義教信息科技教學實施 | “人工智能與智慧社會”模塊-跨學科主題活動(2)：用編碼描述秩序

“人工智能與智慧社會”模塊

跨學科主題活動(2):用編碼描述秩序

本期內容

1

課標理解

●應用編碼規則，描述現實秩序

——跨學科主題活動“用編碼描述秩序”的教學

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教學課例+同步教學資源

●真實場景驅動下“數據與編碼”模塊大單元教學實踐

——以校園安全疏散智能系統設計為例

●用編碼描述秩序

——培養計算思維的跨學科主題學習案例設計

1

課標理解

應用編碼規則，描述現實秩序

——跨學科主題活動

“用編碼描述秩序”的教學

本文以《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》為指導，深入探討跨學科主題活動“用編碼描述秩序”的教學實施路徑。首先通過闡述“用編碼描述秩序”的價值與意義，明確其在培養學生數據素養、邏輯思維及跨學科應用能力方面的重要作用，然后結合四年級學生認知特點，精心選擇融合信息科技、數學、科學、語文等學科的跨學科主題內容，并從情境創設、任務驅動、實踐探究、協作交流及評價反饋五個維度提出具體教學策略，旨在引導學生從編碼視角認識世界，理解編碼規則對社會秩序的構建作用，提升學生運用多學科知識解決實際問題的綜合能力，為信息科技課程跨學科教學提供實踐參考。

《義務教育信息科技課程標準日常修訂版(2022年版2025年修訂)》指出：我們所處的世界，不僅數據無處不在，編碼也是如此。常見的公民身份號碼就是在一套編碼規則下產生的，還有座位號、條形碼、二維碼等，都離不開編碼。本研究以“用編碼描述秩序”跨學科主題活動為例，綜合運用信息科技、數學、科學、語文等知識，讓學生體會數據與編碼在真實情境中的應用，進一步理解編碼對世界秩序的影響。

“用編碼描述秩序”的意義

1.編碼是理解世界秩序的基礎工具

編碼作為信息傳遞與存儲的基礎方式，其本質是通過預設規則將復雜事物轉化為有序的符號系統，從而實現信息的標準化與規范化。從宏觀層面看，自然界本身存在諸多“編碼”現象，如DNA的堿基對序列編碼了生物遺傳信息，四季更替、晝夜循環遵循著自然規律的“編碼”；從社會層面看，編碼更是構建秩序的核心要素，公民身份號碼、郵政編碼、交通信號燈、商品條形碼等，無不通過特定的編碼規則實現對個體、空間、行為、物品的高效管理與有序運轉。理解編碼規則，就是理解事物內在邏輯與外在秩序的連接紐帶，它幫助學生透過現象看本質，認識到看似雜亂無章的世界背后隱藏著可被認知和描述的有序結構。

2.編碼能力是信息時代核心素養的重要組成部分

在數字化浪潮席卷全球的今天，數據已成為關鍵的生產要素，而編碼則是數據產生、處理與應用的前提?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確指出，要培養學生“理解數據編碼的基本方法，認識數據在信息社會中的作用”。通過對“用編碼描述秩序”的學習，不僅能讓學生掌握編碼的基本原理和方法，更能培養其邏輯思維、抽象概括能力和系統觀念。學生在制訂編碼規則、解釋編碼作用的過程中，需要進行觀察、分析、歸納、推理，這些思維活動是提升信息素養和創新能力的重要途徑，為學生適應未來智能化社會奠定堅實的基礎。

3.編碼活動促進多學科知識的融合應用

編碼本身具有極強的跨學科屬性，它不僅是信息科技學科的核心內容，還與數學（如數字排列、邏輯運算）、科學（如分類、系統）、語文（如符號表達、規則描述）等學科緊密相連。“用編碼描述秩序”主題活動，要求學生綜合運用多學科知識解決實際問題。例如，在設計班級學生編碼時，需要運用數學中的數字組合知識確定編碼長度和位數，運用科學中的分類思想劃分信息類別，運用語文中的語言表達能力清晰闡述編碼規則。這種跨學科融合的學習方式，打破了學科壁壘，幫助學生建立知識間的聯系，培養其綜合應用知識的能力，符合當前教育改革對培養學生核心素養的要求。

4.編碼意識助力學生構建有序的認知體系

通過對“用編碼描述秩序”的學習，學生能夠逐漸形成一種“編碼思維”，即習慣于從規則、結構、關聯的角度去觀察和分析事物。這種思維方式有助于學生將零散的知識系統化、結構化，構建有序的認知體系。例如，在整理學習資料時，學生可能會借鑒編碼思想對資料進行分類編號；在規劃學習時間時，學生可能會運用編碼的邏輯對任務進行排序。這種將編碼意識內化為認知習慣的過程，不僅能提高學習效率，更能培養學生的條理性思維和規劃能力，對其終身學習和發展具有深遠的影響。

“跨學科主題”的選擇

1.主題選擇原則

①真實性與生活性原則。所選主題應來源于學生的現實生活，確保學生能夠在熟悉的情境中感受編碼的存在與作用，以激發學習興趣。例如，校園環境、學習用品、個人信息等都是學生日常接觸的事物，從中挖掘編碼主題能有效降低學習門檻。

②學科融合性原則。所選主題需能有機融合信息科技、數學、科學、語文等多學科知識，為學生提供綜合運用知識的機會。

③適齡性與挑戰性原則。針對四年級學生的認知水平和動手能力，選擇難度適中的主題，既要有一定的挑戰性以激發學生的探究欲望，又不能超出學生的能力范圍導致挫敗感。任務設計應循序漸進，從簡單到復雜，逐步提升學生的編碼應用能力。

④教育性與發展性原則。所選主題不僅要包含知識與技能目標，還應滲透情感態度與價值觀教育，如培養學生的規則意識、合作精神、創新思維等，促進學生的全面發展。

2.跨學科主題選擇實例

基于以上原則，結合四年級學生的特點，筆者選擇了以下三個遞進式的跨學科主題活動。

實例一：校園里的“編碼密碼”——認識生活中的編碼

活動目標：

①信息科技：認識常見編碼（如學號、班級號、圖書編號、校服編號）的構成，初步理解編碼的基本要素（唯一性、簡潔性、有序性）。

②數學：學習數字在編碼中的應用，如數字的順序、分組、特定含義（如年級、班級、序號）。

③語文：學習用準確的語言描述編碼的組成和意義。

④科學：學習對事物進行簡單分類，理解分類是編碼的基礎。

活動內容：

①編碼大搜索。學生分組在校園內尋找各種編碼實例（如圖書角的圖書編號、實驗室的儀器編號、班級學生的學號等），記錄編碼的形式和可能代表的含義。

②編碼解密會。各小組分享找到的編碼，共同分析討論這些編碼是如何描述事物秩序的（如學號如何唯一標識一名學生、圖書編號如何幫助快速找到圖書）。

③編碼要素提煉。引導學生總結生活中的編碼的共同特點，如都有固定的規則、能傳遞特定信息、具有唯一性等。

實例二：我的“專屬身份碼”——設計個人信息編碼

活動目標：

①信息科技：學習制訂簡單的編碼規則，嘗試用數字、字母等符號進行編碼設計。

②數學：運用數字排列組合知識，確定編碼的位數和各數位的意義；學習簡單的校驗方法（如末尾數字校驗）。

③語文：撰寫編碼規則說明，清晰表達編碼的設計思路和各部分含義。

④藝術（融合）：設計可視化的編碼展示方案（如卡片、徽章），體現編碼的獨特性。

活動內容：

①身份信息收集。引導學生思考個人有哪些獨特信息可以作為編碼設計的依據（如入學年份、班級、座位號、性別、生日等）。

②編碼規則制訂。小組合作，選擇2～3項關鍵信息，討論確定編碼規則（如編碼長度、各部分代表的含義、符號選用等）。例如，入學年份（2位）+班級（2位）+座位號（2位）+性別（1位，1代表男，2代表女）。

③個人編碼設計。根據小組制訂的規則，為自己設計一個“專屬身份碼”，并制作編碼說明卡，解釋各部分的含義。

④編碼展示與互評。舉辦“我的身份碼”展示會，學生介紹自己的編碼設計，其他學生進行評價，提出改進建議（如是否簡潔、是否唯一、是否易于理解）。

實例三：“班級物品管理系統”——綜合應用編碼解決問題

活動目標：

①信息科技：綜合運用編碼知識，設計一套完整的物品編碼方案，并嘗試用簡單的表格或圖示進行管理。

②數學：運用分類、統計知識對班級物品進行整理和編碼規劃；學習編碼的查詢與匹配方法。

③科學：學習物品的分類標準和方法，理解系統管理的重要性。

④語文：撰寫班級物品管理編碼手冊，內容包括編碼規則、使用方法等。

⑤綜合實踐：通過實際操作，體驗編碼在物品管理中的應用價值。

活動內容：

①物品盤點與分類。以班級圖書角或儲物柜為例，小組合作對物品進行盤點，并根據物品類型（如圖書、文具、工具）、用途、新舊程度等進行分類。

②編碼方案設計。針對分類后的物品，小組共同設計一套編碼方案，確保每件物品都有唯一的編碼。編碼應包含分類信息、序號等，如圖書類（T）+文學類（W）+序號（001）=TW001。

③編碼標簽制作與張貼。根據設計的編碼方案，為每件物品制作并張貼編碼標簽。

④管理系統初步構建。利用簡單的表格（如Excel或手繪表格）記錄物品編碼、名稱、數量、位置等信息，嘗試通過編碼快速查找物品。

⑤系統應用與優化。實際使用該編碼管理系統進行物品借還、盤點等操作，收集使用過程中遇到的問題，小組討論并優化編碼方案和管理方法。

教學策略

針對四年級學生思維活躍、好奇心強、動手能力逐步提升但抽象思維仍需具象支撐的特點，圍繞上述跨學科主題，筆者提出以下教學策略。

1.創設真實情境，激發學習內驅力

①生活情境導入。從學生熟悉的生活場景入手，如通過“開學時老師是如何快速找到你的座位的？”“在去圖書館借書時，管理員是如何快速找到你要的書的？”等問題，引導學生發現編碼在生活中的應用，感受編碼與秩序的密切關系，激發其探究編碼奧秘的興趣。

②問題情境驅動。設置具有挑戰性的真實問題，如“班級圖書角的書越來越多，經常找不到或放錯位置，我們如何用編碼來解決這個問題呢？”，將學習任務與實際問題解決相結合，使學生明確學習的目的和意義，變“要我學”為“我要學”。

③故事化情境滲透。通過講述“編碼的故事”（如條形碼的發明歷程、郵政編碼的作用等），或設計“編碼小偵探”等角色扮演活動，使抽象的編碼知識變得生動有趣，降低學生的認知負荷。

2.任務驅動探究，引導深度參與

①階梯式任務設計。將復雜的主題活動分解為若干個相互關聯、難度遞進的子任務，如“認識編碼—分析編碼—設計編碼—應用編碼”。每個子任務都有明確的目標和可操作的步驟，引導學生逐步深入探究。例如，在“設計個人身份碼”主題中，先完成“信息收集”子任務，再進行規則制訂，最后完成編碼設計。

②開放性任務設置。在任務設計中保留一定的開放性，鼓勵學生發揮創造力。例如，在制訂編碼規則時，不規定具體的信息項和符號，允許學生自主選擇和創造，只要能保證編碼的唯一性和合理性即可。

③探究性學習引導。鼓勵學生通過觀察、比較、實驗、討論等方式主動獲取知識。例如，在“認識生活中的編碼”活動中，引導學生對比不同編碼的異同，自主發現編碼的構成規律和作用。教師適時提供引導和幫助，而非直接給出答案。

3.強化實踐操作，促進知識內化

①動手制作與體驗。安排充足的動手操作環節，讓學生在“做中學”。例如，制作編碼標簽、繪制編碼規則示意圖、搭建簡易的物品管理表格等。通過親身體驗，學生能更直觀地理解編碼的規則和應用過程，將抽象的知識轉化為具體的技能。

②小組合作實踐。大部分活動以小組合作的形式開展，如共同搜索編碼實例、制訂編碼規則、設計管理系統等。在合作過程中，學生不僅能交流思想、相互啟發，還能學會傾聽、表達和協作，培養團隊合作精神。教師要明確小組分工，指導合作方法，確保每個學生都能參與其中。

③真實應用場景模擬。盡可能創造真實的應用場景，讓學生體驗編碼的實際價值。例如，在“班級物品管理系統”活動中，模擬圖書館的借還流程，讓學生使用自己設計的編碼進行操作，感受編碼帶來的便捷和秩序。

4.注重協作交流，構建學習共同體

①搭建交流平臺。利用課堂討論、小組展示、班級分享會等多種形式，為學生提供充分的交流機會。鼓勵學生大膽表達自己的想法、展示自己的成果，分享在學習過程中的發現和困惑。

②引導有效對話。教師要引導學生進行深度對話，不僅關注結果，更要關注思考過程。例如，在評價學生設計的編碼時，引導學生提問：“你為什么選擇這幾項信息進行編碼？”“如果出現重復編碼怎么辦？”“你的編碼規則別人容易理解嗎？”通過提問和追問，促進學生思維的碰撞和深化。

③建立互助機制。鼓勵學生之間相互幫助、相互學習，形成學習共同體。例如，在小組合作中，能力強的學生可以幫助有困難的學生；在班級分享后，學生可以借鑒他人的優點改進自己的方案。

5.實施多元評價，促進全面發展

①過程性評價與結果性評價相結合。在評價環節，不僅關注學生最終完成的編碼作品或方案，更要關注學生在整個活動過程中的參與度、探究精神、合作能力和思維發展。例如，通過觀察記錄學生在小組討論中的表現、在實踐操作中的問題解決能力、在交流分享中的表達能力等，對學生進行全面評價。

②學生自評、互評與教師評價相結合。鼓勵學生對自己的學習過程和成果進行反思和評價（自評），同時引導學生對他人的作品和表現進行客觀評價（互評），教師再結合觀察和記錄進行綜合評價。這種多元評價方式能讓學生更全面地認識自己和他人，促進自我反思和共同進步。

③評價標準明確化、可視化。制訂清晰、具體的評價標準，內容涵蓋編碼的唯一性、簡潔性、合理性、創新性，以及合作能力、表達能力等維度，并以評價表或評分標準的形式呈現給學生，讓學生明確努力方向。

本文作者：

李維明

四川省教育科學研究院

文章刊登于《中國信息技術教育》

2026年第9期

引用請注明參考文獻：

李維明.應用編碼規則，描述現實秩序——跨學科主題活動“用編碼描述秩序”的教學[J].中國信息技術教育，2026（09）：10-13.

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教學課例+同步教學資源

真實場景驅動下

“數據與編碼”模塊大單元教學實踐

——以校園安全疏散

智能系統設計為例

作者：

劉云怡 周曌 四川省成都市茶店子小學校

資源：

（1）教學論文：真實場景驅動下“數據與編碼”模塊大單元教學實踐——以校園安全疏散智能系統設計為例點擊閱讀

（2）教學設計及課件：《校園安全疏散演練中的數據與編碼》教學設計及課件點擊下載

課例介紹：學生圍繞真實的校園安全需求，經歷 “發現規則→采集數據→編碼優化” 的完整流程，在測量數據、整理表格、設計編碼、驗證方案的過程中，掌握數據收集、整理、編碼的基本方法，學會運用數字化工具解決實際問題，提升跨學科實踐能力，同時強化校園安全意識，體會數據與編碼在生活中的實用價值。

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用編碼描述秩序

——培養計算思維的

跨學科主題學習案例設計

作者：

周艷 寧夏回族自治區銀川市實驗小學

趙永濤 寧夏回族自治區教育廳教學研究室

資源：

（1）教學論文：用編碼描述秩序——培養計算思維的跨學科主題學習案例設計點擊閱讀

（2）教學設計及課件：用編碼描述秩序跨學科主題案例2.0教學設計及課件點擊下載

課例介紹：以“校園物品身份碼”為載體，設計了兩課時的跨學科主題學習活動，讓學生在“失物招領”真實情境中經歷“發現需求—設計規則—可視化遷移”的全過程，通過對比案例、填空模板等腳手架支撐抽象、分解、建模等計算思維活動，并借助三級作業和評價量規實現“教-學-評”一致，同時將生成式人工智能作為“智能伙伴”融入編碼教學，為人機協同培養計算思維提供實踐參照。

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