連續(xù)量；通過編程實例認識閾值的概念和作用，揭示光控燈的控制原理；通過體驗智能光控燈，觀察照度與燈狀態(tài)的對比實驗，認識閉環(huán)控制和開環(huán)控制系統(tǒng)；通過探秘智能光控燈的調光的過程，學習控制系統(tǒng)的反饋；通過編寫智能光控燈程序，明確智能控制過程，信息窗中提到自主可控對信息和系統(tǒng)安全的作用；通過軟硬件的調整優(yōu)化改進智能光控燈、環(huán)路等。

（3）教學資源內(nèi)容呈現(xiàn)視角不同

A版采用分欄方式排版。左欄基于學習，設置學習目標、學習活動、拓展與提升等欄目，選取學生身邊的真實情境案例，設計符合學生年齡特點和認知發(fā)展規(guī)律的活動內(nèi)容。右欄基于教學，考慮各地教學差異，給出了每課的教學重難點和教學建議，明晰每課與學習要求之間的關聯(lián)、教學實施的條件，并對課堂上可能出現(xiàn)的問題及教師面對的困難給出了建議。

B版、C版、D版均是從學生視角編寫，基本遵循問題探討、分析建構、練習應用、知識拓展等大致環(huán)節(jié)開展學習。

A版、B版和C版更側重于過程與控制相關概念、過程、原理的分析與理解，強調在理解的基礎上應用，并將其作為過程與控制的學習重點。在控制系統(tǒng)算法方面，更多關注算法思想是如何起作用的，而不僅僅是算法的實現(xiàn)。

D版則側重于學習過程中的動手實踐，通過體驗、搭建、揭秘等環(huán)節(jié)，理解控制系統(tǒng)的相關概念和原理，將硬件組裝運行和編程控制作為重點。

信息科技“過程與控制”模塊教學實施建議

1.關注控制系統(tǒng)安全，強調自主可控

新課標在“過程與控制”模塊的內(nèi)容要求中提到“結合生活中的實例，理解過程與控制系統(tǒng)中存在安全問題，知道自主可控的系統(tǒng)在解決安全問題時起到的重要作用”，讓學生“認識到自主可控技術對國家安全的重要性”。因此，建議在每個單元教學過程中，要在必要環(huán)節(jié)分析控制系統(tǒng)中可能存在的安全問題，并強調自主可控系統(tǒng)在解決這些問題時的重要作用。同時，鼓勵學生從使用者、設計者以及國家社會的視角出發(fā)，將這些概念融入到日常生活和學習中，增強他們對系統(tǒng)安全和自主創(chuàng)新的認識和意識。

2.堅持素養(yǎng)導向，強調過程性評價

A版和D版均提供了單元教學評價內(nèi)容。建議教師在實施教學過程中，針對每節(jié)課的具體教學內(nèi)容，設計出有針對性的課時教學評價表。多維度分析學生的能力表現(xiàn)、思維過程和情感態(tài)度等發(fā)展狀況，全面評價學生的學習態(tài)度、學習能力、認知能力、活動參與度，以及任務達成度等方面的表現(xiàn)，并結合自我評價和同伴互評，提升學生對自我認知的深度，促進他們的學習進步。此外，教師應根據(jù)評價結果進一步改進教學方法，優(yōu)化教學環(huán)境，確?！敖?學-評”一致性。

3.借助工具，讓學習真正發(fā)生

在新教學資源中，“過程與控制”模塊設計了豐富的應用情境，學生需要實踐機會來支撐對信息科技的理解。考慮到硬件條件參差不齊，教師可以積極創(chuàng)新教與學的方式，引入多元化數(shù)字資源，如使用虛擬仿真工具和資源來開展教學，提高學生的參與度。

4.結合學情，調整教學內(nèi)容

因各地各校辦學條件、學生基礎各不相同，教師在實施教學的過程中，可以根據(jù)實際學情對教學活動內(nèi)容進行選擇、刪除或補充，可調整教學順序，對教學內(nèi)容進行二次開發(fā)和設計。四個版本中的編程體驗或驗證環(huán)節(jié)有代碼編程、圖形化編程兩種，教師可考慮學生的基礎，恰當?shù)刈龀鲞x擇。