從過程與控制到物聯(lián)網(wǎng)，信息科技在系統(tǒng)控制、物聯(lián)網(wǎng)探索等領(lǐng)域不斷發(fā)力，且在系統(tǒng)原理認(rèn)知、物聯(lián)實踐創(chuàng)新與數(shù)字素養(yǎng)與技能發(fā)展方面從小學(xué)到初中不斷螺旋上升。本期解碼將對比小學(xué)的過程與控制、初中的物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索來展現(xiàn)相關(guān)模塊不同階段的教學(xué)，啟發(fā)教師要以整體觀來認(rèn)知新課程。

摘要：本文在對比四個版本的“過程與控制”教學(xué)內(nèi)容在編排上的共性和差異的基礎(chǔ)上，分析了其特點，提供了多元的教學(xué)視角，以期能夠幫助教師更好地理解和運用教學(xué)資源創(chuàng)新教學(xué)。

關(guān)鍵詞：信息科技；過程與控制；對比研究

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）21-0020-03

在從數(shù)字時代、智聯(lián)時代向智慧社會邁進(jìn)的進(jìn)程中，國家及時提高了對信息科技教育的發(fā)展的戰(zhàn)略布局，頒布了《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”），在第三學(xué)段（5～6年級）設(shè)置了“身邊的算法”“過程與控制”及“小型系統(tǒng)模擬”等跨學(xué)科學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，以此培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)，使其適應(yīng)未來社會的發(fā)展需求。本文以四家出版社的信息科技教學(xué)資源（簡稱A版、B版、C版、D版）中的“過程與控制”模塊內(nèi)容為研究對象，分析了不同版本的特點及優(yōu)勢，以期能夠為信息科技教師開展教學(xué)提供有價值的策略建議。

教學(xué)資源內(nèi)容編排對比分析

A版中“過程與控制”模塊安排在六年級，全冊共八個單元；B版安排在五年級下冊和六年級下冊，每冊各設(shè)置三個單元；C版和D（只對外發(fā)布了上冊內(nèi)容）均安排在六年級，各設(shè)置兩個單元。

1.教學(xué)內(nèi)容編排上的相同點

（1）創(chuàng)設(shè)問題情境，倡導(dǎo)真實性學(xué)習(xí)

四個版本均通過創(chuàng)設(shè)與學(xué)生日常生活學(xué)習(xí)相關(guān)的問題情境，激發(fā)學(xué)生探索學(xué)習(xí)的興趣，倡導(dǎo)真實性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在真實體驗中完成知識和素養(yǎng)的建構(gòu)。例如，在A版中，“輸入輸出與計算（控制系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)）”一課，通過正要過馬路看到前方紅燈亮起的情境，設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生思考：在這個場景中，第一個問題“你獲取的信息是什么？”引導(dǎo)學(xué)生將自己看作是一個控制系統(tǒng)，分析接收的外界信號有哪些；第二個問題“你作出的判斷是什么？”引導(dǎo)學(xué)生思考大腦該做何反應(yīng)；第三個問題“你作出的表現(xiàn)是什么？”引導(dǎo)學(xué)生觀察身體作出什么表現(xiàn)。將人對一些事物作出反應(yīng)的過程，分析梳理為“輸入—計算—輸出”三個環(huán)節(jié)，進(jìn)而為后面學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

（2）結(jié)合具體實例，助力學(xué)生理解概念、原理

四個版本均注重通過編排生活場景中常見的技術(shù)設(shè)備控制系統(tǒng)實例幫助學(xué)生理解和應(yīng)用概念、原理和系統(tǒng)控制過程，發(fā)展素養(yǎng)能力，如A版的智能種植、電梯、汽車，B版的智能家居、智慧農(nóng)場，C版的智能安防、智能消防，D版的智能語音燈、智能光控?zé)舻取?/p>

（3）注重圖文結(jié)合，解析控制系統(tǒng)原理、過程

在內(nèi)容設(shè)計上，四個版本均使用圖文結(jié)合的方式將復(fù)雜的過程或問題簡化呈現(xiàn)，幫助學(xué)生更好地理解和解決問題。例如，在描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能時，使用系統(tǒng)框圖展示系統(tǒng)的組成部分、相互關(guān)系以及系統(tǒng)的工作原理。A版、B版、D版通過“流程圖”描述系統(tǒng)算法的流程和步驟，C版借助“N—S圖”來描述控制過程中的算法，圖文結(jié)合的方式使學(xué)生可以更好地理解問題的本質(zhì)和解決方法。

（4）設(shè)置跨學(xué)科主題活動，促進(jìn)知識遷移運用

在單元學(xué)習(xí)中或單元學(xué)習(xí)后均設(shè)置了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動。C版的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是“三峽船閘算法控”，解決船只通過高落差水面的問題；D版的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是“圖書借還真高效”，通過硬件搭建和程序編寫設(shè)計圖書借還系統(tǒng)；B版的跨學(xué)科主題設(shè)置在六年級下冊第三個單元“擴(kuò)音系統(tǒng)”，引導(dǎo)學(xué)生嘗試設(shè)計并優(yōu)化小型擴(kuò)音系統(tǒng)，提升學(xué)生運用過程與控制的系統(tǒng)方法發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。A版雖沒有設(shè)置統(tǒng)一的跨學(xué)科主題活動，但在“智能種植有方法”單元，建議有條件的學(xué)校，把四個課時教學(xué)整合起來設(shè)計，開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)內(nèi)容編排上的不同點

（1）編排章節(jié)，容量不同

B版為三年級起點，將“過程與控制”模塊分為五年級下冊三個單元共15課和六年級下冊三個單元共15課，穿插算法進(jìn)行綜合設(shè)計。

A版、C版、D版的“過程與控制”模塊均安排在六年級，其中A版設(shè)置為三年級起點，將“過程與控制”模塊分為六年級上學(xué)期四個單元共15課和六年級下學(xué)期四個單元共15課。C版也為三年級起點，目前發(fā)布的六年級上冊“過程與控制”模塊設(shè)置兩個單元共12課。D版設(shè)置為一年級起點，目前發(fā)布的六年級上冊“過程與控制”模塊設(shè)置兩個單元共10課。

綜上所述，從內(nèi)容規(guī)模上看，各版的單元內(nèi)容設(shè)置不同，但從現(xiàn)有課時量推斷比較，B版和A版在容量上比C版和D版更大。

（2）編寫思路，教學(xué)主線不同

A版六年級上冊前四個單元的教學(xué)內(nèi)容緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)中了解、知道、掌握、理解層級的學(xué)習(xí)目標(biāo)，從生活中常見的設(shè)備引入，從學(xué)生熟悉的開與關(guān)操作，逐漸上升到相對抽象的控制系統(tǒng)內(nèi)部的工作過程，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識過程與控制的計算模式，明確反饋、優(yōu)化、邏輯運算等概念，并通過計算機(jī)程序驗證簡單的控制系統(tǒng)工作過程。A版的教學(xué)主線是“設(shè)備的使用—開與關(guān)—控制系統(tǒng)狀態(tài)切換—控制系統(tǒng)的輸入、計算和輸出—邏輯運算—系統(tǒng)分解與模塊化思想方法—案例分析與應(yīng)用—自主控制與安全”。

B版采用分年級、由淺入深、循序漸進(jìn)、聚焦難點的方式進(jìn)行編寫。五年級下冊“過程與控制”模塊從學(xué)生身邊的真實系統(tǒng)引入，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的組成、特征以及觀察系統(tǒng)的基本方法，再分析“水壺?zé)刂葡到y(tǒng)”的輸入、計算、輸出三個典型環(huán)節(jié)，構(gòu)建對控制系統(tǒng)的初步認(rèn)知，感受各種各樣的輸入、輸出類型，接著將相對抽象的“控制系統(tǒng)中的計算”作為單獨一個單元，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識查表計算和條件計算兩種類型，認(rèn)識循環(huán)結(jié)構(gòu)以及計次與條件兩種具體的循環(huán)結(jié)構(gòu)形式。B版的教學(xué)主線是“系統(tǒng)的組成及特征—控制系統(tǒng)的輸入、輸出—控制系統(tǒng)的計算—反饋—連續(xù)量、開關(guān)量及邏輯運算—擴(kuò)音系統(tǒng)—系統(tǒng)安全。

C版從身邊的系統(tǒng)引入，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的特征、組成，進(jìn)而認(rèn)識控制系統(tǒng)的輸入、計算、輸出三個典型環(huán)節(jié)。第二單元首先體驗控制系統(tǒng)的三種控制方式，再通過四個實例介紹智能控制系統(tǒng)的元件、控制過程中的反饋、閉環(huán)控制系統(tǒng)和控制過程中的穩(wěn)態(tài)。C版的教學(xué)主線是系統(tǒng)特征、組成—控制系統(tǒng)三環(huán)節(jié)—輸入—計算（查表計算、選擇計算）—輸出—控制方式（人工控制、自動控制、智能控制）—反饋—閉環(huán)控制—穩(wěn)態(tài)。

D版依托語音燈和光控?zé)舻木唧w實例，第一單元從智能語音燈的實例中引出控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)；通過組裝運行智能燈了解控制系統(tǒng)的組成；通過編程控制智能燈，總結(jié)生活中的控制系統(tǒng)，梳理自動控制的優(yōu)勢。第二單元通過組裝運行光控?zé)魧W(xué)習(xí)開關(guān)量和連續(xù)量；通過編程實例認(rèn)識閾值的概念和作用，揭示光控?zé)舻目刂圃?；通過體驗智能光控?zé)?，觀察照度與燈狀態(tài)的對比實驗，認(rèn)識閉環(huán)控制和開環(huán)控制系統(tǒng)；通過探秘智能光控?zé)舻恼{(diào)光的過程，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的反饋；通過編寫智能光控?zé)舫绦?，明確智能控制過程，信息窗中提到自主可控對信息和系統(tǒng)安全的作用；通過軟硬件的調(diào)整優(yōu)化改進(jìn)智能光控?zé)簟h(huán)路等。

（3）教學(xué)資源內(nèi)容呈現(xiàn)視角不同

A版采用分欄方式排版。左欄基于學(xué)習(xí)，設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)活動、拓展與提升等欄目，選取學(xué)生身邊的真實情境案例，設(shè)計符合學(xué)生年齡特點和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的活動內(nèi)容。右欄基于教學(xué)，考慮各地教學(xué)差異，給出了每課的教學(xué)重難點和教學(xué)建議，明晰每課與學(xué)習(xí)要求之間的關(guān)聯(lián)、教學(xué)實施的條件，并對課堂上可能出現(xiàn)的問題及教師面對的困難給出了建議。

B版、C版、D版均是從學(xué)生視角編寫，基本遵循問題探討、分析建構(gòu)、練習(xí)應(yīng)用、知識拓展等大致環(huán)節(jié)開展學(xué)習(xí)。

A版、B版和C版更側(cè)重于過程與控制相關(guān)概念、過程、原理的分析與理解，強(qiáng)調(diào)在理解的基礎(chǔ)上應(yīng)用，并將其作為過程與控制的學(xué)習(xí)重點。在控制系統(tǒng)算法方面，更多關(guān)注算法思想是如何起作用的，而不僅僅是算法的實現(xiàn)。

D版則側(cè)重于學(xué)習(xí)過程中的動手實踐，通過體驗、搭建、揭秘等環(huán)節(jié)，理解控制系統(tǒng)的相關(guān)概念和原理，將硬件組裝運行和編程控制作為重點。

信息科技“過程與控制”模塊教學(xué)實施建議

1.關(guān)注控制系統(tǒng)安全，強(qiáng)調(diào)自主可控

新課標(biāo)在“過程與控制”模塊的內(nèi)容要求中提到“結(jié)合生活中的實例，理解過程與控制系統(tǒng)中存在安全問題，知道自主可控的系統(tǒng)在解決安全問題時起到的重要作用”，讓學(xué)生“認(rèn)識到自主可控技術(shù)對國家安全的重要性”。因此，建議在每個單元教學(xué)過程中，要在必要環(huán)節(jié)分析控制系統(tǒng)中可能存在的安全問題，并強(qiáng)調(diào)自主可控系統(tǒng)在解決這些問題時的重要作用。同時，鼓勵學(xué)生從使用者、設(shè)計者以及國家社會的視角出發(fā)，將這些概念融入到日常生活和學(xué)習(xí)中，增強(qiáng)他們對系統(tǒng)安全和自主創(chuàng)新的認(rèn)識和意識。

2.堅持素養(yǎng)導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)過程性評價

A版和D版均提供了單元教學(xué)評價內(nèi)容。建議教師在實施教學(xué)過程中，針對每節(jié)課的具體教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計出有針對性的課時教學(xué)評價表。多維度分析學(xué)生的能力表現(xiàn)、思維過程和情感態(tài)度等發(fā)展?fàn)顩r，全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知能力、活動參與度，以及任務(wù)達(dá)成度等方面的表現(xiàn)，并結(jié)合自我評價和同伴互評，提升學(xué)生對自我認(rèn)知的深度，促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)進(jìn)步。此外，教師應(yīng)根據(jù)評價結(jié)果進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，確保“教-學(xué)-評”一致性。

3.借助工具，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生

在新教學(xué)資源中，“過程與控制”模塊設(shè)計了豐富的應(yīng)用情境，學(xué)生需要實踐機(jī)會來支撐對信息科技的理解。考慮到硬件條件參差不齊，教師可以積極創(chuàng)新教與學(xué)的方式，引入多元化數(shù)字資源，如使用虛擬仿真工具和資源來開展教學(xué)，提高學(xué)生的參與度。

4.結(jié)合學(xué)情，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

因各地各校辦學(xué)條件、學(xué)生基礎(chǔ)各不相同，教師在實施教學(xué)的過程中，可以根據(jù)實際學(xué)情對教學(xué)活動內(nèi)容進(jìn)行選擇、刪除或補(bǔ)充，可調(diào)整教學(xué)順序，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行二次開發(fā)和設(shè)計。四個版本中的編程體驗或驗證環(huán)節(jié)有代碼編程、圖形化編程兩種，教師可考慮學(xué)生的基礎(chǔ)，恰當(dāng)?shù)刈龀鲞x擇。