創設問題情境，培育核心素養
——以“如何為運動員編號碼牌”為例

◎ 馮紫婷

一、研究背景

《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《2022 版課標》）的頒布標志著信息科技作為一門獨立學科，課程定位、學習內容等都將有較大的改革。信息科技課程倡導真實性學習，以真實問題引導學生經歷原理應用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，構建知識，提升真實問題解決的能力［1］。

如何讓學生經歷利用信息科技相關工具解決問題的過程，經歷信息科技相關原理的應用，在此過程中培養學生核心素養，同時，又要整體考慮單元教學目標，把握好每一課時的教學內容與教學活動，為學生提供更好的探索與實踐的環境呢？問題是思維的引擎，是引發學生認知沖突、聯結既有認知結構與新知識的“節點”，問題解決為學生的探究與創新提供更好的契機，是能力提升的關鍵，也是發展素養的重要抓手。用信息科技賦能問題解決，可以優化教與學的過程。［2］教師可以在把握和理解學科核心素養的基礎上，在實際的課堂實施中，從單元整體的角度出發，將學科知識與生活中的問題建立連接，以此發展學生發現問題、分析問題、解決問題、獲取知識的能力。

二、課前準備

以小型單元主題學習活動“表格的創建與編輯——小牛娃籌辦運動會”為例，將《2022版課標》中 “數據與編碼”模塊的內容，融入教學基本要求主題五“編輯文檔”中。本單元是在地圖版小學信息科技教材 “用計算機制作小報”中“表格的創建”基礎上的進一步挖掘，引導學生處理數據，學習數據編碼。這也是學生在數字化學習與創新方面的一次嘗試。

圍繞單元學習活動中的核心問題“我們可以使用信息科技工具為運動會做些什么”，學生提出了一系列的子問題，比如怎樣制作運動會報名表，如何編寫號碼牌，比賽數據保存在哪里，如何對各項比賽選手進行排名。

主題活動旨在幫助學生在真實的問題情境中學會數據的處理，感受數據和編碼對人類日常生活的影響，體會運用信息科技工具解決實際生活問題的一般過程。學生在解決問題的過程中，完成一項項學習任務，在真實問題分析和解決過程中推進相應知識學習，在知識遷移過程中，促進核心素養整體提升。

（一）學情基礎調查

為了了解學生對于“數據與編碼”相關知識內容的認知水平，便于單元活動的順利開展，在教學實施之前教師對學生進行了問卷調查，并對相關學科教師進行了訪談，根據學生認知能力和學習基礎精準設計教學內容。調查結果顯示，三年級學生對于“數據”“編碼”等概念和相關知識比較模糊，學生只有一些相關的生活經驗，幾乎沒有學習經驗。所以，教師對數據編碼的內容進行了降維處理。

（二）真實的活動任務設定

基于以上學習背景，授課教師將單元教學目標設定為：根據籌辦運動會的實際需求，使用數字化工具制定運動會報名表。結合運動會的真實情境，認識數據編碼的目的，理解數據編碼是保持信息社會組織與秩序的科學基礎。學生能根據實際需求，會使用數字化工具記錄比賽數據，并對比賽成績進行排名。整個單元的內容安排成四個課時。學生在設計制作運動會報名表后，要完成運動員號碼牌的編寫以及將比賽成績輸入表格中，并對表格數據進行簡單排序，對運動會的比賽成績進行排名?，F在設定的學習要求也是符合三年級學生的認知發展水平和學習基礎的。

（三）自主學習任務單的設計

自主學習任務單作為學生課前預學使用的學習支架，清晰地羅列出視頻學習主題、學習目標、學習建議方法、學習任務以及對于課內活動的預告，指導學生自主探究活動的開展，筆者給予學生個性化反饋的空間。

學習主題旨在幫助學生了解本次學習的主要內容是關于編碼的知識；達成目標是幫助學生明確在觀看視頻后，學生需要知道編碼的概念以及感受一般門牌號的編寫規則，為課上學習編碼知識做好鋪墊。學習方法建議是教師給學生的學習方法指導，引導學生自主學習。學法指導是一個長期的過程，希望經過一段時間的自主學習訓練，學生能形成自己的學習方法。課內活動預告簡要介紹課堂上教師將要組織同學們開展的學習活動，讓學生知道自主學習的知識點與課內學習活動的聯系。例如，課上學生在為運動員號碼牌編碼時需要先選擇他們認為需要的信息、用不同的方式表示信息，再對編碼進行修改完善。學生在觀看視頻時，能夠有意識地重點關注課堂教學中涉及的重點知識與技能。這些都將作為教師課堂教學設計與調整的依據，使得教學更有針對性。

三、課堂實施

“如何給運動員編號碼牌”是單元主題活動“表格的創建與編輯——小牛娃籌辦運動會”的第二課時。通過本課的學習，學生需要解決項目活動中第一個任務中提出的第二個問題 ：如何給運動員編號碼牌？

本節課的學習以貼近學生生活內容的問題為載體，借助小組活動的形式，創造充分的動手和體驗的機會，激發學習興趣，增強互相合作交流的意識，體會用信息科技解決問題的高效性。通過活動體驗，學生初步理解數據編碼保證了運動會的組織紀律，是運動會有序開展的基礎。課堂主要分為四個部分。

（一）創設情境，提出問題

問題的提出與設想的形成。通過課堂回顧，基于學校運動會需要區分運動員信息，以便裁判教師記錄運動員的比賽成績，以及后期計算機管理的實際需求，激發學生的學習興趣，從而引出編碼的唯一性這個特點，并提出本節課需要解決的問題：如何給運動員編號碼牌？

（二）基于解決問題的實際需求，構建編碼方案

學生基于為運動員編號碼牌的實際需求，思考編號碼牌時需要哪些信息，為什么選擇這些信息。

在選擇號碼牌需要表示的信息時，教師并沒有嚴格限定學生選擇哪些信息，而是讓學生從自己對運動會號碼牌的認知出發，通過小組活動的形式，自主選擇號碼牌的信息。有些小組能根據實際需求選擇必要的信息，還有些小組能根據運動會的主題添加一些其他信息，并使用多樣的方式，如數字、字母等表示信息，制定合理的表示信息的規則，初步完成第一次的編碼方案。

課堂片段1：

師：哪些信息需要編寫到號碼牌上呢？現在我們要給林同學編號碼牌，請選擇出你們認為需要的信息貼在白板上，說一說你們的理由。

（學生完成任務一：選擇信息）

師：哪個小組來說一說你們的想法？

生1：我們小組選擇的信息是年級班級學號。因為年級班級學號可以找到這位運動員。

師：為什么要選擇年級班級學號這三項信息？缺少其中一項，可以嗎？

生1：不行，只有三項信息組合在一起，才能確定這位學生。

師：這三項信息合在一起，使得號碼牌具有唯一性。

生2：我們小組還選擇了參賽項目，因為這樣可以更直觀地看到運動員的比賽項目。

師小結：每組同學都有自己的想法。大部分小組在選擇信息的時候，都考慮到了號碼牌的唯一性。還有部分小組能根據運動會的需求添加一些其他信息。

（三）巧妙設計學習活動，合作探究，完善編碼方案

在第一次分享號碼牌的編寫方案后，學生發現號碼牌中出現的幾個問題，如運動員信息重復、編碼表達不規范等。這些問題其實是教師在教學設計時，精心為學生埋下的伏筆，每一個問題，均和本節課的學習難點相關。

例如，運動員信息重復的問題，其實是在前一個活動中，學生的運動員信息選擇出現了問題（多選了參賽項目），之所以沒有在第一個環節告訴學生參賽項目不需要放進號碼牌，是教師希望這部分學生能夠自己發現問題，然后去修改上一環節出現的問題。迭代更新問題解決方案，也體現信息科技學科使用計算思維解決問題的特點。

課堂片段2：

師：同學們，請仔細觀察號碼牌的編寫結果，你能發現什么問題嗎？

生：我發現一位運動員的號碼牌重復了。

師：還有哪組同學也發現這個問題？為什么有兩條林同學的信息？

生：因為他報名了兩個不同的參賽項目。

師：按照這樣的編寫規則，林同學就有兩張不同號碼牌了。請回憶一下，你們在運動會上參加多個項目時，有幾張號碼牌？

生：一張。

師：對呀，我們在參加運動會的時候，檢錄處已經知道我們的比賽項目了，而且多張號碼牌可能給運動員也會帶來很大的麻煩。所以，我們學校運動員參加多個比賽項目時，都只使用同一張號碼牌。林同學有兩張號碼牌，那我們應該怎么辦？

生：把參賽項目去掉。

師：你的小腦袋轉得真快。我們把參賽項目去掉?，F在我們再看一看，兩張號碼牌信息一樣嗎？這就變成了同一張號碼牌。根據我們學校的實際需求，暫時不需要將參賽項目編入號碼牌。

難點還包括運動員號碼編寫不規范，字段位數不統一（用0 進行補位）的問題，學生們在小組交流中發生思維的碰撞，在修改的過程中完善編碼方案，并形成最終的編寫號碼牌的規則，感受編碼的唯一性。

課堂片段3：

師：你們還發現什么問題了？ （選擇沒有參賽項目的小組展示）

生：出現了重復的運動員編號，這兩位運動員的號碼牌都是4111。

師：還有哪組也遇到了這個問題。誰來解讀一下，這兩個4111 分別表示什么信息？

生：四年級1 班11 號和四年級11 班1 號。

師：這兩組同學選擇的都是年級、班級、學號進行編寫，為什么號碼牌還會重復？

生：一個學號是用1 表示，一個學號是用11 表示。

師：有的學號是用一位十進制數表示，有的學號是用兩位十進制數表示。這樣的表述規范嗎？

生：不規范。

師：那一般該如何表述？誰來試一試？

生：補0。

師：你真有辦法，想到了用0 進行補位將兩位同學的號碼牌區分開來了。班級補好0 之后，問題解決了嗎？現在請同學們再觀察林同學的號碼牌，我們應該再怎樣修改？

生：將年級的表述中也用0 進行補位。

師：我們在編號碼牌的時候，一般需要提前對班級數以及各班人數進行預測，以防位數不足。因為我們只有5 個年級，所以只需要保留一位。如果我們給每班預留50個運動員名額，那需要保留幾位？

生：2 位。

師：1 怎么表示？2 怎么表示？

生：01，02。

師：如果運動員的人數更多，高達上百個。我們應該如何表示1、10 呢？

生：001，010。

師：你們的學習能力可真強，已經完全理解了用0 進行補位的方法。

找到解決問題的方法后，最終確定編寫號碼牌的規則，優化編碼方案，形成最優設計方案，學生在真實的解決問題的過程中建立編碼和真實世界的聯系，并在學習單的指導下，完成小組的自我評價（見表1）。

表1 課堂學生活動評價單仔細觀察號碼牌的編寫結果，做到這些要求，可以在白板上為小組加 “☆”。

（四）拓展延伸，感受科技魅力，埋下探究編程奧秘的種子

編碼之后，學生需要對編碼進行校驗。通過人工校驗和使用Python 編寫的程序校驗兩種方法對比，學生不僅感受到使用程序解決問題的高效和便捷，而且有不少同學對教師編寫的數據校驗程序產生了濃厚的興趣，也激發了學生今后探究計算機編程的學習興趣。

最后的知識延伸環節，學生不僅認識到生活中常見編碼，比如身份證號等，還感受到從運動員編號到數據編碼的過程，即明確需求，制定規則，完成編碼，編碼校驗。

四、結語

信息科技賦能是問題解決過程的一種助力，為學生搭建仿真的數字化應用場景、提供豐富的數字化學習資源、開展充分的交流分享和及時的學習評價，可以助力問題的解決、促進教學方式的改變。［2］在信息科技課堂教學中，教師可以根據學生的實際情況和教學內容，創設真實的問題情境，讓學生自覺參與到課堂教學活動中，使用信息科技，培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，提升他們對問題的探究意識，提高信息科技學科核心素養。

在貫徹落實立德樹人的根本任務、倡導培養學生核心素養的當下，唯有緊緊圍繞問題、情境、活動等因素進行課堂教學的思考與實踐，創設真實的問題情境，提供豐富的活動形式，搭建有效的素養課堂，才能培養全面發展的人。