《從數(shù)據(jù)到編碼》教學(xué)設(shè)計(jì)

教材分析

在浙教版小學(xué)信息科技教材中，“數(shù)據(jù)”這一邏輯主線貫穿所有學(xué)段，學(xué)生在三年級學(xué)習(xí)了“數(shù)字資源”，在四年級上冊第一單元學(xué)習(xí)了“泛在的數(shù)據(jù)”——認(rèn)識數(shù)據(jù)、第二單元學(xué)習(xí)了“數(shù)據(jù)證明觀點(diǎn)”——學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理。在學(xué)生對數(shù)據(jù)有所了解的基礎(chǔ)上，本單元即四年級上冊第三單元的內(nèi)容“身邊的編碼”從數(shù)據(jù)延伸到編碼，為四年級下冊的數(shù)字化編碼和解碼做準(zhǔn)備?！稄臄?shù)據(jù)到編碼》是本單元的第一課，從標(biāo)題來看，它起承上啟下的作用，對接前兩單元的數(shù)據(jù)，引出本單元的主題“編碼”，本節(jié)課的定位是生活中的編碼，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。邏輯關(guān)系如圖1所示。

學(xué)情分析

本課的教學(xué)對象為四年級學(xué)生，他們對日常生活中編碼的應(yīng)用有著豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也具備一定的思維遷移能力，但對編碼的定義、編碼與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系等較為抽象的概念的理解還有一定的困難。

教學(xué)目標(biāo)

①通過提煉不同編碼背后的規(guī)則，了解數(shù)據(jù)與編碼之間的關(guān)系。②通過體驗(yàn)、對比分析不同場景的應(yīng)用，了解編碼的多種呈現(xiàn)方式。③通過解讀真實(shí)生活中的應(yīng)用，學(xué)會從編碼的視角看待學(xué)習(xí)與生活中的事物，感受編碼在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用價(jià)值。

教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：了解數(shù)據(jù)與編碼之間的關(guān)系。

難點(diǎn)：學(xué)會從編碼的視角看待學(xué)習(xí)與生活中的事物，感受編碼在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用價(jià)值。

教學(xué)策略

針對學(xué)習(xí)內(nèi)容以及學(xué)情，在教學(xué)過程中運(yùn)用案例分析、自主探究、小組合作等教學(xué)策略，同時(shí)，將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)前置，讓學(xué)生根據(jù)評價(jià)維度對自己每一次活動進(jìn)行評價(jià)，有效地調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)“教-學(xué)-評”一致性。

教學(xué)流程

環(huán)節(jié)一：初步感知，引出課題

情境導(dǎo)入：教師以出差在酒店中遇到的自動外賣送餐機(jī)器人為例（如下頁圖2），探究其如何知道要送餐的房間，從而引出課題——從數(shù)據(jù)到編碼。

設(shè)計(jì)意圖：通過對“送餐機(jī)器人房間號”這一編碼的分析，發(fā)現(xiàn)其與數(shù)學(xué)中用于計(jì)算的數(shù)值是不一樣的，從而初步感知編碼，引出課題“從數(shù)據(jù)到編碼”。

環(huán)節(jié)二：探尋規(guī)則，初步建構(gòu)

師生交流，找出校園中的編碼：上課地點(diǎn)、班牌、教師車輛的車牌號。

布置活動一：自主找規(guī)則（如圖3）。

①上課地點(diǎn)的編碼規(guī)則：幢號教師樓層+教師名稱；②班牌的編碼規(guī)則：年級+班級；③車牌號的編碼規(guī)則：省份+地級市+車輛序號。

小結(jié)：數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則進(jìn)行組織得到編碼。

教師組織學(xué)生開展自我評價(jià)（如圖4）。

思考：同一事物的編碼是否可以有不同的編碼規(guī)則？通過中英文班牌的不同規(guī)則，學(xué)生總結(jié)出同一事物的編碼可以有多個(gè)編碼的規(guī)則。

設(shè)計(jì)意圖：通過尋找校園中編碼的規(guī)則，理解數(shù)據(jù)與編碼的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生了解編碼規(guī)則，為后續(xù)制訂編碼規(guī)則做鋪墊，培養(yǎng)學(xué)生信息意識及計(jì)算思維。

環(huán)節(jié)三：探尋方式，再次建構(gòu)

問題二：編碼的呈現(xiàn)方式有哪些？

學(xué)生回答：常見的呈現(xiàn)方式——數(shù)字、字母、漢字、圖形等。

活動二：教師引導(dǎo)學(xué)生用掃碼槍體驗(yàn)“條形碼查詢”系統(tǒng)，并觀察掃描出的數(shù)字與商品上的編碼有什么關(guān)系？教師組織學(xué)生開展小組評價(jià)。接著，教師利用Excel做一個(gè)“條形碼查詢”系統(tǒng)，用掃碼槍掃描條形碼，快速得到相應(yīng)信息。

思考：這些編碼有什么作用呢？學(xué)生總結(jié)得出：實(shí)現(xiàn)有組織有秩序的管理。

設(shè)計(jì)意圖：通過觀察及自主探究，讓學(xué)生了解編碼的不同呈現(xiàn)方式，感受呈現(xiàn)方式的多樣性。學(xué)生通過自主思考，歸納出編碼的作用，從而理解編碼的必要性。

環(huán)節(jié)四：遷移應(yīng)用，內(nèi)化理解

活動三：學(xué)生分組探索不同生活場景中的編碼（如圖5）。場景一：自動送快遞機(jī)器人畫面。場景二：日常生活畫面。①找出該場景中的編碼。②該編碼的呈現(xiàn)方式有哪些？③該編碼在場景中的作用是什么？

教師組織學(xué)生進(jìn)行小組匯報(bào)，組織學(xué)生開展小組評價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：檢驗(yàn)學(xué)生是否能將所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行遷移應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的意識，突破難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生從編碼的視角看事物，感受編碼在生活中的應(yīng)用價(jià)值。

環(huán)節(jié)五：拓展提升，總結(jié)升華

①思考題：家里的桌椅需要編碼嗎？請說說你的觀點(diǎn)和理由。

②總結(jié)：結(jié)合板書說說今天這節(jié)課的收獲。

設(shè)計(jì)意圖：通過開放的思考題，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維，活學(xué)活用。結(jié)合板書說說自己的收獲，在這一過程中學(xué)生將自己在本節(jié)課建構(gòu)的知識再次呈現(xiàn)，從而梳理知識點(diǎn)。

教學(xué)反思

1.以生為本，立足真實(shí)性

在“感知編碼”環(huán)節(jié)中，創(chuàng)設(shè)酒店自動送外賣機(jī)器人的真實(shí)情境，通過探究發(fā)現(xiàn)其是利用房間號中的信息實(shí)現(xiàn)送餐服務(wù)，從而初步感知“編碼”，引出課題。該情境對學(xué)生來說是真實(shí)體驗(yàn)，能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊。在“初步建構(gòu)”環(huán)節(jié)中，將學(xué)校的真實(shí)場景作為教學(xué)資源，如上課地點(diǎn)、班牌、車牌等編碼，探尋其中的規(guī)則，拉近與學(xué)生的距離，開展深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)理解。在“再次建構(gòu)”環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過體驗(yàn)掃碼槍掃描條形碼，感受日常生活中商品查詢過程，理解其中的編碼原理。在“遷移應(yīng)用”環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過分析“自動送快遞機(jī)器人”及“日常小區(qū)生活”的真實(shí)場景，將課堂所學(xué)的編碼知識進(jìn)行遷移應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)化理解。

2.培養(yǎng)計(jì)算思維和信息意識，“以終為始”進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)

威金斯博士在《追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)》一書中提出了“逆向設(shè)計(jì)”這一概念，“以終為始”，即從學(xué)習(xí)結(jié)果開始進(jìn)行逆向思考：①學(xué)習(xí)要達(dá)到的目的是什么？②達(dá)成學(xué)習(xí)目的的方法是什么？③如何證明學(xué)習(xí)達(dá)到了目的？因此，教師要以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)過程和教學(xué)方法，再設(shè)計(jì)相應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)方法。本節(jié)課對應(yīng)的核心素養(yǎng)包括計(jì)算思維和信息意識等，這也就是本節(jié)課所要達(dá)成的目的，因此，筆者設(shè)計(jì)了相應(yīng)的三個(gè)教學(xué)目標(biāo)，通過三個(gè)活動達(dá)成相應(yīng)目標(biāo)，在活動結(jié)束后利用師生評價(jià)和自我評價(jià)反饋目標(biāo)達(dá)成情況。

3.注重課堂生成，點(diǎn)亮高效課堂

關(guān)注課堂生成，可以讓教師了解到教學(xué)預(yù)設(shè)之外的情況，可以更好地了解學(xué)生知識建構(gòu)的過程及掌握情況，增強(qiáng)師生之間的互動，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，使課堂教學(xué)更加高效。在“拓展提升”過程環(huán)節(jié)中，筆者設(shè)置了一道思考題：家里的桌椅需要編碼嗎？這是一道開放的思考題，沒有唯一的答案。學(xué)生在表達(dá)自己看法的同時(shí)，無形中把自己對編碼的深層理解展示出來，使教師對學(xué)生的知識掌握情況有更好的了解。

點(diǎn)評

本節(jié)課的設(shè)計(jì)從核心素養(yǎng)出發(fā)，以真實(shí)情境為載體，以解決問題的問題鏈為線索，在感知編碼、內(nèi)化編碼、應(yīng)用編碼的過程中落實(shí)核心素養(yǎng)，從而達(dá)成素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。從課題來看，本節(jié)課是在“雙新”（新課標(biāo)、新教材）背景下的一次嘗試；從浙教版教材來看，本節(jié)課不單單體現(xiàn)了編碼之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，還體現(xiàn)出了單元之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。因此，在選擇真實(shí)情境載體的時(shí)候，本節(jié)課不但考慮到了編碼在現(xiàn)實(shí)生活中的普遍運(yùn)用，而且考慮到了編碼與前沿科技的結(jié)合。所以，本節(jié)課將編碼跟人工智能應(yīng)用進(jìn)行融合，讓學(xué)生充分感受到數(shù)據(jù)科技在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用價(jià)值，以及給生活帶來的便捷。本節(jié)課在設(shè)置問題鏈的時(shí)候，既體現(xiàn)了知識之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，同時(shí)也體現(xiàn)了新課標(biāo)提出的學(xué)科基礎(chǔ)性和綜合性。整個(gè)問題鏈的設(shè)計(jì)注重學(xué)生的主體地位，在三個(gè)活動中，學(xué)生除了觀察、實(shí)踐、合作，更多的是帶著問題在做、在思考、在評價(jià)。在問題鏈中除了落實(shí)基本知識外，更多的是與具體的、綜合性的生活情境結(jié)合，在解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（點(diǎn)評人：浙江省臺州市教育教學(xué)研究院信息技術(shù)教研員 王銀萍）