小学低年级信息科技课程开发与实施的逻辑理路

摘 要 信息科技是现代科学技术领域的重要组成部分，义务教育阶段信息科技课程对培养未来公民的科学精神和科技伦理、提升数字素养与技能有重要的奠基作用，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确要求合理设计小学低年级信息科技课程。小学低年级信息科技课程的开发与实施要遵循低年级学生认知和身心发展的逻辑、信息科技学科发展的逻辑和课程建设的逻辑，做到程序可视、“科”“技”并重、主题进阶。

关  键  词 小学 低年级 信息科技 课程开发 编程 智能积木

引用格式 张懿，郭淑琼.小学低年级信息科技课程开发与实施的逻辑理路[J].教学与管理，2023（29）：22-24.

当今世界科学技术迅猛发展，随着人工智能、物联网等一系列信息技术的迅速兴起，国家“把提升全民数字素养与技能作为建设网络强国、数字中国的一项基础性、战略性、先导性工作”[1]。2022年4月，信息科技首次被独立列入国家课程，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》以提升学生数字素养与技能为目标，提炼了包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面的学科核心素养，并针对义务教育阶段所包含的4个学段，分别制定了学段课程目标，明确要求合理设计小学低年级信息科技课程[2]。小学低年级（1～2年级）是义务教育的初始学段，该学段的信息技术教学要遵循低年级学生认知和身心发展的逻辑、信息科技学科发展的逻辑和课程建设的逻辑。

一、程序可视：基于认知和身心发展的逻辑

小学低年级学生（年龄为6～8岁）在接受新的知识时要借助具体的事物，因此，在教学过程中教师要尽可能选用直观、可视化的教学或实验材料。但在编程教学中，程序是驱使计算机工作、运行的抽象化指令，承载着学生与计算机交互的数字化信息，无论是程序中由0、1组成的二进制编码还是程序员规定的汇编语言，都明显很难符合小学生的认知发展特点。针对这一现实，可视化编程作为计算机图形学与编程在人机交互过程中的产物应运而生。可视化编程是指以学习者肉眼可见的特定图案或实物模块为信息载体，遵从计算思维的语法规则，赋予图案或实物不同的程序属性或功能，以直观的方式将信息、数据或知识等抽象内容通过类似于拼接或搭建的直观方式组成程序[3]。近些年，国内可视化编程平台或工具、软件的开发趋于多样，为使用可视化编程提升信息科技教学效果提供了可能，尤其是可视化编程资源相较于传统文本式的编程操作，有界面简单，编程方式容易，编程模块数量和功能丰富，且人机交互、人人交互及时、高效[4]的优点，能更好地促进低年级学生在信息科技领域实现快速入门。

经实践论证，在当前使用相对广泛的几种可视化编程产品中，make U智能积木以不同颜色、形状和符号的可拼接指令卡（如图1）为信息载体，以可搭建的智能积木（如图2）组成执行器外观，执行并表现程序运行结果，能将抽象的编程过程蕴含于直观的积木搭建或指令卡拼接过程中，符合前文所述的程序可视化要求。不仅如此，低年级的编程材料或平台还应更充分地考虑电子屏对学生视力的影响、设备用电安全等。如图3所示，make U智能积木以小白板为实体编程平台，程序设计与运行全程不需连接电脑显示屏，可实现无屏幕编程，对学生视力损害小。此外，make U智能积木为蓄电式编程设备，使用期间无需外接电源，全程通过数字传感和蓝牙进行程序数据传输，不涉及用电安全风险。综上所述，make U智能积木的元件设计和运行条件状况符合小学低年级学生的认知和身心发展特点，能满足低年级信息科技课程的开发和实施需要。

二、“科”“技”并重：基于学科发展的逻辑

信息科技课程学科名称的变化表明了该学科的战略转向和素养导向。在新课标背景下，信息科技课程进入基础教育不再唯office等办公软件的信息技术学习，也不仅是为了学习技能，而是为了培养合格的数字公民所必需的数字素养与技能[5]。从新课标的要求来看，信息科技课程主要研究以数字形式表达的信息，以及其中蕴含的科学原理、思维方式、处理过程和工程实现，其中，前两者属于“科”，后两者属于“技”，欲做到“科”“技”并重，就要求新课标下的信息科技课程要跳出以往信息技术课程强调技术学习的桎梏，引导学生在实践中既能习得一定的基本技能，又能在信息实践的过程中理解相关的科学原理，基于具体问题的解决使学生的思维得到发展。

对于低年级信息科技课程教学来说，“技”的规范性是“科”得以发展的前提，“科”的开放性反哺并促进“技”的累积和强化，“科”“技”并重表现为规范性和开放性的辩证统一以及数字素养与技能的协调发展。对于“技”所涉及的处理过程和工程实现来说，信息技术操作与应用的规范性十分重要。以make U智能积木为例，编程笔、控制器的开关机及配对方法都有明确的操作规范，属于需要强化记忆并应用的技术要领，操作不当将引起系统报错或设备损坏，会影响后续课堂学习；程序语句的编写必须遵从程序语句的语法规则，“程序开始（start）”“程序运行（run）”不可省略，且任一程序语句都必须以“程序开始（start）”指令卡开始、以“程序运行（run）”指令卡结束，这样才能保证程序语句的完整性，准确实现编程者的程序设计意图。对于“科”所涉及的科学原理、思维方式的培养，教师要注重教学中的开放性。开放性要以具体的体验活动来体现，作为低年级学生学习的主要方式，体验活动是认识形成的重要基础，也是思维发展的载体。如，学习前进指令卡并掌握了让控制器前进一步的编程方法后，在研究“如何让控制器运动两步”的编程方法时，教师就可以让学生小组讨论设计编程方案（如图4），尽管各小组的编程方案不一定完全可行，但只要没有违背“技”所涉及的操作规范，都不妨一试。学生通过小组合作从“如何让控制器运动两步”这一问题情境中抽象概括出“前进两步”的编程任务，再将编程任务进行规划、拆解，采用使用两张前进指令卡或用数字参数卡“2”控制前进指令的执行次数来解决问题，再将相关指令卡进行排列组成程序语句，通过执行程序验证方案的可行性，概括其中蕴含的编程语法规则。学生经历分析任务、设计方案、实施编程、调试优化、总结分享的过程，既增长了和实操性专业知识、操作技能相关的数字技能，又提升了创造性处理数据信息的数字素养。

三、主题进阶：基于课程建设的逻辑

基于课程建设的逻辑，低年级信息科技课程呼唤主题进阶。主题进阶体现着课程外在情境形式和内在内容结构之间的统筹设计，要求课时之间、单元之间甚至学年、学段之间的同学科课程尽量保持主题的一致性和衔接性，并基于学生的认知水平和知识经验，由浅入深、由表及里、由易到难、从简单到综合地安排学习内容进阶，形成有序递进的课程结构。

Make U智能积木课程的主题性表现为：以鲸宝（控制器）为主人公，基于鲸宝探险的主题情境，邀请学生经历认识鲸宝元件、让鲸宝动起来、让鲸宝完成挑战等编程闯关进阶任务，每课时的编程挑战中精心编排认识一张新的编程指令卡、学习一条新的编程语法规则，但主题问题情境不变，且大体遵从“情境导入，揭示任务—提取信息，规划程序—拆分路线，转化指令—实验检验，调整方案—总结概括，分享交流”的流程，鲸宝进行主题探险的过程就是学生参与信息科技学习的过程。

从不同的视角分析，进阶性在信息科技课程中有多重表现。从教授操作规范到指导编程体验，再到引导解决问题，体现着教师在教学中“教—扶—放”的角色进阶和教学内容设置中的开放性进阶；从用指令卡编写程序语句，到用程序语句完成挑战任务，体现着由单一到综合、由简单到复杂的逻辑思维进阶；从认识一张指令卡，到认识一类指令卡，再到学习个别指令卡的特殊规则，如先学习数字参数卡“2”，再学习“2”“3”“4”等一类数字参数卡，最后学习特殊的数字参数卡“随机数参数卡”，体现着由个到类、由普遍到特殊的认知秩序进阶。除此之外，对于一些低年级学生掌握起来有困难的知识点，教师还要学会利用任务分析法，巧妙设置教学内容，体现由易到难的进阶。如在学习循环语句的语法规则时，教师就可以将“巡逻护卫”的编程任务按照多次左转、多次前进一步并左转、多次前进多步并左转这一由易到难的进阶，巧妙转化为原地环视巡逻、城内小正方形巡逻、城外大正方形巡逻三个编程任务（如图5）。拆解后，学生每次只需解决一个核心语法问题，每一条语法规则既是前一个任务体验得出的结论，又是下一个编程任务必须应用的知识，三个编程任务层层深入、不断发展，最终达成学生对循环语句语法规则的有序掌握。

开设信息科技课程是助力我国发展数字经济、实现向智能社会转型、规模化培养数字化人才的重要举措。结合实例从实践视角厘清小学低年级信息科技课程开发与实施的逻辑，将为后续教材编写和课程教学提供可研讨甚至可参考的依据，有利于教师在不断的反馈和迭代中重构、优化信息科技学科课程内容、变革信息科技学科教学模式和方法，促进义务教育信息科技课程标准在一线教学中落实、落细、落小。

参考文献

[1] 中共中央网络安全和信息化委员会办公室.提升全民数字素养与技能行动纲要[EB/OL].（2021-12-25）.http：//www.cac.gov.cn/2021-11/05/c_1637708867754305.htm.

[2] 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，2022：4-6.

[3] 宋金华，徐晓鑫.儿童图形化语言及蕴含的计算思维分析[J].延安职业技术学院学报，2019，33（05）：57-60.

[4] 张临英.基于设计思维的小学低年级可视化编程教学模式构建与应用研究[D].西安：陕西师范大学，2020.

[5] 任友群，黄荣怀，熊璋.从信息技术到信息科技：关于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的对话[J].课程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

［责任编辑：白文军］