义教信息科技教学实施 | “人工智能与智慧社会”模块-跨学科主题活动(2)：用编码描述秩序

“人工智能与智慧社会”模块

跨学科主题活动(2):用编码描述秩序

本期内容

1

课标理解

●应用编码规则，描述现实秩序

——跨学科主题活动“用编码描述秩序”的教学

2

教学课例+同步教学资源

●真实场景驱动下“数据与编码”模块大单元教学实践

——以校园安全疏散智能系统设计为例

●用编码描述秩序

——培养计算思维的跨学科主题学习案例设计

1

课标理解

应用编码规则，描述现实秩序

——跨学科主题活动

“用编码描述秩序”的教学

本文以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为指导，深入探讨跨学科主题活动“用编码描述秩序”的教学实施路径。首先通过阐述“用编码描述秩序”的价值与意义，明确其在培养学生数据素养、逻辑思维及跨学科应用能力方面的重要作用，然后结合四年级学生认知特点，精心选择融合信息科技、数学、科学、语文等学科的跨学科主题内容，并从情境创设、任务驱动、实践探究、协作交流及评价反馈五个维度提出具体教学策略，旨在引导学生从编码视角认识世界，理解编码规则对社会秩序的构建作用，提升学生运用多学科知识解决实际问题的综合能力，为信息科技课程跨学科教学提供实践参考。

《义务教育信息科技课程标准日常修订版(2022年版2025年修订)》指出：我们所处的世界，不仅数据无处不在，编码也是如此。常见的公民身份号码就是在一套编码规则下产生的，还有座位号、条形码、二维码等，都离不开编码。本研究以“用编码描述秩序”跨学科主题活动为例，综合运用信息科技、数学、科学、语文等知识，让学生体会数据与编码在真实情境中的应用，进一步理解编码对世界秩序的影响。

“用编码描述秩序”的意义

1.编码是理解世界秩序的基础工具

编码作为信息传递与存储的基础方式，其本质是通过预设规则将复杂事物转化为有序的符号系统，从而实现信息的标准化与规范化。从宏观层面看，自然界本身存在诸多“编码”现象，如DNA的碱基对序列编码了生物遗传信息，四季更替、昼夜循环遵循着自然规律的“编码”；从社会层面看，编码更是构建秩序的核心要素，公民身份号码、邮政编码、交通信号灯、商品条形码等，无不通过特定的编码规则实现对个体、空间、行为、物品的高效管理与有序运转。理解编码规则，就是理解事物内在逻辑与外在秩序的连接纽带，它帮助学生透过现象看本质，认识到看似杂乱无章的世界背后隐藏着可被认知和描述的有序结构。

2.编码能力是信息时代核心素养的重要组成部分

在数字化浪潮席卷全球的今天，数据已成为关键的生产要素，而编码则是数据产生、处理与应用的前提。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确指出，要培养学生“理解数据编码的基本方法，认识数据在信息社会中的作用”。通过对“用编码描述秩序”的学习，不仅能让学生掌握编码的基本原理和方法，更能培养其逻辑思维、抽象概括能力和系统观念。学生在制订编码规则、解释编码作用的过程中，需要进行观察、分析、归纳、推理，这些思维活动是提升信息素养和创新能力的重要途径，为学生适应未来智能化社会奠定坚实的基础。

3.编码活动促进多学科知识的融合应用

编码本身具有极强的跨学科属性，它不仅是信息科技学科的核心内容，还与数学（如数字排列、逻辑运算）、科学（如分类、系统）、语文（如符号表达、规则描述）等学科紧密相连。“用编码描述秩序”主题活动，要求学生综合运用多学科知识解决实际问题。例如，在设计班级学生编码时，需要运用数学中的数字组合知识确定编码长度和位数，运用科学中的分类思想划分信息类别，运用语文中的语言表达能力清晰阐述编码规则。这种跨学科融合的学习方式，打破了学科壁垒，帮助学生建立知识间的联系，培养其综合应用知识的能力，符合当前教育改革对培养学生核心素养的要求。

4.编码意识助力学生构建有序的认知体系

通过对“用编码描述秩序”的学习，学生能够逐渐形成一种“编码思维”，即习惯于从规则、结构、关联的角度去观察和分析事物。这种思维方式有助于学生将零散的知识系统化、结构化，构建有序的认知体系。例如，在整理学习资料时，学生可能会借鉴编码思想对资料进行分类编号；在规划学习时间时，学生可能会运用编码的逻辑对任务进行排序。这种将编码意识内化为认知习惯的过程，不仅能提高学习效率，更能培养学生的条理性思维和规划能力，对其终身学习和发展具有深远的影响。

“跨学科主题”的选择

1.主题选择原则

①真实性与生活性原则。所选主题应来源于学生的现实生活，确保学生能够在熟悉的情境中感受编码的存在与作用，以激发学习兴趣。例如，校园环境、学习用品、个人信息等都是学生日常接触的事物，从中挖掘编码主题能有效降低学习门槛。

②学科融合性原则。所选主题需能有机融合信息科技、数学、科学、语文等多学科知识，为学生提供综合运用知识的机会。

③适龄性与挑战性原则。针对四年级学生的认知水平和动手能力，选择难度适中的主题，既要有一定的挑战性以激发学生的探究欲望，又不能超出学生的能力范围导致挫败感。任务设计应循序渐进，从简单到复杂，逐步提升学生的编码应用能力。

④教育性与发展性原则。所选主题不仅要包含知识与技能目标，还应渗透情感态度与价值观教育，如培养学生的规则意识、合作精神、创新思维等，促进学生的全面发展。

2.跨学科主题选择实例

基于以上原则，结合四年级学生的特点，笔者选择了以下三个递进式的跨学科主题活动。

实例一：校园里的“编码密码”——认识生活中的编码

活动目标：

①信息科技：认识常见编码（如学号、班级号、图书编号、校服编号）的构成，初步理解编码的基本要素（唯一性、简洁性、有序性）。

②数学：学习数字在编码中的应用，如数字的顺序、分组、特定含义（如年级、班级、序号）。

③语文：学习用准确的语言描述编码的组成和意义。

④科学：学习对事物进行简单分类，理解分类是编码的基础。

活动内容：

①编码大搜索。学生分组在校园内寻找各种编码实例（如图书角的图书编号、实验室的仪器编号、班级学生的学号等），记录编码的形式和可能代表的含义。

②编码解密会。各小组分享找到的编码，共同分析讨论这些编码是如何描述事物秩序的（如学号如何唯一标识一名学生、图书编号如何帮助快速找到图书）。

③编码要素提炼。引导学生总结生活中的编码的共同特点，如都有固定的规则、能传递特定信息、具有唯一性等。

实例二：我的“专属身份码”——设计个人信息编码

活动目标：

①信息科技：学习制订简单的编码规则，尝试用数字、字母等符号进行编码设计。

②数学：运用数字排列组合知识，确定编码的位数和各数位的意义；学习简单的校验方法（如末尾数字校验）。

③语文：撰写编码规则说明，清晰表达编码的设计思路和各部分含义。

④艺术（融合）：设计可视化的编码展示方案（如卡片、徽章），体现编码的独特性。

活动内容：

①身份信息收集。引导学生思考个人有哪些独特信息可以作为编码设计的依据（如入学年份、班级、座位号、性别、生日等）。

②编码规则制订。小组合作，选择2～3项关键信息，讨论确定编码规则（如编码长度、各部分代表的含义、符号选用等）。例如，入学年份（2位）+班级（2位）+座位号（2位）+性别（1位，1代表男，2代表女）。

③个人编码设计。根据小组制订的规则，为自己设计一个“专属身份码”，并制作编码说明卡，解释各部分的含义。

④编码展示与互评。举办“我的身份码”展示会，学生介绍自己的编码设计，其他学生进行评价，提出改进建议（如是否简洁、是否唯一、是否易于理解）。

实例三：“班级物品管理系统”——综合应用编码解决问题

活动目标：

①信息科技：综合运用编码知识，设计一套完整的物品编码方案，并尝试用简单的表格或图示进行管理。

②数学：运用分类、统计知识对班级物品进行整理和编码规划；学习编码的查询与匹配方法。

③科学：学习物品的分类标准和方法，理解系统管理的重要性。

④语文：撰写班级物品管理编码手册，内容包括编码规则、使用方法等。

⑤综合实践：通过实际操作，体验编码在物品管理中的应用价值。

活动内容：

①物品盘点与分类。以班级图书角或储物柜为例，小组合作对物品进行盘点，并根据物品类型（如图书、文具、工具）、用途、新旧程度等进行分类。

②编码方案设计。针对分类后的物品，小组共同设计一套编码方案，确保每件物品都有唯一的编码。编码应包含分类信息、序号等，如图书类（T）+文学类（W）+序号（001）=TW001。

③编码标签制作与张贴。根据设计的编码方案，为每件物品制作并张贴编码标签。

④管理系统初步构建。利用简单的表格（如Excel或手绘表格）记录物品编码、名称、数量、位置等信息，尝试通过编码快速查找物品。

⑤系统应用与优化。实际使用该编码管理系统进行物品借还、盘点等操作，收集使用过程中遇到的问题，小组讨论并优化编码方案和管理方法。

教学策略

针对四年级学生思维活跃、好奇心强、动手能力逐步提升但抽象思维仍需具象支撑的特点，围绕上述跨学科主题，笔者提出以下教学策略。

1.创设真实情境，激发学习内驱力

①生活情境导入。从学生熟悉的生活场景入手，如通过“开学时老师是如何快速找到你的座位的？”“在去图书馆借书时，管理员是如何快速找到你要的书的？”等问题，引导学生发现编码在生活中的应用，感受编码与秩序的密切关系，激发其探究编码奥秘的兴趣。

②问题情境驱动。设置具有挑战性的真实问题，如“班级图书角的书越来越多，经常找不到或放错位置，我们如何用编码来解决这个问题呢？”，将学习任务与实际问题解决相结合，使学生明确学习的目的和意义，变“要我学”为“我要学”。

③故事化情境渗透。通过讲述“编码的故事”（如条形码的发明历程、邮政编码的作用等），或设计“编码小侦探”等角色扮演活动，使抽象的编码知识变得生动有趣，降低学生的认知负荷。

2.任务驱动探究，引导深度参与

①阶梯式任务设计。将复杂的主题活动分解为若干个相互关联、难度递进的子任务，如“认识编码—分析编码—设计编码—应用编码”。每个子任务都有明确的目标和可操作的步骤，引导学生逐步深入探究。例如，在“设计个人身份码”主题中，先完成“信息收集”子任务，再进行规则制订，最后完成编码设计。

②开放性任务设置。在任务设计中保留一定的开放性，鼓励学生发挥创造力。例如，在制订编码规则时，不规定具体的信息项和符号，允许学生自主选择和创造，只要能保证编码的唯一性和合理性即可。

③探究性学习引导。鼓励学生通过观察、比较、实验、讨论等方式主动获取知识。例如，在“认识生活中的编码”活动中，引导学生对比不同编码的异同，自主发现编码的构成规律和作用。教师适时提供引导和帮助，而非直接给出答案。

3.强化实践操作，促进知识内化

①动手制作与体验。安排充足的动手操作环节，让学生在“做中学”。例如，制作编码标签、绘制编码规则示意图、搭建简易的物品管理表格等。通过亲身体验，学生能更直观地理解编码的规则和应用过程，将抽象的知识转化为具体的技能。

②小组合作实践。大部分活动以小组合作的形式开展，如共同搜索编码实例、制订编码规则、设计管理系统等。在合作过程中，学生不仅能交流思想、相互启发，还能学会倾听、表达和协作，培养团队合作精神。教师要明确小组分工，指导合作方法，确保每个学生都能参与其中。

③真实应用场景模拟。尽可能创造真实的应用场景，让学生体验编码的实际价值。例如，在“班级物品管理系统”活动中，模拟图书馆的借还流程，让学生使用自己设计的编码进行操作，感受编码带来的便捷和秩序。

4.注重协作交流，构建学习共同体

①搭建交流平台。利用课堂讨论、小组展示、班级分享会等多种形式，为学生提供充分的交流机会。鼓励学生大胆表达自己的想法、展示自己的成果，分享在学习过程中的发现和困惑。

②引导有效对话。教师要引导学生进行深度对话，不仅关注结果，更要关注思考过程。例如，在评价学生设计的编码时，引导学生提问：“你为什么选择这几项信息进行编码？”“如果出现重复编码怎么办？”“你的编码规则别人容易理解吗？”通过提问和追问，促进学生思维的碰撞和深化。

③建立互助机制。鼓励学生之间相互帮助、相互学习，形成学习共同体。例如，在小组合作中，能力强的学生可以帮助有困难的学生；在班级分享后，学生可以借鉴他人的优点改进自己的方案。

5.实施多元评价，促进全面发展

①过程性评价与结果性评价相结合。在评价环节，不仅关注学生最终完成的编码作品或方案，更要关注学生在整个活动过程中的参与度、探究精神、合作能力和思维发展。例如，通过观察记录学生在小组讨论中的表现、在实践操作中的问题解决能力、在交流分享中的表达能力等，对学生进行全面评价。

②学生自评、互评与教师评价相结合。鼓励学生对自己的学习过程和成果进行反思和评价（自评），同时引导学生对他人的作品和表现进行客观评价（互评），教师再结合观察和记录进行综合评价。这种多元评价方式能让学生更全面地认识自己和他人，促进自我反思和共同进步。

③评价标准明确化、可视化。制订清晰、具体的评价标准，内容涵盖编码的唯一性、简洁性、合理性、创新性，以及合作能力、表达能力等维度，并以评价表或评分标准的形式呈现给学生，让学生明确努力方向。

本文作者：

李维明

四川省教育科学研究院

文章刊登于《中国信息技术教育》

2026年第9期

引用请注明参考文献：

李维明.应用编码规则，描述现实秩序——跨学科主题活动“用编码描述秩序”的教学[J].中国信息技术教育，2026（09）：10-13.

2

教学课例+同步教学资源

真实场景驱动下

“数据与编码”模块大单元教学实践

——以校园安全疏散

智能系统设计为例

作者：

刘云怡 周曌 四川省成都市茶店子小学校

资源：

（1）教学论文：真实场景驱动下“数据与编码”模块大单元教学实践——以校园安全疏散智能系统设计为例点击阅读

（2）教学设计及课件：《校园安全疏散演练中的数据与编码》教学设计及课件点击下载

课例介绍：学生围绕真实的校园安全需求，经历 “发现规则→采集数据→编码优化” 的完整流程，在测量数据、整理表格、设计编码、验证方案的过程中，掌握数据收集、整理、编码的基本方法，学会运用数字化工具解决实际问题，提升跨学科实践能力，同时强化校园安全意识，体会数据与编码在生活中的实用价值。

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用编码描述秩序

——培养计算思维的

跨学科主题学习案例设计

作者：

周艳 宁夏回族自治区银川市实验小学

赵永涛 宁夏回族自治区教育厅教学研究室

资源：

（1）教学论文：用编码描述秩序——培养计算思维的跨学科主题学习案例设计点击阅读

（2）教学设计及课件：用编码描述秩序跨学科主题案例2.0教学设计及课件点击下载

课例介绍：以“校园物品身份码”为载体，设计了两课时的跨学科主题学习活动，让学生在“失物招领”真实情境中经历“发现需求—设计规则—可视化迁移”的全过程，通过对比案例、填空模板等脚手架支撑抽象、分解、建模等计算思维活动，并借助三级作业和评价量规实现“教-学-评”一致，同时将生成式人工智能作为“智能伙伴”融入编码教学，为人机协同培养计算思维提供实践参照。

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