\"科”“技”結(jié)合實(shí)施初中信息科技教學(xué)的策略

【中圖分類號(hào)】G434【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【論文編號(hào)】1671-7384（2025）06-042-03

2022年4月，教育部頒布了新的課程標(biāo)準(zhǔn)，義務(wù)教育信息技術(shù)改名為“信息科技”，從“信息技術(shù)”到“信息科技”的轉(zhuǎn)變，更加強(qiáng)調(diào)教育從單純的技能培訓(xùn)轉(zhuǎn)向綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，從知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)，從單一學(xué)科的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向跨學(xué)科融合。這一變化旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和社會(huì)責(zé)任感，使他們能夠更好地適應(yīng)未來社會(huì)的需求?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出，從信息科技實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，并注重幫助學(xué)生理解基本概念和基本原理，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)信息科技對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)，提升學(xué)生知識(shí)遷移能力和學(xué)科思維水平，體現(xiàn)“科”與“技”并重。

然而，在常規(guī)的教學(xué)中，有些教師還沒適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變，課堂中的“科”與“技”相結(jié)合存在以下困難。一是只有“技”沒有“科”。從2022年開始，義務(wù)教育信息技術(shù)改名為信息科技，但原本的信息技術(shù)教材很多是基于技能操作的，不少教師適應(yīng)了在課堂中只講技術(shù)，不涉及原理。而且不少教師自己“內(nèi)存”的知識(shí)體系也不夠完善，對(duì)學(xué)科原理的了解也不足，就造成了課堂中無法準(zhǔn)確講“科”的現(xiàn)象。二是“科”過于復(fù)雜。由于信息科技課程從2022年才開始，現(xiàn)在能找到適合義務(wù)教育階段學(xué)生的科學(xué)原理方面的內(nèi)容并不多，很多資源都是相對(duì)于成年人或者專業(yè)人士的。有些教師對(duì)拿來的資源不懂加工，直接拿到課堂中使用，學(xué)生聽得云里霧里，從心里抗拒學(xué)習(xí)。三是脫離學(xué)生學(xué)習(xí)、生活的真實(shí)情境。由于有些教師采用外來的資源授課，所構(gòu)建的學(xué)習(xí)背景脫離學(xué)生熟悉的生活、學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生無法通過教師設(shè)置的學(xué)習(xí)背景鏈接到學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)容，加深了“科”的難度。四是“科”與“技”斷裂。由于之前不少教師采用“大項(xiàng)目”開展教學(xué)，且項(xiàng)目貫穿的時(shí)間比較長(zhǎng)，致使教師會(huì)先進(jìn)行“技”的教學(xué)、再進(jìn)行“科”的探索，實(shí)踐操作與原理學(xué)習(xí)往往不在同一個(gè)課時(shí)內(nèi)，割裂了“科”與“技”的學(xué)習(xí)，無法達(dá)成好的效果。

基于上述問題，我們指導(dǎo)教師在日常教學(xué)中通過開展微項(xiàng)自教學(xué)實(shí)踐，探索在初中信息科技課程中實(shí)現(xiàn)“科”與“技”相結(jié)合的有效路徑。下面以湛江市寸金培才學(xué)校劉全老師的“探究KNN算法”一課為例，談?wù)劸唧w做法。該課在廣東省教育研究院舉辦的第119場(chǎng)“南方大講堂”上展示，并取得好評(píng)。

從課標(biāo)出發(fā)做好“科”與“技”的設(shè)計(jì)

2023年5月，教育部辦公廳《關(guān)于進(jìn)一步明確中小學(xué)教材管理有關(guān)事項(xiàng)的通知》提出，國(guó)務(wù)院教育行政部門組織開發(fā)信息科技數(shù)字教育資源，經(jīng)審核通過后，免費(fèi)提供給各地中小學(xué)教學(xué)使用；2024年8月國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)發(fā)布了義務(wù)教育三年級(jí)至六年級(jí)、七年級(jí)到八年級(jí)的“信息科技課程教學(xué)指南”，指南的開篇部分列出了每一課對(duì)應(yīng)的課標(biāo)內(nèi)容要求。我們指導(dǎo)教師在做課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候要有全局觀，站在課標(biāo)的角度思考問題，明確內(nèi)容要求，挖掘?qū)W生需要了解的科學(xué)原理，在教學(xué)設(shè)計(jì)中用科學(xué)原理指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用。

“探究KNN算法”一課在新課標(biāo)中對(duì)應(yīng)的內(nèi)容要求是“人工智能與智慧社會(huì)”第二點(diǎn)的前半部分內(nèi)容：通過分析典型的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景，了解人工智能的基本特征。這個(gè)“基本特征”就要求教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中關(guān)注原理。因此劉老師在教學(xué)設(shè)計(jì)中創(chuàng)設(shè)了以下的“科”與“技”相結(jié)合的教學(xué)自標(biāo)：了解KNN算法的一般過程；理解KNN算法的基本原理；能夠舉例說明KNN算法的應(yīng)用場(chǎng)景，分析其對(duì)學(xué)習(xí)、生活和工作的影響。

為了方便原理的學(xué)習(xí)，劉老師還搭建了數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)，將學(xué)習(xí)資源放在學(xué)習(xí)平臺(tái)上，讓學(xué)生借助數(shù)字化學(xué)習(xí)資源開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，親身經(jīng)歷了解算法、理解算法原理、體驗(yàn)編寫程序?qū)崿F(xiàn)KNN算法的過程。借助學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生通過閱讀文本資料了解KNN算法的概念，通過圖文解析分析并理解KNN算法的原理，通過KNN算法程序范例學(xué)習(xí)編寫程序?qū)⑺惴▽?shí)現(xiàn)。在這種自主學(xué)習(xí)、合作探究的課堂氛圍中，教師引導(dǎo)和幫助學(xué)生去發(fā)現(xiàn)算法的工作原理，效果良好。這樣的教學(xué)方式不僅能讓學(xué)生更好地掌握KNN算法的學(xué)科原理和技術(shù)細(xì)節(jié)，還能培養(yǎng)他們終身學(xué)習(xí)所需的數(shù)字素養(yǎng)與技能，體現(xiàn)信息科技學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值。

從認(rèn)知出發(fā)選好“科”與“技”的內(nèi)容

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，要按照學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律安排各學(xué)段學(xué)習(xí)內(nèi)容。初中階段深化原理認(rèn)識(shí)，探索利用信息科技手段解決問題的過程和方法2。在初中的信息科技學(xué)科教學(xué)中，要注重從學(xué)生的認(rèn)知出發(fā)選好“科”與“技”的內(nèi)容，以幫助學(xué)生掌握知識(shí)技能，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。為了確保教學(xué)的有效性，原理的分析與講解需緊密結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展階段，避免使用超出初中生理解范圍的資料或概念，既要符合科學(xué)性也要符合初中生的認(rèn)知規(guī)律。

KNN，全稱K-NearestNeighbor，即K最鄰近算法，是數(shù)據(jù)挖掘分類技術(shù)中最簡(jiǎn)單的方法之一，也是機(jī)器學(xué)習(xí)算法中最基礎(chǔ)、最簡(jiǎn)單的算法之一。KNN算法的核心思想是：如果一個(gè)樣本在特征空間中的K個(gè)最相鄰樣本中的大多數(shù)屬于某一個(gè)類別，則該樣本也屬于這個(gè)類別，并具有這個(gè)類別上樣本的特性。網(wǎng)絡(luò)上有許多關(guān)于KNN算法的講解，大都比較專業(yè)、比較復(fù)雜，如果在初中的信息科技課堂上直接照搬，學(xué)生往往難以理解。

劉老師通過“將原理科學(xué)性地簡(jiǎn)單化”的辦法來講解原理，他選擇本校學(xué)生最熟悉的紅橙和芒果兩種水果開展基于KNN算法的水果識(shí)別。紅橙和芒果區(qū)別的特征點(diǎn)有很多，劉老師從顏色和形狀兩個(gè)容易理解的特征出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)，符合初中生的認(rèn)知能力。而初中生具有思維發(fā)散的特點(diǎn)，他們從兩個(gè)特征可以發(fā)散思維到多個(gè)特征，學(xué)生的多元思維在課堂中碰撞出耀眼的火花。這是“科”與“技”相結(jié)合的良好契機(jī)。

從生活出發(fā)構(gòu)建“科”與“技”的情境

在信息科技課堂教學(xué)中，我們引導(dǎo)教師要將自己和學(xué)生看作數(shù)字時(shí)代的學(xué)習(xí)者和科學(xué)探究的合作者，教師首先做好內(nèi)容分析和學(xué)情分析，然后引導(dǎo)并與學(xué)生一同進(jìn)入真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中，用信息科技的基礎(chǔ)知識(shí)分析問題，經(jīng)歷分解、抽象、自動(dòng)化等問題求解的過程。這不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，還能促進(jìn)他們對(duì)復(fù)雜概念的理解，提升他們的應(yīng)用能力。

真實(shí)的學(xué)習(xí)情境可以是學(xué)生熟悉的場(chǎng)景，如校園內(nèi)的人臉識(shí)別系統(tǒng)?！八⒛槨睂儆谌斯ぶ悄苤械摹皥D像識(shí)別”范疇，在教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐分析鏡頭如何“看到”人臉，如何提取“人臉特征”并匹配數(shù)據(jù)庫信息，以及如何將入校信息反饋給家長(zhǎng)等。這樣的教學(xué)情境不僅貼近學(xué)生生活，還能幫助他們理解抽象的技術(shù)原理。此外，真實(shí)情境還可以是學(xué)生身邊真實(shí)的案例。以真實(shí)問題或項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過程、計(jì)算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，建構(gòu)知識(shí)體系，提升問題解決能力。劉老師在“探究KNN算法”一課中，以身邊真實(shí)的案例引出問題：湛江廉江紅橙給當(dāng)?shù)氐墓r(nóng)帶來了經(jīng)濟(jì)收益，在售賣紅橙前要對(duì)紅橙進(jìn)行分揀，單靠人力分揀大的小的、好的壞的或是品質(zhì)好的差的紅橙，這將會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，為了解決這一問題，我們有沒有更好的紅橙分揀方法呢？劉老師巧妙地以廉江紅橙的分揀問題為起點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生探討機(jī)器如何識(shí)別水果，從而引入課堂主題，以此將艱澀難懂的原理學(xué)習(xí)與真實(shí)的生活背景連接起來，使學(xué)科原理生活化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得“科”的學(xué)習(xí)更加高效，為“科”與“技”的融合奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此過程中，教師為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，支持他們?cè)跀?shù)字化環(huán)境中進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在“做中學(xué)”“用中學(xué)”和“創(chuàng)中學(xué)”的過程中，深刻體驗(yàn)“科”與“技”的緊密結(jié)合。

從微項(xiàng)目出發(fā)融合“科”與“技”的教學(xué)

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》建議通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過程。然而，初中信息科技課程每周僅安排一節(jié)課，若采用大項(xiàng)目開展教學(xué)，原理學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用往往不在同一課時(shí)內(nèi)完成，容易造成“科”與“技”的割裂。

在教學(xué)實(shí)踐中，我們指導(dǎo)教師采用微項(xiàng)自教學(xué)方式。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求，將抽象的知識(shí)情境化、項(xiàng)目化，緊密結(jié)合核心知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)基于真實(shí)情境的微型項(xiàng)目。這種方式既保留了“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的原有優(yōu)勢(shì)，又克服了傳統(tǒng)項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)、跨度大、評(píng)價(jià)難、實(shí)施難等問題。通過將學(xué)科知識(shí)分散為多個(gè)小項(xiàng)目，學(xué)生可以在一節(jié)課內(nèi)（或較短時(shí)間內(nèi)）通過微項(xiàng)目將“科”與“技”結(jié)合起來，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。具體而言，微項(xiàng)自教學(xué)先從體驗(yàn)感知“技”的應(yīng)用入手，隨后過渡到學(xué)科原理的探索，即“科”的層面，再通過“技”的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)一步加深對(duì)“科”的理解。教師引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)基于真實(shí)情境的微項(xiàng)目，使其經(jīng)歷“體驗(yàn)感知一原理理解一原理運(yùn)用”的全過程，很好地實(shí)現(xiàn)了“科”與“技”的結(jié)合。

在“探究KNN算法”一課中，劉老師設(shè)計(jì)了一個(gè)基于KNN算法的水果識(shí)別微項(xiàng)目，以湛江本地特產(chǎn)廉江紅橙的分揀引出項(xiàng)自背景：機(jī)器是如何識(shí)別水果的？在此微項(xiàng)自中，劉老師引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)用Mind + 程序?qū)崿F(xiàn)基于KNN算法的水果識(shí)別算法，從“技”的層面促進(jìn)對(duì)“科”的理解。在探究成果運(yùn)用環(huán)節(jié)，學(xué)生使用GeoGebra幾何繪圖軟件將橙子與芒果的特征量化值標(biāo)注在坐標(biāo)系上，由此來推測(cè)未知水果。學(xué)生在此應(yīng)用中進(jìn)一步加深了對(duì)KNN算法的理解。這個(gè)微項(xiàng)目從學(xué)生的生活情境出發(fā)，將“科”與生活相結(jié)合，用“技”演繹和應(yīng)用原理，充分體現(xiàn)了“科”與“技”相結(jié)合的良好效果。

從反思遷移提升“科”與“技”的能力

培養(yǎng)學(xué)生的反思遷移能力，既是學(xué)科發(fā)展的要求，也是信息時(shí)代對(duì)人才的要求。通過反思遷移，學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)概念的深度理解、原理的遷移應(yīng)用、解決問題能力的提升。在“探究KNN算法”

一課的教學(xué)中，劉老師設(shè)疑引思：KNN算法可以應(yīng)用在哪些方面？使用人工智能技術(shù)與不使用人工智能技術(shù)處理問題效果有何異同？經(jīng)過思考與討論，學(xué)生的思維得以突破課堂局限，開始關(guān)注并理解甚至提出解決現(xiàn)實(shí)信息社會(huì)中的類似問題的思路。同時(shí)，劉老師通過呈現(xiàn)KNN算法的應(yīng)用案例一短視頻平臺(tái)的內(nèi)容推薦算法，引導(dǎo)學(xué)生深入探討這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，并提出了一個(gè)引發(fā)深思的問題：你是支持還是反對(duì)推薦算法的應(yīng)用？這一議題的引入，不僅讓學(xué)生從技術(shù)角度審視KNN算法的實(shí)用性，還促使他們從倫理和社會(huì)影響的角度進(jìn)行深度思考。學(xué)生在討論中各抒己見。有的學(xué)生支持推薦算法的應(yīng)用，認(rèn)為它能夠根據(jù)用戶的興趣和習(xí)慣提供個(gè)性化的內(nèi)容，提高用戶體驗(yàn)，節(jié)省用戶尋找信息的時(shí)間。而有一些學(xué)生則表達(dá)了對(duì)推薦算法應(yīng)用的擔(dān)憂，他們認(rèn)為這種算法可能會(huì)形成信息繭房，限制用戶接觸多元信息，影響用戶的獨(dú)立思考和判斷能力。通過這樣的辯論，學(xué)生不僅加深了對(duì)KNN算法應(yīng)用的理解，還培養(yǎng)了對(duì)技術(shù)應(yīng)用的批判性思維和倫理意識(shí)。

結(jié)語

教師的教要圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，以學(xué)定教，把真實(shí)情境整合在微項(xiàng)自中，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生在開展微項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中學(xué)會(huì)分析問題、探索實(shí)踐，并有意識(shí)地進(jìn)行深度拓展。學(xué)生的學(xué)要以提升學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，體現(xiàn)出“自主、探索、應(yīng)用”的特點(diǎn)，在微項(xiàng)目實(shí)踐中內(nèi)化知識(shí)，拓展能力，發(fā)展核心素養(yǎng)?！翱啤迸c“技”相結(jié)合是信息科技學(xué)科教師需要解決的一項(xiàng)教學(xué)“難”題，只有不斷地實(shí)踐和探索，才會(huì)有更大的收獲。@

參考文獻(xiàn)

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作者單位：廣東湛江市教育局教學(xué)研究室

編輯：馮艷艷