張兵 山東省濰坊市濰城區(qū)于河街辦實驗中學

李永曉 山東省濰坊市教育科學研究院

郭斌 山東省濰坊第八中學

● “過程與控制”教學內(nèi)容的設(shè)計背景

2022年4月，教育部頒布了《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“義教新課標”），課程內(nèi)容由原來重操作、重知識的信息技術(shù)，轉(zhuǎn)變成了重科學、重素養(yǎng)的信息科技。一線教師急需一本義教新課標指導(dǎo)下的信息科技指導(dǎo)手冊來幫助其轉(zhuǎn)變教學方式，落地新課標要求。

“過程與控制”內(nèi)容模塊屬于小學5～6年級的課程內(nèi)容?；趯W科教育價值的追求，“過程與控制”模塊的實施對增強學生自主可控技術(shù)意識發(fā)揮著非常重要的作用，但也給新學期信息科技課程實施帶來了新挑戰(zhàn)。在義教新課標視野下進行“過程與控制”內(nèi)容設(shè)計與實踐研究對一線教學具有開創(chuàng)意義。

● “過程與控制”教學內(nèi)容的規(guī)劃思路

1.規(guī)劃新課程形式，定位內(nèi)容設(shè)計方向

義教新課標注重學生自主學習，關(guān)注學生學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，所以課程形式變得至關(guān)重要，其決定了課程內(nèi)容呈現(xiàn)形式與學生學習方式。學習手冊是一種有效激發(fā)學生自主學習的創(chuàng)新形式，在市信息科技教研員的指導(dǎo)下，筆者初步確定將“學生學習手冊”作為本次課程設(shè)計的內(nèi)容組織形式。

2.以大單元架構(gòu)內(nèi)容，理清學生學習過程

學生學習手冊是課程與課標落實的重要載體，在編寫學習手冊之前要設(shè)計一張精準的建筑圖紙——“大單元架構(gòu)+微項目學習”。在義教新課標指導(dǎo)下，采用“大單元設(shè)計”，圍繞信息科技核心素養(yǎng)，通過大概念、大任務(wù)、大情境展開六個微項目的學習——微項目1：探究智能工作的過程；微項目2：揭秘電器的組成模塊；微項目3：探索用反饋優(yōu)化控制；微項目4：對比研究開關(guān)量與連續(xù)量；微項目5：設(shè)計自動控制風扇；微項目6：研討自主可控與安全問題。

3.設(shè)計靈活的學習進程，組織有效的學習活動

基于核心素養(yǎng)的信息科技手冊體例，將微項目學習進程確定為真實情境導(dǎo)入（場景人物對話）、常識問題分析（知識窗）、重點知識講解（知識與圖解）、創(chuàng)新問題思考（想一想）、自主評價交流（試一試）、能力拓展（練一練）等。

4.挖掘生活化實例，讓學習真實有用

挖掘生活中的真實案例，更容易引發(fā)學生共鳴。在手冊中結(jié)合生活實例創(chuàng)設(shè)了更貼近學生真實生活的案例情境，其中涉及風扇、空調(diào)、微波爐、全自動洗衣機、波輪洗衣機、智能感應(yīng)燈、無人汽車等。

5.仿真技術(shù)模擬實驗，降低硬件資源成本

義教新課標對學生實踐操作非常重視，“過程與控制”在一定程度上對硬件的依賴更大。如何應(yīng)對硬件更迭與成本問題呢？筆者選擇使用零成本且較穩(wěn)定的仿真平臺——Linkboy，此平臺能滿足全體學生課堂上對硬件的需求。

6.針對學生年齡特征，手冊采用“兒童化”語言描述

“過程與控制”屬于5～6年級小學階段內(nèi)容，為讓學生更易理解內(nèi)容，提高其學習積極性，在內(nèi)容描述過程中，盡量讓語言“兒童化”，將生澀難懂的知識，采用打比方、舉例子的形式轉(zhuǎn)變?yōu)閮和Z言。

7.立足生活實際學習，讓學習形式豐富有趣

學習手冊設(shè)計思路注重生活化、趣味化，以“開關(guān)量和連續(xù)量”為例，創(chuàng)設(shè)動手設(shè)計風扇的真實情境，設(shè)計微項目式研究學習，通過分解風扇—做流程圖—選擇硬件—自主編程—匯報展示—鼓勵創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，讓學生在實踐中創(chuàng)作各種“趣味”風扇，提高學生對電器的認識。

● “過程與控制”的教學內(nèi)容與實施流程

微項目1：探究智能工作的過程

首先，通過“小信”和“小科”兩個人物的情境對話，引出空調(diào)保持涼爽是基于過程與控制原理。

小科：小信，夏天太炎熱了，除了吹風扇、吃冷飲，有沒有更好的降溫辦法呢？

小信：小科，當然是吹空調(diào)了。設(shè)定好溫度，空調(diào)就能智能自動化工作，長時間保持涼爽。你知道其中的原理嗎？

通過“知識窗”，舉例提出“過程與控制”的概念。分析全自動洗衣機的過程與控制（如圖1），引導(dǎo)學生思考生活中還有哪些電器體現(xiàn)了過程與控制？然后，通過圖解介紹過程與控制的三個環(huán)節(jié)（如圖2）。

圖1 生活中常見的過程與控制

圖2 過程與控制的基本環(huán)節(jié)

通過“想一想”，提出問題：“根據(jù)上述材料的解釋說明，這三個環(huán)節(jié)可以改變順序嗎？”引導(dǎo)學生理解這三個環(huán)節(jié)的邏輯順序是不可逆的。

接著，通過“微波爐加熱的秘密”和“空調(diào)制冷有訣竅”兩個案例，分析過程與控制的三個環(huán)節(jié)（如圖3）。最后，在課后拓展中用“電飯鍋工作案例”，引導(dǎo)學生總結(jié)“輸入—計算—輸出”三個環(huán)節(jié)。

圖3 對比分析加熱與制冷系統(tǒng)過程與控制

微項目2：揭秘電器的組成模塊

先由人物“小科”引發(fā)思考：電器有哪些組成模塊？再用“知識窗”分析洗衣機、空調(diào)、電飯鍋的主要組成模塊。學生思考：你還認識哪些電器的組成模塊？舉例總結(jié)過程與控制的三大系統(tǒng)。為便于理解，借助剖面圖介紹“揭秘微波爐”和“揭秘空調(diào)”兩個案例。課后拓展，通過“波輪洗衣機組成模塊”（如上頁圖4），讓學生自主探究學習。

圖4 洗衣機系統(tǒng)和模塊組成

微項目3：探索用反饋優(yōu)化控制

先用情境對話引出空調(diào)反饋機制。再用“知識窗”對風扇和空調(diào)的比較，突出空調(diào)反饋機制的優(yōu)勢。借助空調(diào)案例，引導(dǎo)學生思考生活中還有哪些電器體現(xiàn)了反饋優(yōu)化。借助圖解，詳細分析反饋優(yōu)化的全部過程（如圖5）。通過“智能的冰箱”和“神奇的恒溫器”兩個案例分析反饋優(yōu)化。最后借助材料，讓學生說出冰箱和恒溫器反饋控制的優(yōu)點。

圖5 反饋優(yōu)化控制

微項目4：對比研究開關(guān)量與連續(xù)量

由真實情境引起思考：為什么臺燈功能不同，檔位也不同？通過圖解，引發(fā)學生認識檔位與“開關(guān)量”和“連續(xù)量”的關(guān)系，配合圖解給“開關(guān)量”和“連續(xù)量”下定義。通過一道連線題，幫助學生鞏固本課重點。在“開關(guān)連續(xù)共存”案例中用洗衣機、空調(diào)驗證“開關(guān)量”和“連續(xù)量”可共存。通過空調(diào)案例講解“開關(guān)連續(xù)可轉(zhuǎn)換”，最后拓展任務(wù)完成流程圖。

微項目5：設(shè)計自動控制風扇

本微項目是仿真實驗課，引導(dǎo)學生動手實踐做風扇。先分解風扇，了解結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳感器，基于Linkboy平臺，通過“開關(guān)風扇顯身手”和“旋鈕風扇我能行”兩個案例分別制作“開關(guān)量”風扇和“連續(xù)量”風扇，這樣既鞏固知識，又能提高解決實際問題的能力。

微項目6：探討自主可控技術(shù)與安全問題

首先借助“無人汽車沒有自主產(chǎn)權(quán)，受制于人”的案例，引發(fā)思考。通過“震網(wǎng)病毒，破壞伊朗核計劃”和“烏克蘭電網(wǎng)入侵”體現(xiàn)不能自主可控的危害，再通過“我國發(fā)展自主技術(shù)，曝光蜂巢病毒”和“掌握航天技術(shù)，立于不敗之地”體現(xiàn)了自主可控的優(yōu)勢，引導(dǎo)學生思考“自主可控與安全問題”。

● “過程與控制”教學內(nèi)容設(shè)計反思

1.符合義教新課標要求，體現(xiàn)素養(yǎng)導(dǎo)向

學習手冊在編寫時，注重培養(yǎng)學生獲取信息、處理信息、表達信息的能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、利用多學科資源探究并解決問題的能力，更加著重強調(diào)學生自主探究能力以及自主可控和國家安全意識的提升。

2.改善課后拓展問題，提供腳手架幫助