“科”“技”并重理念下信息科技教学设计与实践

【摘 要】《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的颁布，标志着信息科技成为独立国家课程。在新的课程理念和内容的要求下，如何实现学科教学由“技术”为主向“科”“技”并重转变，成为目前亟待解决的难题。本文以小学五年级“身边的算法”模块中的“探秘循环结构”一课为例，探究如何将“科”“技”并重落实到具体的教学过程中。

【关键词】“科”“技”并重；算法；循环结构

【中图分类号】G434 【文献标志码】A

【论文编号】1671-7384（2024）010-055-03

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）定义了信息科技是现代科学技术领域的重要组成部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现[1]。信息科技学科的课程性质也发生了改变，由原来的“技术”为主变成了“科”“技”并重。熊璋教授指出，信息科技课程应该从实践应用出发，注重帮助学生理解基本概念和基本原理，引导学生认识信息科技对人类社会的贡献与挑战，提升学生的知识迁移能力和学科思维水平，体现“科”与“技”并重[2]。在新课标的视域下，如何跳出传统观念，“科”“技”并重地建构小学信息科技课堂的新样态是目前亟待解决的难题。本文聚焦小学信息科技“身边的算法”模块，通过“探秘循环结构”一课的教学实践，探究如何将“科”“技”并重落实到具体的教学过程中。

教学分析

1.教学内容分析

“探秘循环结构”一课是新课标第三学段“身边的算法”模块下算法的执行中的单元教学内容。循环结构是算法的基本控制结构之一，是计算科学的重要基础。课程通过对真实情境的具体实例进行分析，引导学生探究蕴藏其中的科学原理，利用图形化编程进行实践验证，使学生体验算法的思想在生活中的应用，并由此实例出发，使学生从中体会循环结构的要素，理解循环结构的概念。教师引导并鼓励学生探究算法中的循环结构，激发学生思索循环结构可使复杂的算法分解为简单的、可执行的操作步骤。

2.学情分析

五年级学生通过前段时间的基础学习，已经熟练掌握算法的概念、描述方式，以及顺序结构、分支结构，知道通过图形化编程中的程序验证算法，但是在将生活中的循环结构情境迁移到程序中并实现的过程存在困难。学生处于从具象思维到抽象思维的过渡时期，对于生活中所蕴含的循环结构的思想有一定的直观感受，但理解上有困难。

3.教学目标分析

基于以上分析，教师将本课的教学目标设置如下：（1）了解生活情境中蕴含的循环结构思想，能够初步识别循环体和循环条件，能够运用图形化编程环境验证循环结构算法解决问题的过程，体会计算机运用循环结构快速解决问题的便捷；（2）能够结合剪纸来理解循环结构，在运用编程完成电子剪纸花的过程中，既感受了数字应用的便捷高效，又感悟了剪纸文化中蕴藏着的智慧；（3）通过了解现代科学技术利用“循环结构思想”解决问题的应用场景，进一步感受我国科学创新领域的发展。其中，教学重点是让学生初步识别循环体和循环条件，了解循环结构，感受其优点；教学难点是运用图形化编程环境验证循环结构算法解决问题的过程。

教学设计与实施

小学信息科技课程在传统的教学方式中，往往过于注重理论知识的传授（即“科”），而忽视了技能的培养（即“技”），这使学生难以深入理解循环结构，更难以将其灵活运用到解决生活中的实际问题。为了打破这一局限，本课的教学设计将秉持“科”“技”并重的原则，通过操作与实践、抽象与直观、实践与创新相结合的方式，实施教学实践。

1.立足“循环”字义，激发科学求知

新课标倡导创新教学方式，注重信息科技与多学科的融合，鼓励教师将信息科技创新教育理念落实于学生的学习活动和操作实践之中，从而进一步改变信息科技学科的教学方式、学生的学习方式。本课从科学角度出发，提出“循环”的科学字义解释是什么，激发学生求知，再揭示新华字典中对“循环”的定义，在学生对定义有了一定的了解后，让学生依据“循环”的字义解释列举生活中的循环，如每天太阳东升西落。通过列举生活中的循环，以及体验古代先贤“二十四节气”中的循环，让学生体会到循环在生活中无处不在。教师进而抛出问题：生活中的循环和我们算法中要探究的循环是一回事吗？以层层递进的问题形式不断激发学生的科学求知。

2.真实情境支撑，辨析科学结构

新课标倡导真实性学习，引导学生在过程中锻炼计算思维，提高问题解决能力。本课依托于学生熟悉的真实情境——学校开设的剪纸社团，以一段剪纸视频导入的形式，将现实中熟悉的情景展现给学生，引导学生发现剪纸中的折纸循环步骤，进而明晰循环结构的要素，即循环体和循环条件。为了使学生更加直观地理解循环的定义，在这个视频中，教师展示一个简单的剪纸过程，如重复剪切一个图案以创建一排相同的图形。教师会特别强调每一次剪切都是一个重复的动作，形成一个循环的过程。通过这个视频，学生不仅可以直观地看到循环在实际操作中的应用，加深对循环科学定义的理解，还进一步了解现实生活情境中蕴含的循环结构思想，辨析生活中的循环现象和循环结构，激发计算思维。这一环节的设置不仅让学生实现了知识的内化，还让他们感受到了中华民族传统文化的魅力。

3.科学知识内化，力促技术实现

科学知识是基础，而技术则是应用科学知识的工具。流程图这一可视化工具能够清晰地用图形化的方法展示出程序的执行流程，帮助学生理解循环结构的运行原理。在学生初步理解循环结构要素的基础上，教师结合流程图进行理论讲解，先引导学生分清循环的两种类型：先循环再判断，还是先判断再循环（图1）。通过对比和分析这两种循环结构，学生能够更深入地理解它们的区别和适用场景，从而在编程实践中做出更合理的选择。教师通过两种流程图的对比，引导学生发现循环结构的优势，知道利用循环结构可以帮助人们解决问题，尤其是在计算机中利用循环结构来解决问题的时候，它可以大大提高效率。通过这一教学设计，教师旨在引导学生将科学知识与技术应用相结合，提高他们的编程能力和解决问题的能力。同时，教师也希望学生能够意识到科学与技术之间的紧密联系，从而在未来的学习和工作中更加注重两者的结合。

图1 循环判断结构示意图

4.“科”“技”有效结合，实践助力验证

当学生已经对循环结构的理论知识有了深入的理解和扎实的掌握后，教师应当进一步激发他们的实践能力和创新思维。此时，教师引导学生利用图形化编程软件对所学的理论知识进行实践验证，这不仅是对他们学习成果的一种检验，更是培养他们将理论知识转化为实际操作能力的重要步骤。图形化编程软件以其直观、易懂的界面和丰富的功能，为学生提供了一个理想的实践平台。在这个平台上，学生可以将自己对于循环的理解，通过拖拽图形化的指令块，构建出真实的程序逻辑。通过不断地调试和修改，学生可以直观地看到程序运行的结果，从而验证自己的理论知识是否正确。这种实践验证的过程，不仅让学生更加深入地理解了循环的概念和原理，还让他们体验到了编程的乐趣和成就感。

在本教学环节，首先，教师引导学生再回到社团剪纸课的教学中，启发学生，可以利用图形化编程软件来模拟剪纸过程。在开始之前，教师引导学生进行分析：团花中的图案是重复的，意味着整个团花图案可以由单个图案通过旋转、复制实现，这也是一种循环结构。其次，在分析的基础上，学生通过完成作业单的流程图，思考隐藏其中的循环结构的循环体和循环条件。学生参照流程图在图形化编程软件中搭建出程序脚本，完成后进行交流展示（图2），教师组织学生对学生作品进行评价。最后，教师引导学生进行小结，分析探秘循环结构条件和循环体，体会利用循环的便携性，体会由繁到简的奥秘。本教学环节通过分析实际问题、绘制程序流程图和编写程序代码三个环节，引导学生深入理解循环结构的概念和应用方法，并培养他们的逻辑思维能力、问题分析能力以及编程实践能力。

图2 学生编程实践成果

5.强化评价反馈，着力拓展延伸

教师通过总结，再次让学生理解循环结构在编程中的重要作用，体会使用循_{FIogXgYzxDIJ+a9n2gzseg==}环结构解决问题的高效与便捷。同时，让学生意识到循环结构不仅仅是一种编程技术，更是一种解决问题的思维方式。无论是在编程还是日常生活中，我们都可以运用循环的思想来简化问题、提高效率。这种思维方式的培养不仅有助于学生更好地掌握计算机编程技能，也将对他们未来的学习和工作产生深远的影响。

结 语

在本节课的教学实践中，循环结构的教学不仅为学生揭示了算法的奥秘，更在无形中强调了科学与技术并重的重要性。通过生动有趣的示例和直观易懂的流程图，教师引导学生逐步理解了循环体、循环条件等核心概念，并让他们在实践中体会了循环结构的便捷性和高效性。在教学过程中，教师注重将科学知识与技术应用相结合，使学生在学习科学理论知识的同时，也能够掌握实际的操作技能。同时，这种教学方式让学生深刻体会到了科学与技术之间的紧密联系。科学为技术提供了坚实的理论基础，而技术则是应用科学知识的有力工具。只有掌握了科学知识，并善于运用技术手段，我们才能够更好地探索未知、解决问题，推动社会的进步和发展。这不仅为学生今后的学习和职业发展打下了坚实的基础，也为他们树立了正确的科学观和技术观，使他们在未来的道路上更加自信、从容地面对各种挑战。

注：本文系江苏省教育科学“十四五”规划课题“‘双减’视域下小学图形化编程项目化活动行动研究”（课题编号：D/2021/02/134）研究成果之一

参考文献

中华人民共和国教育部. 义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S]. 北京：北京师范大学出版社，2022： 2.

熊璋.“科”“技”并重： 义务教育信息科技课程标准解读：访义教信息科技课标组组长熊璋教授[J]. 中国信息技术教育，2022（9）： 4-7.