《单片机与智能编程》课程培养学生信息技术核心素养的研究

摘 要：在新课程理念与教育改革大潮下，国家对人工智能的发展规划已经深入影响到学校信息技术教育领域。在这一理念背景下进行《单片机与智能编程》课程的教学研究，以学生为中心，发挥学生自主学习能力，以提升学生创新创意能力、意义构建能力、计算思维能力为目标，形成系统知识体系，让学生体会到人工智能就在身边，使学生的逻辑思维能力得到提升，培养学生的信息技术核心素养。

关键词：单片机与编程;课程;信息技术;核心素养

国务院2017年下发了《新一代人工智能发展规划的通知》，提出“逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，小中大学相关课程全面推进，形成我国人工智能人才高地”。这使得促进学生信息技术核心素养培养有了更加广泛的学习媒介，也为我校此课程开设提供了理论指导思想。

在新课程理念下，科技信息的发展和时代变化的趋势引领下，我们将科技最前沿的信息技术转化为课堂教学的新鲜血液并融入信息技术课堂教学中。在这种教育改革和完善人工智能教育体系大背景下，我校的《单片机与智能编程》课程应运而生。

一、课程内容落实信息技术核心素养

信息技术学科是工具性学科，也是科学性学科。计算思维是信息技术学科中重要的核心素养，指个体在运用计算机科学领域的思想方法形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。程序设计和人工智能的初步认识是信息技术学科核心内容的高级阶段。而信息技术课程更需要发展具有本学科特色的教学内容体系。

小学高年级阶段的《单片机与智能编程》课程，包含了电、电流、电路、编程、逻辑、动手操作等多方协作的知识体系，从科学、数学、技术、程序及逻辑思维等领域使学生通过动手操作电路元件搭建，简单模块化编程，设计流程图，理解编程思维，得到可视效果，把想法变成现实，体验成功。

二、依托教学目标落实信息技术核心素养

小学高年级学生的心理特点决定了他们对计算机领域的知识充满了好奇与兴趣，而单片机与程序设计更是学生感到神秘从而想探知的一部分内容。本课程着重提倡探究式学习方式，通过提出问题、实验假设、设计程序、解决问题、得出结论、交流反思，再发现问题，循环往复，主动探究，收获知识的课程模式，提高课堂时效性。

《单片机与智能编程》课程的教学目标通过知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度，设计基础知识原理、编程逻辑与流程图设计以及从生活实际问题出发，引领学生进一步理解程序体验、程序设计与算法思维的作用，提高学生逻辑思维能力的基本概念和组成。感受智能控制在日常生活中的具体应用，培养学生的信息素养。激发学生对单片机与编程领域内的学习兴趣和动手实践的愿望，感知我国核心技术发展的巨大成就，树立学生的民族自信心，最终形成信息技术核心素养。

三、通过教学过程落实实践探究目标

信息技术学科与小学其他学科都有密切的联系，与科学、数学等以解决问题，探索奥秘的学科联系更为紧密。课程通过任务导向的課程方式，相互融合在每个学习任务中，从生活中获取常识，再利用所学知识还原于生活中，体现信息技术与多学科融合的操作性、实践性特点。

程序设计单元是小学信息技术知识模块中的最高级阶段。本课程设计从生活与程序、结构与算法的信息技术课程模块出发，以单片机为基础，利用流程图思维，转化为积木式程序设计语言实践模拟红绿灯、数码管显示数字的制作，理解单片机与智能编程的核心思想，逐步形成适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。

四、课程设置体现以学生为本

编程体系下的课程要着重从趣味性和可操作性入手。结合我校高年级学生的已有知识基础，在其最近发展区，提出与Scratch程序设计语言相近的编程知识，衔接Arduino编程平台的编程工具，再结合在科学课中学习的关于《电》的简单电路的知识，进行搭建和编程，在操作过程中对知识进行内化。再通过观察和思考，以探究式学习为核心，拓展学生的创造性，理解智能控制的内涵。

《单片机与智能编程》课程就是通过用程序控制单片机针脚实现各种奇妙的效果，建立学生应用计算思维解决问题的方法。让学生体会到人工智能就在身边，使学生的逻辑思维能力得到提升，在学生幼小的心灵中埋下人工智能意识的种子。

学生在学校信息和长效发展中形成信息素养，一方面取决于教师潜移默化的影响，另一方面要通过学校的信息技术学习形成重要的信息素养。因此，我们重新优化整合了现在的信息技术教学内容，建立起了这部分适合小学生中高年级学习和掌握的有关程序设计内容的课程。对学生进行通过模块流程图实施涉及的逻辑思维能力训练，指导学生进行单片机电路基础的物理知识入门的课程体系学习。

人工智能的发展以及小学阶段编程课程的实施是信息技术课程发展新机遇，期待此类课程的开展与学生的可持续发展教育紧密结合起来，形成我们学科的特色，期待这类课程能带给学生全新的信息技术体验，提升信息技术核心素养。

参考文献：

陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

基金课题：北京市教育科学“十三五”规划2017年度一般课题：互联网+背景下小学智慧校园建设初探（课题编号：BDHB17060）

作者简介：韩昆（1979.9.27—），女，汉族，北京人，北京市石景山区古城第二小学，本科，一级教师，研究方向：教育信息化。

编辑 王亚青