把握學科本質，理清概念脈絡

朱林強

人類在認識和發展的過程中，把一些感知到的事物的共同特點，從感性認識上升到理性認識，抽象出事物的本質屬性，從而形成了一系列的概念。概念是一門課程基礎知識的重要組成部分，信息科技課程作為相對比較年輕的課程，涉及的概念有的有明確的定義，有的只是一個形象的詞語，有的還是比較模糊的說明，沒有準確的定義。每一個概念都是課程的重要組成部分，都為學生提高學科素養提供重要的基礎知識和理論體系，因此，概念教學要體現概念的定義和特征，通過列舉學生生活學習中的范例幫助學生加深對概念的理解，舉一反三，引導學生解決實際問題。

● 學科概念的本質

概念隨著人類社會歷史和人類認識的發展而變化。信息科技學科教材中出現的概念很多，但細細分析和理解，真正給出明確定義的卻很少，歸納一下信息科技教材中的概念主要有以下幾種表現形式。

1.有明確的定義

嚴格意義上說概念都要有明確的定義。例如，“算法”概念在教材中的定義為：解決問題的具體方法和步驟。用算法的定義可以解釋生活中許多解決問題的方法和途徑。內涵是用順序、選擇和重復等方法來處理問題。外延是在具體用語言、流程圖、偽代碼等描述時要增加一些非常嚴格的條件限制，如每條規則都是確定的、可行的，不能有二義性等。在用計算機解決實際問題的過程中，“算法”概念的列舉在運用具體的語言設計環境中能得到很好的體現，內涵和外延在程序調試過程中能夠一一得以驗證和實現。

2.以詞語形式出現

信息科技教材中出現最多的是以名詞為主的“概念”，而且整個課程中不同學段的教材內出現時都沒有具體的定義，大都是以比較抽象化、判斷化或功能化的名詞作為概念出現。例如，計算機網絡、路由器等用抽象化來定義;局域網、廣域網等用判斷化來定義;交換機、聲卡等設備都是用功能和用途來定義的。顯然，作為概念，這些詞語都沒有明確的定義，但通過一系列的說明和實物展示，學生都能很快理解。所以，在教學設計或教學過程中，教師都必須強調并解釋清楚。

3.沒有明確的定義

信息科技教材都是圍繞信息、信息技術和對信息的處理等內容展開教學的，但信息概念至今沒有確切的定義，一般從分類、用途、媒體等多方面對其進行定義，但都沒有真正抽象出信息這個對象的本質，類似這樣的概念，教學中只能意會，不能言傳。

● 概念教學中的誤區

在信息科技學科教學中，對概念的教學應該精準無誤，但有時教師自身對概念的理解有差異，從而導致在教學過程中出現誤區。

1.“信息壓縮”概念教學誤區

上海市高中信息科技（華師大版高中信息科技第一冊試用本）有關信息壓縮概念的教學存在誤區。從字面上理解是非常容易的，信息壓縮就是在不損失有用信息的前提下，按照一定的編碼規則對數據進行重新組織，形成去冗余數據后的新數據。信息壓縮有無損壓縮和有損壓縮，無損壓縮由專用軟件完成，如用WinRAR、WinZip等壓縮軟件形成壓縮包，使用時必須用這些壓縮軟件還原，恢復到原來的數據后再使用，可以應用于對所有數據的壓縮。

有損壓縮是相對于無損壓縮而言的，它被廣泛應用于動畫、圖像和聲音文件的處理，在壓縮過程中會損失一定的信息，但對圖像和聲音的影響相對比較小。教師在教學時對這個概念的解釋一般沒有問題，但具體用什么軟件來實現有損壓縮呢？教材上列舉了用格式轉換來實現信息的壓縮，即把一種數據類型轉換成另外一種數據類型，格式轉換是對媒體的另外一種處理方式，和信息壓縮完全是兩個概念，不能混為一談。例如，一張大小為5.46MB的照片，用360壓縮軟件壓縮以后是5.25MB，但用Windows系統自帶的畫圖軟件經過格式轉化后只有幾MB甚至幾KB容量，顯然兩者是有本質的區別的。

2.“信息編碼”概念教學誤區

對概念的理解和應用要有課程意識，不同的場合對概念的引用是有局限性的，而且也要有局限性思想。例如，“信息編碼”這個概念，教材上對信息編碼的解釋是：編碼是對原始信息符號按一定的規則所進行的變換。盡管省略了“信息”兩個字，但還是能揣摩教材對概念定義的意圖，接著用學籍號、身份證號碼、車牌號等說明信息編碼的主要目的，這個概念其實是一個泛指的大概念，可以根據記憶的便利進行處理。而編碼后的信息在計算機內部是以二進制方式存儲的，所以如果要讓計算機來處理這些信息，就要進行重新編碼，要讓計算機能夠接受由一系列0和1組成的編碼，如字形碼等，都是有固定的國際或國內標準的。因此，在教學中可以不區分細解，但作為教師應該關注這些概念外延的區別。

● 概念教學的策略

概念是學科知識體系的重要組成部分。近幾年來，上海市開展概念教學研究，各區圍繞教研主題開設了許多教學公開課，并組織匯報交流，取得了一定的成效。廣大教師能圍繞概念這個核心展開教學研究，構建概念情境，將概念教學與學生生活實際相結合，追尋概念出處并以故事案例形式來幫助學生理解概念，挖掘概念的內涵和外延。

1.理解概念的本質

對概念的定義有一定的規則和結構，有內涵和外延，每個概念都有問題背景，如信息處理的主要工具——計算機，它曾經被命名為電腦、微機等，體現了時代的特征。所以對于一些相對比較抽象、變換的概念，在教學中教師可以創設一些情境，或故事，或實例，或相仿的內容進行遷移，引導學生概括其中的關鍵詞，尋找概念隱喻的文字，分清主要屬性和非主要屬性，再一起組織歸納，產生準確的概念定義，切記不要讓學生死記硬背。

2.理解概念的特征

概念有了定義，光記憶不行，還必須理解它的內涵和外延。信息科技學科知識更新速度快，概念內涵不斷發生變化，有些概念的界定本來就不是很清晰，有的或開始模糊，如教材中關于計算機的五大邏輯部件的說明，以往教材上有對應的輸入設備和輸出設備器件，如鍵盤是輸入設備，顯示器是輸出設備，但隨著觸摸屏的出現，兩者之間的界限就比較模糊，觸摸式計算機的屏幕既有輸入信息的功能，也具有輸出顯示的功能，所以分類和歸納時要做到科學合理。

3.理清概念間的聯系

概念本身可以分門別類，概念有前概念和后概念。例如，高中教材把計算機系統分成了三個部分，即馮·諾依曼思想，計算機結構和指令、程序、軟件。初中教材把計算機系統分為硬件系統和軟件系統，那是否矛盾呢？當然不矛盾，因為教材編寫者考慮到了初中生和高中生的認識角度和層次不同，概念只是從不同的視角來描述的，所以并不矛盾。

4.學會概念的應用

學生理解了一個概念，但具體怎么用還有個轉變過程，因此，概念教學可以通過實例（也可以是反面的）加以形象化。例如，教學IP地址內容時，以網絡規模的大小來區分IP地址，為IP地址分類，避免資源的浪費，用類比的方法講授信息編碼的意圖，如學生的學籍號、公民的身份證號碼等。教師教學時，要注重概念所隱含的學科素養，如網絡部分教學主要關注的是信息安全和對社會責任感意識。

● 概念教學案例分析

對于理論性比較強的知識概念，教師一般都采用講解方式進行教學，從而使學生被動地接受學習。那么，如何從概念教學設計角度開展教學活動，使相對比較理論化的基礎知識吸引學生學習呢？這就要求教師在教學設計時要從學生的興趣和主動學習的角度考慮。以華東師范大學出版社出版的上海市高中信息科技（2017年版）（第一冊）（試驗本）第一章中的《信息編碼》（1.2.2）內容為例，信息編碼概念從字面上比較容易理解，但要真正理解還要通過實例加以詮釋。因此，結合教材編排的內容，教師可從重點（知識）剖析和實踐（示例）操作兩個方面設計基礎知識點的學習，從作業（回顧）設計和評價（鞏固）設計兩個方面來加深對基礎知識學習的落實，除了抓住這兩條主線展開教學設計外，還可利用教材中配有的交流討論和知識鏈接，幫助學生拓展學習內容。

教師要在理解課程標準和教學基本要求的基礎上，全面了解教材內容編排，從課時、單元、章節乃至整個教材出發設計課時教學內容，嘗試從教學目標、學習活動、作業設計和評價四個方面設計教學環節。例如，華中師范大學第三附屬中學的信息科技備課組對信息編碼教學內容的設計就值得借鑒：預先有10節微課供學生預習和復習使用，教師在課前通過微信了解了學生的學習情況，課堂教學過程中設計了五個活動完成知識目標的學習，最后通過在線測試及時鞏固學習內容。實踐操作環節設計了認識ASCII碼、認識漢字內碼、我來“造”字、比較矢量圖和位圖的區別、我來畫圖五個活動。每個活動又設計了若干個實踐操作示例。其中，認識ASCII碼的示例操作是，打開記事本（或文本文檔），按住Alt鍵，輸入數字65后放開Alt鍵，觀察屏幕上出現的內容，再分別輸入ALT+66、67、97、49又會出現什么呢？對照教材附件的ASCII碼表，引導學生觀察對應字符的二進制編碼，并通過計算把它們轉換成十進制數進行反向推理，要想在屏幕上顯示字母“E”，請問輸入什么值呢？顯示“e”又輸入多少呢？通過這樣的實踐示例，學生學習信息編碼知識的過程變得非常有趣，對ASCII碼表的意義和功能也有了更好的理解。

因此，教師要講清楚一個概念必須理論聯系實際。理論知識是由課程提供的，通過教材得以實現，所以，教師必須把握學科本質，深入挖掘教材，才能落實學科素養，使學生能夠真正學以致用。