新课标下信息科技创新能力的培养探索

【摘要】随着信息科技的飞速发展，学生创新能力的培养显得尤为重要。文章探索了新课标下如何通过信息科技教学来培养学生的创新能力：首先聚焦于知识模块，分析如何通过数据模型、算法以及网络技术挖掘培养创新能力的关键元素；其次探讨动手操作、学科整合和项目研究作为拓展培养创新能力途径的可能性；最后提出指向核心素养的教学策略，包括情境法、任务法和实践法，以此丰富并实现学生创新能力的培养。【关键词】新课标；小学信息科技；创新能力在如今这个科技不断进步的时代，信息科技教育显得尤为关键，它直接关系到学生的核心素养和未来发展。面对新课程改革的挑战，如何利用信息科技教学来培养小学生的创新能力，成为教育领域研究的一个重点。创新能力的培养不仅需要知识的传授和技能的学习，更需要教师在教学实践中不断尝试和探索新的方法和策略。一、聚焦知识模块，挖掘培养创新能力的元素（一）数据，建立进制模型建立进制模型是帮助学生理解数据结构、提升数据逻辑思维能力的第一步。通过掌握不同进制之间的转换、理解数据在计算机中的表达方式，学生能够更深刻地领会数字背后的逻辑，从而加深对信息科技的理解，为后续的数据分析和应用打下坚实基础。在小学信息科技教学中，有许多内容都与编程相关，所以在上课前，教师要给学生讲解“二进制”相关的内容，通过简单的类比—货币兑换，帮助学生理解二进制和十进制之间的转换原理。教师首先介绍二进制的基本概念，并解释计算机是怎样使用这种仅包含1和0的数字系统来处理信息的；其次，将1元和5角硬币分别对应于二进制中的1和0，使得这一抽象概念变得直观且易于理解；最后，通过模拟超市购物环境，让学生在角色扮演活动中亲自体验使用1元和5角硬币来找零，进而感受十进制到二进制的转换。在这一过程中，学生通过动手实践强化了对知识的认知，并在教师的指导下总结规律，掌握了二进制与十进制间的转换方法。通过建立进制模型，学生不仅学到了数据的表现形式，还锻炼了抽象思维和逻辑推理的能力，为数据处理和后续的编程学习奠定了基础。这一模块的学习有助于发展学生处理复杂问题的能力，是培养创新能力的重要一环。（二）算法，融入生活场景算法是计算机科学中解决问题的一系列步骤和规则，是编程的“心脏”。通过将复杂的逻辑和问题简化，使用算法将其转化为清晰的步骤，学生可以更直观地理解算法的实际应用，从而激发自身的创新思维。在教授“智能楼道灯—红外传感器”这节课时，教师可以设置一个学生日常生活中常见的场景来引入主题，如“在楼道中行走时灯会自动亮起”，提问：“如何设计一个系统让灯在检测到人的活动时自动开启，并在一段时间无活动后自动熄灭？”随后，教师可以简单解释红外传感器的工作原理及其背后的算法概念，并引导学生分解问题，确定智能楼道灯工作的关键步骤，如检测红外信号、信号处理、亮灯、计时和熄灯。学生可以画出相应的算法流程图，使各个步骤可视化。如果条件允许，教师还可以指导学生动手搭建原型，亲自实践算法控制的智能楼道灯系统。在生活场景中融入算法学习，不仅有助于学生理解算法的实践意义和应用领域，还能帮助他们将理论知识转化为实际操作能力。这种教学方式促进了学生创新能力的培养，进一步拓宽了他们的思维［1］。（三）网络，尝试万物互联随着网络技术的发展，学生需要理解网络的基础知识并尝试实践“万物互联”的概念。通过对网络知识的学习，学生将学会如何构建网络，理解网络中数据的传输机制，并思考如何在确保安全的前提下实现设备与设备之间的智能互联。在讲授“语音控制对话机器人”这一课时，教师可以让学生展开想象：在未来社会，机器人可以成为人类的助手，通过语音指令完成各种任务。这样的情景能迅速引起学生的注意，并激发他们对于如何制作机器人的好奇心。接着，教师可以介绍基础的网络通信和语音识别技术，解释如何通过网络使设备互联，并让机器人理解人类的语音命令。学生小组可以合作思考一个语音控制对话机器人的基本工作流程，如从捕捉语音信息到转换成数据，再到执行具体的命令，并借助流程图来呈现他们的想法，以及用简化的代码来演示其工作逻辑。最后，每个小组需要展示自己的项目，诠释如何将语音控制和网络互联的概念应用于机器人设计中。网络知识的学习不仅使学生具备了应用网络技术的能力，而且还激发了学生探索物联网的兴趣，培养他们面对未来技术挑战的创新精神。实践“万物互联”的概念，不仅有助于学生构建对新兴技术的认识，还可为其未来创造性应用网络技术提供广阔舞台［2］。二、赋能真实学习，拓展培养创新能力的途径（一）动手操作，进行逻辑编码在信息科技教育中，通过自己动手操作来进行逻辑编码是培养学生创新能力的关键环节。通过参与实际编码学习，学生可以锻炼思维能力，学习问题分析、逻辑推理，并将抽象思维转化为具体操作。在教授“机器人机械手”这一课时，教师可以先介绍机器人机械手的基本构造和工作原理，让学生对机械手的功能有一个初步认识。随后，教师可以将学生分成若干个小组，让每组领取相应的模拟机械手组装套件，一起组装和调试自己的模拟机械手，感受不同零件间的互动关系以及整体协作机制。接着，每个小组需要使用图形化编程软件给机械手编程，使其能够完成指定动作，比如抓取物体、移动到指定位置等。在这一过程中，学生需要通过编程来解决实际问题，例如如何控制力度、预判运动轨迹等，而这些任务都是对逻辑思维的极佳锻炼。最后，教师可以举行一个小型演示会，让每个小组展示他们的机械手并解释编程逻辑。在展示中，学生可以相互学习、交流，共享创新想法和编程经验。动手实践是培养学生创新能力的有效方式。通过编码实践，学生能够将理论知识转化为实际技能。这不仅有助于巩固学生的理论基础，还能激发他们的探索精神和创新意识。（二）学科整合，解决具体问题教师将信息科技与数学、科学等其他学科内容结合起来，能够让学生在解决跨学科问题的同时，发展信息素养。在这样的教学模式下，学生不再是被动获取知识的对象，而是主动探索、整合不同学科之间的联系，运用信息科技来解决实际问题的实践者。在讲授“画组合图形”这节课时，教师可以先教授基本图形的属性以及它们在艺术和数学中的应用这些基础知识，激发学生对图形组合的好奇心，随后再提出一个现实生活中的问题任务，如设计一个能符合儿童游乐场主题的组合图形装饰。学生需要以小组的形式，运用数学知识理解图形的面积、周长，运用艺术知识把握颜色、形状的协调，以及运用科学知识了解材料的适用性等，进行跨学科的思考和探讨。各小组需要设计出既美观又实用的图形组合方案，然后动手在纸上画出草图，或是用计算机软件绘制更精准的设计图。在此过程中，教师应发挥指导和启发思考的作用，帮助学生在探索如何将不同图形进行有效组合的同时，考虑到设计的可行性和实用性。学科之间的融合和整合，可以帮助学生建立更为全面的知识结构，为创新思维的培养提供更宽广的空间。在解决实际问题时，学生能够综合运用跨学科知识，实现知识与技能的深度结合。（三）项目研究，挑战人工智能随着人工智能技术的快速发展，项目研究成为信息科技课程中培养学生创新能力的重要手段。通过具体的项目研究，学生能够深入了解人工智能的工作原理和应用实践，通过动手制作简单的AI项目，体验科技创新的过程。在教学“电子温度计—温度传感器”这节课时，教师可以讲授温度传感器的基本原理和电子温度计的工作机制。接着，提出项目研究目标：构建一个利用温度传感器收集数据，结合简单人工智能算法预测环境温度变化趋势的电子温度计。为了激发学生的探索精神，教师可以让学生展开小组合作，为每组分配任务，包括研究和选择合适的温度传感器，设计电路板来读取传感器数据以及通过编程来处理这些数据。此外，学生还需研究如何应用基本的人工智能算法（如线性回归或时间序列预测）来分析温度数据，从而预测接下来的温度变化。在项目实践过程中，学生需要动手构建电路、编写代码、收集温度数据，并用所学的人工智能知识来分析这些数据。最后，学生小组需要将项目的最终成果在班上进行展示和评议。项目研究能使学生在实际操作中，走近真实世界的技术问题和挑战，深化学生对解决复杂问题的全方位思考。通过设定具有挑战性的课题，学生能够在探究过程中，提出创新性的想法，逐步具备将想法转化为实际成果的能力。三、指向核心素养，丰富培养创新能力的策略（一）情境法，渗透信息意识情境法着眼于创设符合学生实际经验的学习情境，让学生在具体情境中发现问题、分析问题并解决问题。通过情境法，学生能够在虚拟的环境中培养信息意识和信息道德，发展信息筛选、处理和创新应用的能力。在教授“微博交流”这一课时，教师可以创设一个与学生生活密切相关的情境—策划一次校园环保活动，要求学生运用微博创建活动账号，通过这个平台发布活动信息、吸引同学们的关注和参与。接着，教师需要指导学生如何撰写吸引人的微博内容，包括标题的制作、信息的简练传达和标签的使用策略等。在此过程中，教师要特别强调信息安全和网络素养，讲解如何辨别和处理不实信息，提高在线交流的效率和质量。学生需要探索微博交流的不同策略，如粉丝互动、微话题创建等，制订自己的微博运营策略，发布与活动相关的内容，跟踪其传播效果。通过这个过程，学生不仅可以学会如何使用微博这一平台进行有效的沟通和信息传播，而且也可以学会如何在数字媒体空间内创新地表达自己，促进其信息意识的形成和创新能力的培养。（二）任务法，引导数字合作任务法是一种以任务完成为中心的教学方法，它要求学生围绕特定的任务进行合作学习。这种方法能够引导学生形成有效的数字合作关系，通过团队协作来解决问题，培养学生的沟通、协调和合作能力。在教授“初识图形化编程”这节课时，教师可以介绍Xding编程环境的基本操作和编程概念，让学生自由探索Xding的界面和功能。接下来，教师需要布置具体的编程任务：以小组合作的方式创造一个互动故事或游戏。学生需进行故事情节、角色设计，通过编程来实现创意。作为引导者和监督者，在学生构思和实施他们的项目时，教师要及时引导他们尝试不同的编程块，运用逻辑思维将复杂的任务细化为简单的指令，使其能在Xding中实现。通过完成特定任务的学习方式，学生在互相合作的同时，能够体验到知识的社会性和数字环境下合作的意义。任务法不仅提高了学生的学习动机和参与感，而且进一步激励他们在数字环境下进行创造性思考和协同作业。（三）实践法，践行社会责任实践法强调理论知识与实际操作的结合，借助信息科技手段来解决现实社会中的问题，从而践行社会责任。通过参与社区服务、环境监测、公益项目等实践活动，学生能够将所学的信息科技知识与社会实际需求相结合，发展自身的社会参与意识和社会责任感。在教授“智能交通—ZigBee技术”这节课时，教师可以介绍基础知识，让学生了解ZigBee技术在智能交通系统中的应用及其对社会的重要意义。接着，教师可以提出具体的项目，即设计一个基于ZigBee的简易智能交通模型。学生不仅要在理论上掌握ZigBee技术的工作原理，还要在实践中设计交通信号灯控制系统、车流量检测系统及其他与智能交通相关的创新模型。在此过程中，教师需要为学生提供必需的硬件，如ZigBee模块、传感器和控制板，鼓励学生通过实验和调试，学会如何将这些硬件应用到实际的系统中。实践法将信息科技教育与社会责任教育相结合，培养了学生的社会责任感和创新精神。通过实际操作，学生在积极参与社会实践的过程中理解和应用信息科技，为成长为具有责任感