乐高教育理念下的小学信息科技教学设计与实践

2022年，教育部颁布了《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》，标志着义务教育阶段信息科技正式成为国家课程，体现了“科”“技”并重，强调要让学生在实践应用中认识信息科技对人类社会的贡献与挑战。课程标准公布仅是实践探索“万里长征”的起点。如何革新信息科技教学方式，解决重知识轻思维、重讲授轻探究等教学问题，培养能够应对社会复杂变化的创新人才，成为时代新议题。乐高（LEGO）教育强调“玩得好”“做中学”“以活动为中心”等理念，通过互动性和趣味性强的探究平台与活动，引导学生充分投入，让他们怀着愉快的心情创新解决真实问题，培养创新思维与问题解决能力，从而达成知识内化与素养提升。因此，可以将乐高教育理念与信息科技教学相融合，让核心素养落地，为知识应用赋能。我校设计并实施“智能结算”课程，探索乐高教育理念在小学信息科技教学的应用。

一、主题选择与目标确立

（一）主题选择

1.立足新课标，深入分析学情

结合学生的动手实践能力以及对信息科技课程的认知基础，选定教学对象为四年级学生。通过课堂观察与项目实践，笔者发现四年级学生已具备分析和解决简单问题的能力，但仍未形成把整体问题划分为单个问题的意识，且对科技应用中的编程设计仅停留在知识层面。因此，本文基于新课标对该学段计算思维培养的具体要求，明确课程核心目的是学生在体验、探索科技的过程中，能够有意识地将整体问题划分为可解决的小问题，形成创新解决方案。

2.探索校园生活，“科”“技”并举

乐高教育注重创设真实情境，为学生提供观察和探索世界的窗户，强调在探究过程中实现知识的建构。为此，在最贴近学生生活的校园特色活动中充分挖掘并构建情境，是乐高教育理念与信息科技课堂教学融合的首要内容。结合街道近期举办的“关爱小镇”义卖活动，教师引导学生反思班级义卖活动开展遇到的问题，支持学生实现智能结算，解决因摊位购物客流量大导致的收款慢的问题。

该主题以义卖活动为主线关联各教学环节，让学生能够观察、发现、思考现实生活中的问题，进而有意识地将其划分为多个小问题，应用颜色传感器和变量的简单应用设计智能结算机，创新解决问题。这不仅有利于学生学习编程知识，更有利于深化他们对科学原理的理解，提升计算思维等素养。

（二）目标确立

围绕“智能结算”这一主题，考虑学生仍处于乐高教具的初级学习阶段，确定如下教学目标。

其一，知识技能目标为：①说出颜色传感器的作用和识别关键要点；②分析智能结算机实现商品识别的基本步骤；③调用命令正确识别颜色，完成商品识别；④分析智能结算机实现商品记录的关键步骤；⑤说出变量作用和特点，应用变量实现商品数量记录。

其二，素养提升目标为：①计算思维：将智能结算机整体功能的实现划分为颜色识别、变量控制等小问题，理解编程的关键要点后，能够补充程序并调试运行；②动手实践与微创新能力：自主搭建智能结算机的结构，通过模仿、微调与创新，能够改造结算机的结构与功能，提升实用性与美感；③问题解决能力：能在真实情境中发现问题，并进行分析、抽象，应用所学内容解决问题，感受科技与生活的紧密联结；④团队合作能力：与小组成员积极沟通交流，共同解决在方案设计、模型搭建和编程设计过程中遇到的问题；⑤自我反思能力：能够通过评价表及聆听他人分享，分析他人优点，反思自身在学习过程中的表现。

二、教学设计与实施

本文秉持“科”“技”并重的原则，采纳包含参与（Engage）、探索（Explore）、解释（Explain）、拓展（Elaborate）和评估（Evaluate）五大阶段在内的5E教学模式，形成“创设情境，明确问题”“解构产品，智构结算”“妙用变量，记录数量”“发挥创意，改造升级”“展示交流，反思迭代”五大教学环节，引导学生发现问题，在主动探索、合作学习和创新实践中解决问题，实现做中学、悟中学。

（一）吸引参与，激活热情：创设情境，明确问题

“参与”阶段最重要的任务是有效激发学生的探索热情，让他们全身心投入问题情境，沉浸式开展学习活动。结合课程主题的选择，学生通过街道“关爱小镇”义卖活动的视频记录与精彩照片，再次回顾义卖现场。在教师的引导下，学生从商品售罄、客流量大等现象，锚定因摊位购物客流量大导致的收款慢的实际问题。在此基础上，学生结合生活经验踊跃提出解决方案，观察分析实例视频，明晰智能结算机应具备的功能，例如自动显示商品种类、记录商品数量等，形成对“智能结算”的初步认识。

（二）探究解释，促进思维能力螺旋上升

1.解构产品，智构结算

“探究”阶段作为5E教学模式的核心阶段，重在让学生通过探究、实验等方式，主动建构并内化知识。因此，学生可以先观察教师搭建的基础版智能结算机，分析并明确其基础结构及具体作用，如集线器为显示屏、底板作为平台、传感器需精准识别商品。接着，在教师开设的南海实验小学义卖摊位中，学生围绕“依据商品的何种特征进行识别”这一问题开展探究，实际参与商品选购活动，从而发现颜色传感器的作用是感知颜色，以及不同商品的颜色是识别的关键。在此基础上，教师引导学生分享交流对新概念、新事物的认识和感知，再进行补充讲解，演示如何调用并设置颜色识别命令，达成5E教学模式“解释”阶段的目标。

2.妙用变量，记录数量

学生在具象化的识别过程中，发现实现智能结算还需进一步统计商品数量。如何储存记录数量成为编程设计中亟须解决的问题。因此，教师带领学生共同梳理，明确颜色识别与数量增加的关系。在此基础上，教师将具体现象上升为抽象概念，引入“变量”，采用类比的方式，将变量比作储存物品的盒子，让抽象概念再次转化为具象的感知和体验，帮助学生更直观地理解。接着，学生学习新建变量、增加数值的代码块的编程知识，并在教学支架引导下，实现记录商品数量的功能，过程中通过具象的数值变化，再次深刻感知变量的抽象作用和特点。

（三）拓展创新，解决新问题：发挥创意，改造升级

在已有的学习基础上，“拓展”阶段侧重给予学生全面的资源和支出，解决探究实践过程中出现的新问题、新现象，在实践、验证和应用过程中完善已有作品。在此阶段，学生基本已制作完成基础版的智能结算机。如何建立新旧知识之间的联系，创造独特的智能结算机是“拓展”阶段的重要任务。教师可以优化购物体验为出发点，鼓励学生大胆提出创新设想，合作重构作品，从外形和功能两方面进行改进和优化，从而培养具有应变能力的独立思考者。

（四）评价导向，引领成长：展示交流，反思迭代

“评价”阶段虽是最后一个环节，但学习评价活动发生在任一环节中，教师课堂观察、小组自主评估、随堂知识检测等过程性评价，能够帮助学生形成初步的自我认知，有效调整学习策略与步调。各小组完成作品后，教师组织小组展示摊位所属智能结算机的外形和功能特点，引导学生交流，互相借鉴，结合过程性评价进行反思，完成小组评价表，共同回顾总结课程重点内容。同时，教师创设开放性讨论的氛围，引导学生思考智能结算机在带来便利的同时存在何种隐患。这不仅能够帮助学生拓宽作品优化的思路和空间，为后续学习埋下伏笔，更是教育学生树立诚信意识，不要钻空子的良好契机，进而促进育人与育才紧密结合。

三、总结与反思

“智能结算”这一课程将乐高教育理念融入信息科技教学中，在真实问题驱动下，学生不仅习得颜色识别、变量的简单应用等编程知识，更在情境性强、操作性强、创新性强的探究活动中应用编程知识，创造智能结算机，解决了校园生活的实际问题，培养了学生的计算思维、团队合作能力等素养。尽管课程在实施过程中已取得了良好的成效，但仍存在改进之处：其一，可适当引入数字技术作为支持；其二，可引入多元人工智能硬件，进一步拓展学生对视觉识别原理的认识。

在数字化转型的浪潮下，传统的单一型人才将不再适应时代的快速发展。汇聚多学科综合优势，培养复合型创新人才更符合当今科技发展需要。因此，融合乐高教育理念，在真实情境下持续挖掘待解决的现实问题，并汇聚多学科知识，形成项目式课程，提升学生的跨学科创新能力，仍需持续探索与实践。