普通高中信息技術學科教學中核心素養(yǎng)的培育

李維明

摘要：正在修訂的普通高中信息技術課程標準明晰了包括“信息意識”“計算思維”“數(shù)字化學習與創(chuàng)新”及“信息社會責任”等4個核心內(nèi)容的信息技術學科的核心素養(yǎng)。如何正確地理解學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵并在教學實施過程中落實核心素養(yǎng)的培育，實現(xiàn)信息素養(yǎng)的提升，該文提出了強化信息意識，提高信息敏感力及甄別力；啟迪計算思維，增強自動化形式化模塊化系統(tǒng)化處理能力；感受數(shù)字化特色，培養(yǎng)數(shù)字化學習及創(chuàng)新能力、強調(diào)信息社會擔當，賦予信息社會責任等可行的思路及實現(xiàn)的途徑，并通過具體實例的分析，說明了核心素養(yǎng)的培育是有徑可循的，是可以采用適當?shù)慕虒W方法、選取生動的學習素材、調(diào)動學生的主觀努力來實現(xiàn)的。

關鍵詞：普通高中；信息技術；核心素養(yǎng)；教學思路；培育途徑

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

正在修訂的普通高中信息技術課程標準明晰了信息技術學科核心素養(yǎng)包括“信息意識”“計算思維”“數(shù)字化學習與創(chuàng)新”及“信息社會責任”等4個核心內(nèi)容，其中“信息意識”是指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力；“計算思維”是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動；“數(shù)字化學習與創(chuàng)新”是指個體通過評估并選用常見的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學習過程與學習資源，創(chuàng)造性地解決問題，從而完成學習任務，形成創(chuàng)新作品的能力；“信息社會責任”是指信息社會中的個體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應盡的責任。

信息技術學科核心素養(yǎng)是學生在接受信息技術教育過程中逐步形成的信息技術基本知識、關鍵能力和方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的綜合表現(xiàn)，在教學中一定要充分理解學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，抓住其具體表現(xiàn)，強化信息意識、啟迪計算思維、培養(yǎng)數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力、賦予社會責任。

一、信息意識的強化

在信息社會，生長在信息社會的原著民從小耳濡目染，信息意識的啟蒙從小學甚至幼兒園就開始了，信息意識逐漸萌發(fā)，但只是感知階段。通過義務教育階段信息技術課程的學習，達到了“在日常生活中，按照一定的需求主動獲取信息；能夠區(qū)分載體和信息；針對簡單的信息問題，能想到對信息來源的可靠性、信息內(nèi)容的真?zhèn)涡院托畔⒈磉_的目的性進行判斷”的水平，雖對信息有一定的敏感程度，但對信息基本概念及價值的判斷力尚缺明確認識。

通過高中必修課程的學習，要達到“針對特定的信息問題，自覺、主動比較不同的信息源，確定合適的信息獲取策略；根據(jù)不同受眾特征，能選擇恰當?shù)姆绞竭M行有效交流；依據(jù)特定任務需求，甄別不同信息獲取方法的優(yōu)劣，并能利用適當途徑甄別信息；在日常生活中，根據(jù)實際解決問題的需要，恰當選擇信息工具，具備信息安全意識；主動關注信息技術工具發(fā)展中的新動向和新趨勢，有意識地使用新技術處理信息。”顯然，高中階段對“甄別信源”的要求更加強調(diào)“主動”，對獲取信息的方法要求更加“恰當”，信息意識水平要求更高。

在教學中，可通過創(chuàng)設生動的教學情景，提供適當?shù)捻椖浚脤W生于與生活經(jīng)驗相關的場景，主動運用信息技術手段，恰當?shù)赝瓿煽尚械娜蝿眨瑥亩鴱娀畔⒁庾R，實現(xiàn)教學目標。

項目：分析下列案例，談談遇到這種情況，如何處置才能防止被騙。

案例：去年10月，永康的胡女士和同事準備去北京，訂好機票的第二天上午，胡女士接到短信說航班取消，改簽需20元改簽費，航空公司賠償200元誤機費。按照“客服”提示，胡女士在ATM機上輸入所謂代碼，結果卡內(nèi)錢被轉走。

分析：胡女士信息意識弱，在沒有甄別信息的真?zhèn)蔚那闆r下，輕信“客服”提示到ATM機上轉了錢，導致個人信息泄露，造成損失。

處置：遇到此類情況，要有防范意識，不能著急轉錢。首先要主動甄別信息的真?zhèn)危x擇適當?shù)姆绞剑绱螂娫捇蛏暇W(wǎng)查詢航空公司或熟悉的機票代辦點，求證實航班是否取消，然后再做決定。即便航班取消為真，也不能完全按照“客服”提示轉錢，也要注意保護個人信息不至于外泄。

二、計算思維的啟迪

本次課標修訂過程中，最為引人注目的成果就是在信息技術學科核心素養(yǎng)中引入了“計算思維”這一核心內(nèi)容，并為此做出了明確的界定：“計算思維”是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。其具體表現(xiàn)為：解決問題過程中的“形式化”“模型化”“自動化”和“系統(tǒng)化”。

“計算思維”這個概念自周以真教授提出以來，深得各國計算機教育專家認同。陳國良院士推動“計算思維”進入了國內(nèi)高校課堂，而在中小學，盡管信息技術課是從“計算機編程”教學脫胎而來，但如今的教師仍普遍對“計算思維”的概念還處于初步接觸與了解的階段，還談不上深入理解及用于教學。鑒于此，在認真學習相關理論，深刻理解“計算思維”的內(nèi)涵，抓住“計算思維”的表現(xiàn)形式，切入教學不實為可行之道。

例：“中國古代數(shù)學家張丘建在他的《算經(jīng)》中提出了他的著名的“百錢百雞問題”：雞翁一，值錢五；雞母一，值錢三；雞雛三，值錢一；百錢買百雞，翁、母、雛各幾何”？

這個問題的解決思路是：首先提取問題的基本特征，進行抽象處理。

設雞翁為x只，雞母為y只，雞雛為z只，得到數(shù)學式：x+y+z=100和5x+3y+100/3=100，這就把問題抽象為數(shù)學模型了；

然后，設定邊界條件（雞翁x<=100/5=20，雞母y<=100/3設為33，雞雛z<=100，設為99），用流程圖的方式進行形式化表述，如右圖所示。

在此基礎上使用“枚舉”算法，用計算機語言編程運行，就可解決問題。

這個題目，符合“針對給定的任務進行需求分析，明確需要解決的關鍵問題；能提取問題的基本特征，進行抽象處理，并用形式化的方法表述問題；運用基本算法設計問題解決方案，能使用編程語言或其他數(shù)字化工具實現(xiàn)這一方案”的基本要求，達到了核心素養(yǎng)培育水平1的層次。

如果需要提升學生的核心素養(yǎng)水平，“針對較為復雜的任務，能運用形式化方法描述問題，并采用模塊化和系統(tǒng)化方法設計解決問題的方案。”那么以下這個項目活動對啟迪學生思維就更為有效。

項目：“四色定理”的證明。

錢學森說，早在100多年前，數(shù)學家就發(fā)明了一個猜想，這個猜想就是所謂“四色定理”，說畫地圖，不管多么復雜的地圖，只要四種顏色就夠了，三種顏色不夠，五種又太多了，四種正合適。在以前，數(shù)學家要證明這個定理碰到很多困難，因為一步一步推理需要做的事太冗長了，以至于一個數(shù)學家一生也做不完。所以，這個猜想只能夠說可能是對的，但是沒有得到證明。一直到1976年，美國兩位數(shù)學家才用電子計算機完成了這個定理的證明，這是用電子計算機費了1200個小時，做了200億個邏輯判斷，才完成的。有人估計過，要是沒有電子計算機，用人工算要用30萬人年，也就是一個人要搞30萬年。

要求：根據(jù)以上敘述，完成以下步驟：

觀察地圖，并試著用不同顏色著色，研究使用幾種顏色能區(qū)分不同的區(qū)域，從而了解“四色定理”是一個什么樣的問題；

查閱資料，了解以往人們都用了什么方法去證明“四色定理”，找到解決問題的思路；

（1）設計用計算機證明“四色定理”的方案，并用形式化的方式表述；

（2）要實現(xiàn)你的方案，分別估算人工操作及使用計算機證明“四色定理”需要花費的時間；

（3）寫出你的項目研究報告，并與同學分享。

這就是運用計算機科學領域的思想方法，對給定的任務進行需求分析，提取問題的基本特征，進行抽象處理，并用“形式化”的方法表述問題，運用基本算法設計方案，最后編程解決問題的實踐案例。這樣的解決問題的思路，讓學生不斷實踐并不斷強化，會逐步形成穩(wěn)定的思維方式，啟迪“計算思維”并使之遷移到其它課程的學習方面乃至生活學習的方方面面，使其終身受益。

三、數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在數(shù)字化學習環(huán)境的創(chuàng)設、數(shù)學化學習資源的收集與管理及數(shù)學化學習資源應用與創(chuàng)新等幾個方面。簡單來說就是對數(shù)字化的工具及資源會選、會用。即“在學習過程中，能夠評估常用的數(shù)字化工具與資源，根據(jù)需要合理選擇；針對特定的學習任務，運用一定的數(shù)字化學習策略管理學習過程與資源，完成任務，創(chuàng)作作品；在網(wǎng)絡學習空間中開展協(xié)作學習，建構知識。”簡言之就是“會選、會用”，也就是對數(shù)字化設施、設備及、軟件、網(wǎng)絡及資源能根據(jù)需求選擇與應用。基于數(shù)字化的學習的主要步驟為：確定學習目標、選擇工具、選擇資源、展開學習。

例：使用“幾何畫板”解決立體幾何問題：

（1）確定立體幾何學習的具體問題；

（2）選擇“幾何畫板”軟件或網(wǎng)絡學習平臺；

（3）使用該學習軟件或學習平臺的工具及資源解決實際問題；

（4）與同學或網(wǎng)友交流學習心得，分享學習資源；

（5）研究該軟件或平臺的拓展應用，如能否用于3D設計等，關注幾何學習的其它軟件。

這部分內(nèi)容學生們在義務教育階段多有接觸，但對高中學生來說，應該較為深層次地理解數(shù)字化、數(shù)字化學習及數(shù)字工具的功能與優(yōu)勢，知道如何為自己的學習選擇適合的數(shù)字化工具和學習資源，創(chuàng)設學習環(huán)境。這需要對數(shù)字化的硬件、軟件、網(wǎng)絡資源等綜合地了解。由于有數(shù)字化環(huán)境的支撐，學習的時間范圍擴大，自主選擇的成份增強，學習的效率大大提升。在此基礎上，拓展應用領域，強化綜合應用，激發(fā)數(shù)字化創(chuàng)新熱情，發(fā)展創(chuàng)新能力。

四、社會責任的賦予

在義務教育階段，要求學生“認識信息技術發(fā)展對社會進步和人們生活質(zhì)量帶來的影響；在信息技術應用過程中，認識信息技術可能引發(fā)的一些潛在問題；在信息活動過程中，能采用簡單的策略和方法保護個人信息，安全使用信息技術設備；遵守基本的信息法律法規(guī)，按照社會公認的信息倫理道德規(guī)范開展信息活動。”到了高中，學生逐步走向成年，被賦予其更多的責任與擔當：“在信息活動中，具有信息安全意識，尊重和保護個人及他人的隱私；采用簡單的技術手段，保護數(shù)據(jù)、信息以及信息設備的安全；認識人類信息活動需要信息法律法規(guī)的管理與調(diào)節(jié)，能自覺遵守信息法律法規(guī)、信息倫理道德規(guī)范；正確認識現(xiàn)實社會身份、虛擬社會身份之間的關系，合理使用虛擬社會身份開展信息活動；在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，積極、主動融人到信息社會中。”

簡言之，最根本的是要讓學生認識到自己是現(xiàn)實社會和網(wǎng)絡虛擬世界中的一個“人”，應當遵守法律法規(guī)、社會公德及倫理道德規(guī)范，同時要用技術手段保護網(wǎng)絡數(shù)據(jù)安全，維護自身合法權益。

案例材料：2013年8月19日，“秦火火”在沈陽被北京警方抓獲。警方查明：2010年3月以來“秦火火”伙同他人，通過微博、貼吧、論壇等網(wǎng)絡平臺，組織策劃并制造傳播謠言、蓄意炒作網(wǎng)絡事件、惡意詆毀公眾人物，以此達到謀取私利目的。

閱讀案例材料，同時通過網(wǎng)絡查閱相關資料，思考下列問題：

（1）“秦火火”在現(xiàn)實中是一個什么樣的人？在網(wǎng)絡上扮演了什么樣的角色？

（2）“秦火火”的主要罪行有哪些，我們應該從“秦火火”案中吸取什么教訓？

（3）在網(wǎng)絡這個虛擬世界里我們應該怎樣用法規(guī)、道德準則約束自己的言行，做一個信息時代合格的公民？

信息技術學科的核心素養(yǎng)雖然由4個方面要的要素組成，但這些要素并不是孤立的，他們之間有緊密的聯(lián)系，反映在學生身上也必然是綜合的表現(xiàn)。所以在教學中也應該通過梳理的學科大概念：數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)和信息社會，提供綜合的研究項目，促進學生信息素養(yǎng)的整體發(fā)展。

例如，項目活動：導航軟件使用與研究。

（1）選擇一種常用的導航軟件，下載、安裝并使用；

（2）選擇不同的目的地，規(guī)劃最適合的出行路線；

（3）了解導航軟件工作原理，解釋實時路況實現(xiàn)的方法；

（4）分析歷史數(shù)據(jù)推測使用者生活、工作相關信息，并由此提出使用建議；

（5）寫出你的項目研究報告，并與同學分享。

該項目涉及信息技術學科核心素養(yǎng)的幾個方面：

采用（信息意識），會用（數(shù)字化學習能力），用好（計算思維）；數(shù)據(jù)分析（數(shù)字化創(chuàng)新能力）；提出建議（信息社會責任）。在指導學生時，如果能有意識地幫助學生厘清“數(shù)據(jù)、算法、系統(tǒng)、社會”的線索，整體一盤棋，全面考慮，就會取得更好的教學效果。

黨的“十八大”提出了“立德樹人”的教育總方針，教育部也發(fā)布了《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果，基于信息技術學科核心素養(yǎng)的教學，必然要圍繞“立德樹人”總方針，為發(fā)展學生核心素養(yǎng)整體目標服務。因此，在普通高中的信息技術教學中，還應充分發(fā)揮信息技術的支撐作用，與各學科教學融合發(fā)展，全面提升學生素養(yǎng)。