例谈初中数字素养与技能培养的脚手架设计

顾美俊

（义乌市稠州中学 浙江 金华 322000）

教育强国和教育数字化战略中，数字化素养和技能被视为一种极其重要的能力，需要在教学中得到重视和培养。义务教育阶段中的信息科技是一门以提升学生数字化素养和技能为导向的课程，教育数字化战略中的育人必须依托信息科技课程[1]。

面向数字化战略新形势，立足新课标，结合我国学生学情，信息科技中的数字化素养可以分为三个维度：计算概念、计算实践和计算观点。计算概念主要指知识性的学科概念，计算实践指的是问题解决的做法，计算观点主要指必备品格、正确的价值观和关键能力。数字化素养和技能的提升需要经过由浅入深、由简入繁、由表及里、由具体到抽象的过程。在这个过程中，学生从原有水平到潜在水平的跨越需要外界的脚手架支持。脚手架能够帮助学生在数字空间中积极、主动建构由点及面的、长期的、深入的和系统的知识地图，是数字素养和技能提升的关键。因此，结合笔者的教学实践和实际教学效果，分享三个初中信息科技教学中的脚手架策略，为提升学生数字化素养和技能的教学提供一些建议。

1 提示形式脚手架，整合计算概念

下面以“浙教版”七年级下信息技术第一单元第4 课“图像数据”一课为例，呈现教师如何设计提示形式脚手架帮助学生主动理解计算概念。

师：生活中的图像有丰富多彩的颜色，图像经过数字化后计算机才能处理，那么计算机是如何存储与颜色相关的信息的？老师电脑中有3 张图像，它们的颜色有什么不同吗？

生1：第一张只有黑、白色，第二张多了灰色，第三张颜色最丰富。

教师组织学生打开“探究活动1.docx”，根据提示形式的脚手架，4 人一组合作探究：三张图像存储色彩信息分别需要多少个二进制位。

甲组代表：我们得到的结果是，黑白图像的颜色信息用1 个二进制位存储，灰度图像的颜色信息用8 个二进制位存储，RGB 图像的颜色信息用24 个二进制位存储。

师：你们是如何归纳出这个结论的？

甲组组员：从老师给的提示中发现，比如RGB 图像，24 个1 表示白色，24 个0 表示黑色，其他颜色表示都在这两个范围内，那么存储所有RGB 颜色信息就需要24 个二进制位。

师：通过这些提示信息，同学们很快得出了存储图像颜色信息需要的二进制位数，这就是颜色位深度的概念。图像的属性中能够查询颜色位深度等信息。通过查询，老师将这三张图像的颜色位深度、分辨率、大小3 类属性汇总在一个表格中。

教师组织学生打开“探究活动2.docx”，根据提示形式的脚手架，4 人一组合作探究：图像大小和哪些因素有关。

乙组代表：图像大小和图像分辨率、颜色位深度有关。图像大小=分辨率×颜色位深度。

师：你们是如何归纳出这个结论的？

乙组组员：从老师给的提示信息中找到了规律。

师：通过同学们的探究，相信大家已经明白计算机是通过二进制位存储图像的颜色信息。颜色越丰富的图像，图像效果越细腻逼真，同时占用的存储空间会越大。

计算概念是数字化素养提升的第一个维度，在“图像数据”一课中主要指图像的像素、分辨率和颜色位深度等概念。在合作探究中，以提示形式脚手架为支持，学生主动建构图像数据的知识地图，由非数字化情境问题转向对数字化知识的理解。这堂课设计搭建的脚手架主要是：①像素画的二进制图及相应的提示信息；②像素画的颜色位深度、分辨率、大小3 类属性表。从学习者认知角度分析，相比教师直接讲解枯燥的概念和公式，倡导真实性学习活动，让学生主动经历和有意义地思考，分类、比较、总结计算概念，更符合以学生为中心的教学理念。

2 伪代码形式脚手架，驱动计算实践

下面以“浙教版”八年级上信息技术第一单元第10 课《循环结构——while 循环》一课为例，呈现教师如何搭建伪代码形式的脚手架驱动学生计算实践。

师：每逢大年三十晚上临近12 点，春晚的主持人会和全国人民一起倒计时，迎接新的一年：5，4，3，2，1，0。如何编写程序模拟倒计时？

生：print（5），print（4），print（3），print（2），print（1），print（0）

师：这是一种方法。如果从100、1000、10000 开始倒计时呢？有没有更简洁的方法？

教师发布任务1：实现1000 秒倒计时，学生自学课本相关内容，登录ItTools 平台查看任务，并将伪代码转换成Python 程序提交到平台。

师：请同学丙来分析这段程序。

丙同学：倒计时程序需要用到循环结构，即满足某一条件需要重复执行。程序中的i 变量表示每次倒计时的数字，循环条件是i>=0，循环体中需要执行print（i）打印倒计时的数字，以及i=i-1 将数字减小1。

师：循环体中的print(i)和i=i-1 这两行交换后，结果一样吗？

丁同学：不一样。交换后就不能打印出数字100，而且多了数字-1。

师：其实这里面的i称为计数器，和古人用绳打结计数的作用类似。

教师依次发布任务2：求解棋盘麦粒数。学生自学课本相关内容，登录ItTools 平台查看任务，并将伪代码转换成Python 程序提交到平台。

教师依次发布任务3：折纸。学生自学课本相关内容，登录ItTools 平台查看任务，并将伪代码转换成Python 程序提交到平台。

计算实践是数字化素养提升的第二个维度，主要指学生在问题解决过程中的主动尝试，比如调试和测试、抽象与模块化、选择和优化、探索和创新等。在任务驱动下，以伪代码形式脚手架为支持，学生主动掌握循环结构中计数器和累加器两个重点概念，并借助习得的知识解决更复杂的问题。这堂课设计搭建的脚手架主要是：①伪代码，帮助学生掌握循环条件和循环体；②改错题，帮助学生巩固循环语法；③代码填空题，帮助学生熟悉计数器和累加器。伪代码形式的脚手架能够通过任务驱动学生主动思考，符合以学生为中心的设计理念，保证了整堂课的教学效果。

3 提问形式脚手架，表达计算观点

下面以浙教版七年级上信息技术第二单元第10 课《数据的可视化》一课为例，呈现教师如何设计提问形式的脚手架引导学生学会使用图表表达计算观点。

课前，教师引导请同学们填写好在线问卷，问卷包含体重、身高和饮食习惯等问题。学生填写在线问卷。教师通过问卷星平台的数据可视化功能，向学生展示生成的条形图、饼图、柱状图和词云图。

师：从图中你们得到什么有趣的结论？

生1：我们班身高最高的有171cm。

生2：我们班体重分布集中在40 ～50kg。

师：像这种通过图像形象生动地呈现数据分析结果的就是数据可视化。图和表是数据可视化的常见形式。有了这些身高和体重数据，你们能否了解自己的身体质量了？

教师将去掉姓名的“学生身体质量统计表.xlsx”传输给学生（包含BMI 的解释信息），学生自学书本相关内容，完成数据的可视化，并4 人一小组讨论得出的结论。

师：戊组派代表发言。

戊组代表：我们得出，偏胖的学号是4、23、34……偏瘦的学号是15、27……

师：你们组是依据什么指标得出结论的？

戊组组员1：我们看到数据下方有提示，可以用BMI=体重除以身高的平方来判断身体质量，BMI超过23.9 属于肥胖，低于18.5 属于偏瘦。

师：你们是直接看数据得出的结论，还是数据经过处理？

戊组组员1：将数据可视化后，从图中发现的。

师：借助数字化工具，通过数据可视化，没有生命的数据也能“说话”，数据可视化反映数据内在的规律，是社会发展的利器。

计算观点的表达是数字化素养提升的第三个维度，从学生表达的计算观点中能够发现学生对自己、和他人，以及周围科技世界的理解，形成正确的价值观、必备品格和关键能力。在《数据的可视化》一课中主要指学生能够从图表中得出有价值的结论，并借助图表表达自己的观点。在头脑风暴的讨论中，以提问形式脚手架为支持，启发学生，学生主动思考数据间的内在规律，形成自己的意见或观点。这堂课设计搭建的脚手架主要是：①读图表达观点中的问题提示；②用图支撑观点中教师的提问，符合新课标提倡的数字时代的育人方向和学科逻辑。

4 脚手架设计要点总结

4.1 学生学情的适切性

为培养学生的数字化素养和技能，搭建脚手架时首先需要关注学生学情的适切性。学生学情分析是脚手架有效搭建的落脚点。只有做好学情分析，才能帮助学生开展知识的意义建构，促进学生的思维发展，提升学习的内驱力，取得最佳的教学效果。例如，在设计《while 循环》中伪代码形式的脚手架时，教师需要充分评估学生的程序设计能力，预判他们Python 基础语法部分的先验知识掌握情况。总之，把握学生学情是对“主动经历和有意义思考”教学理念的具体落实。

4.2 学习活动的真实性

为培养学生的数字化素养和技能，搭建脚手架时还需要设计真实性的学习活动。真实性学习活动是脚手架有效搭建的推动力。真实性学习不是事实性知识和概念性知识的再现，而是程序性知识和元认知知识的生产。真实性学习需要在真实情景中解决问题，倡导“做中学”“用中学”“创中学”。例如，在设计《图像数据》中提示形式的脚手架时，教师的教学材料使用前面课程中学生创作的五颜六色像素画，以及在设计《数据可视化》中提问形式的脚手架时，教师现场采集的学生健康数据，从贴近学生生活和学习的情景中挖掘学习资源，增强学生的好奇心、求知欲和兴趣，符合真实性学习的要求。

4.3 教学资源的时代性

为培养学生的数字化素养和技能，搭建脚手架时也需要考虑教学资源的时代性。与时俱进的教学资源是脚手架有效搭建的着眼点。不同于义务教育阶段的其他课程中的物理空间和数字空间，信息科技是一个融合空间，非常注重资源、技术和知识的时代性。这要求教师备课时将学生日常学习和生活中的非计算机情境分门别类，思考和提炼出与信息科技有关的学科逻辑和大概念[2]。例如，《图像数据》一课中和图像大小计算等学科逻辑和概念，《数据可视化》一课中对应数据组织、图表分析和数字化工具等学科逻辑和概念，这些新资源为脚手架搭建提供了生动的课堂情境。

5 总结

本文以三个初中信息科技的教学片段为例，介绍了三种脚手架策略。通过这种方式，学生能够积极掌握计算概念，主动计算实践，表达计算观点，提高他们的问题解决能力、创新能力和自我管理及规划的能力。然而，也要认识到脚手架策略并不是所有信息科技课程的万能策略。在实际教学中，教师还应优化和开拓教学策略，超前布局信息科技的课程设计，有力应对科技突飞猛进的社会大变局，为培养数字化素养与技能的人才奋力开拓新局[3]。