创设问题情境，培育核心素养
——以“如何为运动员编号码牌”为例

◎ 冯紫婷

一、研究背景

《义务教育信息科技课程标准（2022 年版）》（以下简称《2022 版课标》）的颁布标志着信息科技作为一门独立学科，课程定位、学习内容等都将有较大的改革。信息科技课程倡导真实性学习，以真实问题引导学生经历原理应用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，构建知识，提升真实问题解决的能力［1］。

如何让学生经历利用信息科技相关工具解决问题的过程，经历信息科技相关原理的应用，在此过程中培养学生核心素养，同时，又要整体考虑单元教学目标，把握好每一课时的教学内容与教学活动，为学生提供更好的探索与实践的环境呢？问题是思维的引擎，是引发学生认知冲突、联结既有认知结构与新知识的“节点”，问题解决为学生的探究与创新提供更好的契机，是能力提升的关键，也是发展素养的重要抓手。用信息科技赋能问题解决，可以优化教与学的过程。［2］教师可以在把握和理解学科核心素养的基础上，在实际的课堂实施中，从单元整体的角度出发，将学科知识与生活中的问题建立连接，以此发展学生发现问题、分析问题、解决问题、获取知识的能力。

二、课前准备

以小型单元主题学习活动“表格的创建与编辑——小牛娃筹办运动会”为例，将《2022版课标》中 “数据与编码”模块的内容，融入教学基本要求主题五“编辑文档”中。本单元是在地图版小学信息科技教材 “用计算机制作小报”中“表格的创建”基础上的进一步挖掘，引导学生处理数据，学习数据编码。这也是学生在数字化学习与创新方面的一次尝试。

围绕单元学习活动中的核心问题“我们可以使用信息科技工具为运动会做些什么”，学生提出了一系列的子问题，比如怎样制作运动会报名表，如何编写号码牌，比赛数据保存在哪里，如何对各项比赛选手进行排名。

主题活动旨在帮助学生在真实的问题情境中学会数据的处理，感受数据和编码对人类日常生活的影响，体会运用信息科技工具解决实际生活问题的一般过程。学生在解决问题的过程中，完成一项项学习任务，在真实问题分析和解决过程中推进相应知识学习，在知识迁移过程中，促进核心素养整体提升。

（一）学情基础调查

为了了解学生对于“数据与编码”相关知识内容的认知水平，便于单元活动的顺利开展，在教学实施之前教师对学生进行了问卷调查，并对相关学科教师进行了访谈，根据学生认知能力和学习基础精准设计教学内容。调查结果显示，三年级学生对于“数据”“编码”等概念和相关知识比较模糊，学生只有一些相关的生活经验，几乎没有学习经验。所以，教师对数据编码的内容进行了降维处理。

（二）真实的活动任务设定

基于以上学习背景，授课教师将单元教学目标设定为：根据筹办运动会的实际需求，使用数字化工具制定运动会报名表。结合运动会的真实情境，认识数据编码的目的，理解数据编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础。学生能根据实际需求，会使用数字化工具记录比赛数据，并对比赛成绩进行排名。整个单元的内容安排成四个课时。学生在设计制作运动会报名表后，要完成运动员号码牌的编写以及将比赛成绩输入表格中，并对表格数据进行简单排序，对运动会的比赛成绩进行排名。现在设定的学习要求也是符合三年级学生的认知发展水平和学习基础的。

（三）自主学习任务单的设计

自主学习任务单作为学生课前预学使用的学习支架，清晰地罗列出视频学习主题、学习目标、学习建议方法、学习任务以及对于课内活动的预告，指导学生自主探究活动的开展，笔者给予学生个性化反馈的空间。

学习主题旨在帮助学生了解本次学习的主要内容是关于编码的知识；达成目标是帮助学生明确在观看视频后，学生需要知道编码的概念以及感受一般门牌号的编写规则，为课上学习编码知识做好铺垫。学习方法建议是教师给学生的学习方法指导，引导学生自主学习。学法指导是一个长期的过程，希望经过一段时间的自主学习训练，学生能形成自己的学习方法。课内活动预告简要介绍课堂上教师将要组织同学们开展的学习活动，让学生知道自主学习的知识点与课内学习活动的联系。例如，课上学生在为运动员号码牌编码时需要先选择他们认为需要的信息、用不同的方式表示信息，再对编码进行修改完善。学生在观看视频时，能够有意识地重点关注课堂教学中涉及的重点知识与技能。这些都将作为教师课堂教学设计与调整的依据，使得教学更有针对性。

三、课堂实施

“如何给运动员编号码牌”是单元主题活动“表格的创建与编辑——小牛娃筹办运动会”的第二课时。通过本课的学习，学生需要解决项目活动中第一个任务中提出的第二个问题 ：如何给运动员编号码牌？

本节课的学习以贴近学生生活内容的问题为载体，借助小组活动的形式，创造充分的动手和体验的机会，激发学习兴趣，增强互相合作交流的意识，体会用信息科技解决问题的高效性。通过活动体验，学生初步理解数据编码保证了运动会的组织纪律，是运动会有序开展的基础。课堂主要分为四个部分。

（一）创设情境，提出问题

问题的提出与设想的形成。通过课堂回顾，基于学校运动会需要区分运动员信息，以便裁判教师记录运动员的比赛成绩，以及后期计算机管理的实际需求，激发学生的学习兴趣，从而引出编码的唯一性这个特点，并提出本节课需要解决的问题：如何给运动员编号码牌？

（二）基于解决问题的实际需求，构建编码方案

学生基于为运动员编号码牌的实际需求，思考编号码牌时需要哪些信息，为什么选择这些信息。

在选择号码牌需要表示的信息时，教师并没有严格限定学生选择哪些信息，而是让学生从自己对运动会号码牌的认知出发，通过小组活动的形式，自主选择号码牌的信息。有些小组能根据实际需求选择必要的信息，还有些小组能根据运动会的主题添加一些其他信息，并使用多样的方式，如数字、字母等表示信息，制定合理的表示信息的规则，初步完成第一次的编码方案。

课堂片段1：

师：哪些信息需要编写到号码牌上呢？现在我们要给林同学编号码牌，请选择出你们认为需要的信息贴在白板上，说一说你们的理由。

（学生完成任务一：选择信息）

师：哪个小组来说一说你们的想法？

生1：我们小组选择的信息是年级班级学号。因为年级班级学号可以找到这位运动员。

师：为什么要选择年级班级学号这三项信息？缺少其中一项，可以吗？

生1：不行，只有三项信息组合在一起，才能确定这位学生。

师：这三项信息合在一起，使得号码牌具有唯一性。

生2：我们小组还选择了参赛项目，因为这样可以更直观地看到运动员的比赛项目。

师小结：每组同学都有自己的想法。大部分小组在选择信息的时候，都考虑到了号码牌的唯一性。还有部分小组能根据运动会的需求添加一些其他信息。

（三）巧妙设计学习活动，合作探究，完善编码方案

在第一次分享号码牌的编写方案后，学生发现号码牌中出现的几个问题，如运动员信息重复、编码表达不规范等。这些问题其实是教师在教学设计时，精心为学生埋下的伏笔，每一个问题，均和本节课的学习难点相关。

例如，运动员信息重复的问题，其实是在前一个活动中，学生的运动员信息选择出现了问题（多选了参赛项目），之所以没有在第一个环节告诉学生参赛项目不需要放进号码牌，是教师希望这部分学生能够自己发现问题，然后去修改上一环节出现的问题。迭代更新问题解决方案，也体现信息科技学科使用计算思维解决问题的特点。

课堂片段2：

师：同学们，请仔细观察号码牌的编写结果，你能发现什么问题吗？

生：我发现一位运动员的号码牌重复了。

师：还有哪组同学也发现这个问题？为什么有两条林同学的信息？

生：因为他报名了两个不同的参赛项目。

师：按照这样的编写规则，林同学就有两张不同号码牌了。请回忆一下，你们在运动会上参加多个项目时，有几张号码牌？

生：一张。

师：对呀，我们在参加运动会的时候，检录处已经知道我们的比赛项目了，而且多张号码牌可能给运动员也会带来很大的麻烦。所以，我们学校运动员参加多个比赛项目时，都只使用同一张号码牌。林同学有两张号码牌，那我们应该怎么办？

生：把参赛项目去掉。

师：你的小脑袋转得真快。我们把参赛项目去掉。现在我们再看一看，两张号码牌信息一样吗？这就变成了同一张号码牌。根据我们学校的实际需求，暂时不需要将参赛项目编入号码牌。

难点还包括运动员号码编写不规范，字段位数不统一（用0 进行补位）的问题，学生们在小组交流中发生思维的碰撞，在修改的过程中完善编码方案，并形成最终的编写号码牌的规则，感受编码的唯一性。

课堂片段3：

师：你们还发现什么问题了？ （选择没有参赛项目的小组展示）

生：出现了重复的运动员编号，这两位运动员的号码牌都是4111。

师：还有哪组也遇到了这个问题。谁来解读一下，这两个4111 分别表示什么信息？

生：四年级1 班11 号和四年级11 班1 号。

师：这两组同学选择的都是年级、班级、学号进行编写，为什么号码牌还会重复？

生：一个学号是用1 表示，一个学号是用11 表示。

师：有的学号是用一位十进制数表示，有的学号是用两位十进制数表示。这样的表述规范吗？

生：不规范。

师：那一般该如何表述？谁来试一试？

生：补0。

师：你真有办法，想到了用0 进行补位将两位同学的号码牌区分开来了。班级补好0 之后，问题解决了吗？现在请同学们再观察林同学的号码牌，我们应该再怎样修改？

生：将年级的表述中也用0 进行补位。

师：我们在编号码牌的时候，一般需要提前对班级数以及各班人数进行预测，以防位数不足。因为我们只有5 个年级，所以只需要保留一位。如果我们给每班预留50个运动员名额，那需要保留几位？

生：2 位。

师：1 怎么表示？2 怎么表示？

生：01，02。

师：如果运动员的人数更多，高达上百个。我们应该如何表示1、10 呢？

生：001，010。

师：你们的学习能力可真强，已经完全理解了用0 进行补位的方法。

找到解决问题的方法后，最终确定编写号码牌的规则，优化编码方案，形成最优设计方案，学生在真实的解决问题的过程中建立编码和真实世界的联系，并在学习单的指导下，完成小组的自我评价（见表1）。

表1 课堂学生活动评价单仔细观察号码牌的编写结果，做到这些要求，可以在白板上为小组加 “☆”。

（四）拓展延伸，感受科技魅力，埋下探究编程奥秘的种子

编码之后，学生需要对编码进行校验。通过人工校验和使用Python 编写的程序校验两种方法对比，学生不仅感受到使用程序解决问题的高效和便捷，而且有不少同学对教师编写的数据校验程序产生了浓厚的兴趣，也激发了学生今后探究计算机编程的学习兴趣。

最后的知识延伸环节，学生不仅认识到生活中常见编码，比如身份证号等，还感受到从运动员编号到数据编码的过程，即明确需求，制定规则，完成编码，编码校验。

四、结语

信息科技赋能是问题解决过程的一种助力，为学生搭建仿真的数字化应用场景、提供丰富的数字化学习资源、开展充分的交流分享和及时的学习评价，可以助力问题的解决、促进教学方式的改变。［2］在信息科技课堂教学中，教师可以根据学生的实际情况和教学内容，创设真实的问题情境，让学生自觉参与到课堂教学活动中，使用信息科技，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，提升他们对问题的探究意识，提高信息科技学科核心素养。

在贯彻落实立德树人的根本任务、倡导培养学生核心素养的当下，唯有紧紧围绕问题、情境、活动等因素进行课堂教学的思考与实践，创设真实的问题情境，提供丰富的活动形式，搭建有效的素养课堂，才能培养全面发展的人。