“过程与控制”教学内容对比及实施策略研究

从过程与控制到物联网，信息科技在系统控制、物联网探索等领域不断发力，且在系统原理认知、物联实践创新与数字素养与技能发展方面从小学到初中不断螺旋上升。本期解码将对比小学的过程与控制、初中的物联网实践与探索来展现相关模块不同阶段的教学，启发教师要以整体观来认知新课程。

摘要：本文在对比四个版本的“过程与控制”教学内容在编排上的共性和差异的基础上，分析了其特点，提供了多元的教学视角，以期能够帮助教师更好地理解和运用教学资源创新教学。

关键词：信息科技；过程与控制；对比研究

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2024）21-0020-03

在从数字时代、智联时代向智慧社会迈进的进程中，国家及时提高了对信息科技教育的发展的战略布局，颁布了《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”），在第三学段（5～6年级）设置了“身边的算法”“过程与控制”及“小型系统模拟”等跨学科学习教学内容，以此培养学生的计算思维和创新能力，提升学生的数字素养，使其适应未来社会的发展需求。本文以四家出版社的信息科技教学资源（简称A版、B版、C版、D版）中的“过程与控制”模块内容为研究对象，分析了不同版本的特点及优势，以期能够为信息科技教师开展教学提供有价值的策略建议。

教学资源内容编排对比分析

A版中“过程与控制”模块安排在六年级，全册共八个单元；B版安排在五年级下册和六年级下册，每册各设置三个单元；C版和D（只对外发布了上册内容）均安排在六年级，各设置两个单元。

1.教学内容编排上的相同点

（1）创设问题情境，倡导真实性学习

四个版本均通过创设与学生日常生活学习相关的问题情境，激发学生探索学习的兴趣，倡导真实性学习，让学生在真实体验中完成知识和素养的建构。例如，在A版中，“输入输出与计算（控制系统的三个环节）”一课，通过正要过马路看到前方红灯亮起的情境，设计问题引导学生思考：在这个场景中，第一个问题“你获取的信息是什么？”引导学生将自己看作是一个控制系统，分析接收的外界信号有哪些；第二个问题“你作出的判断是什么？”引导学生思考大脑该做何反应；第三个问题“你作出的表现是什么？”引导学生观察身体作出什么表现。将人对一些事物作出反应的过程，分析梳理为“输入—计算—输出”三个环节，进而为后面学习控制系统的三个环节奠定基础。

（2）结合具体实例，助力学生理解概念、原理

四个版本均注重通过编排生活场景中常见的技术设备控制系统实例帮助学生理解和应用概念、原理和系统控制过程，发展素养能力，如A版的智能种植、电梯、汽车，B版的智能家居、智慧农场，C版的智能安防、智能消防，D版的智能语音灯、智能光控灯等。

（3）注重图文结合，解析控制系统原理、过程

在内容设计上，四个版本均使用图文结合的方式将复杂的过程或问题简化呈现，帮助学生更好地理解和解决问题。例如，在描述系统结构和功能时，使用系统框图展示系统的组成部分、相互关系以及系统的工作原理。A版、B版、D版通过“流程图”描述系统算法的流程和步骤，C版借助“N—S图”来描述控制过程中的算法，图文结合的方式使学生可以更好地理解问题的本质和解决方法。

（4）设置跨学科主题活动，促进知识迁移运用

在单元学习中或单元学习后均设置了跨学科主题学习活动。C版的跨学科主题学习是“三峡船闸算法控”，解决船只通过高落差水面的问题；D版的跨学科主题学习是“图书借还真高效”，通过硬件搭建和程序编写设计图书借还系统；B版的跨学科主题设置在六年级下册第三个单元“扩音系统”，引导学生尝试设计并优化小型扩音系统，提升学生运用过程与控制的系统方法发现问题、解决问题的能力。A版虽没有设置统一的跨学科主题活动，但在“智能种植有方法”单元，建议有条件的学校，把四个课时教学整合起来设计，开展跨学科主题学习。

2.教学内容编排上的不同点

（1）编排章节，容量不同

B版为三年级起点，将“过程与控制”模块分为五年级下册三个单元共15课和六年级下册三个单元共15课，穿插算法进行综合设计。

A版、C版、D版的“过程与控制”模块均安排在六年级，其中A版设置为三年级起点，将“过程与控制”模块分为六年级上学期四个单元共15课和六年级下学期四个单元共15课。C版也为三年级起点，目前发布的六年级上册“过程与控制”模块设置两个单元共12课。D版设置为一年级起点，目前发布的六年级上册“过程与控制”模块设置两个单元共10课。

综上所述，从内容规模上看，各版的单元内容设置不同，但从现有课时量推断比较，B版和A版在容量上比C版和D版更大。

（2）编写思路，教学主线不同

A版六年级上册前四个单元的教学内容紧扣课程标准中了解、知道、掌握、理解层级的学习目标，从生活中常见的设备引入，从学生熟悉的开与关操作，逐渐上升到相对抽象的控制系统内部的工作过程，引导学生认识过程与控制的计算模式，明确反馈、优化、逻辑运算等概念，并通过计算机程序验证简单的控制系统工作过程。A版的教学主线是“设备的使用—开与关—控制系统状态切换—控制系统的输入、计算和输出—逻辑运算—系统分解与模块化思想方法—案例分析与应用—自主控制与安全”。

B版采用分年级、由浅入深、循序渐进、聚焦难点的方式进行编写。五年级下册“过程与控制”模块从学生身边的真实系统引入，学习系统的组成、特征以及观察系统的基本方法，再分析“水壶烧水控制系统”的输入、计算、输出三个典型环节，构建对控制系统的初步认知，感受各种各样的输入、输出类型，接着将相对抽象的“控制系统中的计算”作为单独一个单元，引导学生认识查表计算和条件计算两种类型，认识循环结构以及计次与条件两种具体的循环结构形式。B版的教学主线是“系统的组成及特征—控制系统的输入、输出—控制系统的计算—反馈—连续量、开关量及逻辑运算—扩音系统—系统安全。

C版从身边的系统引入，学习系统的特征、组成，进而认识控制系统的输入、计算、输出三个典型环节。第二单元首先体验控制系统的三种控制方式，再通过四个实例介绍智能控制系统的元件、控制过程中的反馈、闭环控制系统和控制过程中的稳态。C版的教学主线是系统特征、组成—控制系统三环节—输入—计算（查表计算、选择计算）—输出—控制方式（人工控制、自动控制、智能控制）—反馈—闭环控制—稳态。

D版依托语音灯和光控灯的具体实例，第一单元从智能语音灯的实例中引出控制系统及控制系统的三个环节；通过组装运行智能灯了解控制系统的组成；通过编程控制智能灯，总结生活中的控制系统，梳理自动控制的优势。第二单元通过组装运行光控灯学习开关量和连续量；通过编程实例认识阈值的概念和作用，揭示光控灯的控制原理；通过体验智能光控灯，观察照度与灯状态的对比实验，认识闭环控制和开环控制系统；通过探秘智能光控灯的调光的过程，学习控制系统的反馈；通过编写智能光控灯程序，明确智能控制过程，信息窗中提到自主可控对信息和系统安全的作用；通过软硬件的调整优化改进智能光控灯、环路等。

（3）教学资源内容呈现视角不同

A版采用分栏方式排版。左栏基于学习，设置学习目标、学习活动、拓展与提升等栏目，选取学生身边的真实情境案例，设计符合学生年龄特点和认知发展规律的活动内容。右栏基于教学，考虑各地教学差异，给出了每课的教学重难点和教学建议，明晰每课与学习要求之间的关联、教学实施的条件，并对课堂上可能出现的问题及教师面对的困难给出了建议。

B版、C版、D版均是从学生视角编写，基本遵循问题探讨、分析建构、练习应用、知识拓展等大致环节开展学习。

A版、B版和C版更侧重于过程与控制相关概念、过程、原理的分析与理解，强调在理解的基础上应用，并将其作为过程与控制的学习重点。在控制系统算法方面，更多关注算法思想是如何起作用的，而不仅仅是算法的实现。

D版则侧重于学习过程中的动手实践，通过体验、搭建、揭秘等环节，理解控制系统的相关概念和原理，将硬件组装运行和编程控制作为重点。

信息科技“过程与控制”模块教学实施建议

1.关注控制系统安全，强调自主可控

新课标在“过程与控制”模块的内容要求中提到“结合生活中的实例，理解过程与控制系统中存在安全问题，知道自主可控的系统在解决安全问题时起到的重要作用”，让学生“认识到自主可控技术对国家安全的重要性”。因此，建议在每个单元教学过程中，要在必要环节分析控制系统中可能存在的安全问题，并强调自主可控系统在解决这些问题时的重要作用。同时，鼓励学生从使用者、设计者以及国家社会的视角出发，将这些概念融入到日常生活和学习中，增强他们对系统安全和自主创新的认识和意识。

2.坚持素养导向，强调过程性评价

A版和D版均提供了单元教学评价内容。建议教师在实施教学过程中，针对每节课的具体教学内容，设计出有针对性的课时教学评价表。多维度分析学生的能力表现、思维过程和情感态度等发展状况，全面评价学生的学习态度、学习能力、认知能力、活动参与度，以及任务达成度等方面的表现，并结合自我评价和同伴互评，提升学生对自我认知的深度，促进他们的学习进步。此外，教师应根据评价结果进一步改进教学方法，优化教学环境，确保“教-学-评”一致性。

3.借助工具，让学习真正发生

在新教学资源中，“过程与控制”模块设计了丰富的应用情境，学生需要实践机会来支撑对信息科技的理解。考虑到硬件条件参差不齐，教师可以积极创新教与学的方式，引入多元化数字资源，如使用虚拟仿真工具和资源来开展教学，提高学生的参与度。

4.结合学情，调整教学内容

因各地各校办学条件、学生基础各不相同，教师在实施教学的过程中，可以根据实际学情对教学活动内容进行选择、删除或补充，可调整教学顺序，对教学内容进行二次开发和设计。四个版本中的编程体验或验证环节有代码编程、图形化编程两种，教师可考虑学生的基础，恰当地做出选择。