數字化實踐，讓技術學習深度發生

許憬

對信息技術這門學科的基本概念的確立，我們多依賴于定義和約定俗成，缺少廣泛的經驗積累作為基礎。我們認為，任何沒有經過實證的猜測，或者是依據諸多表象材料得出的結論和規律都是不可靠的。信息技術也是一門科學，它不僅是用來操作、驗證的，技術的學習也須建立在精細觀察和大量實驗事實之上，信息技術的一般規律也建議大家多用經驗觀察數據和實驗研究的手段來揭示。一種基于實證、基于數據的技術學習新模式由此誕生。

何謂數字化技術實踐

所謂信息技術環境下的數字化技術實踐，不是常規概念上的應用計算機進行的學習，而是把計算機學科概念作為學習對象，并建立在計算機環境下的，對屏幕數據的觀察、搜集、記錄、比對、判斷、選擇、概括等思維基礎上的高階學習……數字化實踐主張從直接經驗入手，采用程式化、操作化和定量分析的手段，使技術的研究達到精確化的水平。

數字化技術實踐的操作流程

信息技術環境下的數字化技術實踐是一個完整的系統，它由六個基本環節構成。

1.問題分析

數字化實踐的重點是找準核心問題，這個核心問題可能是影響學生認知的操作細節處、理解疑難點、知識建構點、經驗斷裂帶、思維生發點等。問題分析包括了對教材、對學科、對學情的分析，是對它們充分了解基礎上的學習預測、目標定位和核心問題指向。

例如，初高中信息技術教材對文件壓縮的操作方法有詳細的介紹，但對壓縮的本質與效果比較很少筆墨觸及。教材指出，“壓縮一般可改變文件的大小”。這句話就是一個極好的數字化實踐延展點：一般指什么？壓縮率的高低跟什么相關？壓縮后文件大小是否有量化的數據比較？有沒有特殊情況？所以我們可以選定“壓縮后，不同文件大小會發生怎樣的變化”作為實驗的研究項目。

2.實驗設計

數字化實驗的關鍵是設計一份操作可行的實驗方案，這是核心問題導引下的實驗設計，實驗設計要符合四大原則：有核心問題、有變量控制、有數據參與、有思維含量。設計實驗方案時要選擇好因變量與自變量，要掌控好自變量的參數變化，剔除好非核心干擾因素。實驗方案的設計主體可以是教師，甚至也可以是學生自行提出。

例如，浙江教育出版社小學信息技術《網頁下載》一課很容易混淆“保存網頁”與“收藏網址”的概念。“收藏網址”只是提供了網頁所鏈接的網址，“保存網頁”則提供了真實存在的一個本地文件（注意是文件），在有網狀態下“收藏網址”與“保存網頁”使用結果幾乎無法甄別。所以，我們創設了有網和無網的環境，在信息技術虛擬的情境里設計了一個網頁訪問的實驗，從而理解兩者的區別。

3.環境搭建與學單設計

（1）環境搭建

數字化實踐要搭建一個可視化、可探究的技術環境，更要提供一組結構化的實驗材料。所謂材料的結構化，就是把搜集積累起來的信息資源加以歸納、整理和重組，使之核心化、意義化，以利于指向學科的概念；使之條理化、序列化，以利于學習的推進；使之活動化、可操作化，以利于學科的認知；建構資源之間的鏈接聯系使之網絡化，能引發高階思維。材料的結構會影響經驗的習得和問題的解決，所以，材料準備一定要符合學科概念的結構、學生的認知規律，并與學單設計同步。

例如，《壓縮實驗》中教師為學生提供了一些典型性的實驗材料：純文本文件、照片文件、音頻文件、程序文件、Word文檔、圖案文件。六種文件包含了平時常用文件類型，又囊括了壓縮率偏低、偏高甚至不縮反大等各種情況，有利于形成強烈的數據對比，達到預期的實驗效果。此案例中材料的選擇體現了施教者的獨具匠心，具有通識性和典型性。

（2）學單設計

學單是學習的主線索，學單可以為信息技術“教與學”提供有效的資源方法、學情分析、進程引領、作業練習等支持。在數字化實踐中學單是實驗的外在呈現，學單的形式有純文本、導圖式、表格式、圖文混合式等，但學單的選擇一定要有利于實驗記錄、數據比對。

在數字化學習中表格是最佳的呈現方式，例如，《探尋鯨的奧秘》關于搜索引挈的關鍵詞查找實驗遞次設計了兩份表格式實驗單（如表1、表2）。表格設計不同，往往得出的結論也會不同。第一份學單旨在通過相同關鍵詞下不同搜索引挈的結果比較，了解不同的搜索引挈工作效率差異；第二份學單旨在通過相同搜索引挈下不同關鍵詞的選擇比較，理解多關鍵詞組合的精準搜索。

4.實驗操作

數字化實踐由一組連續的實驗活動構成，實驗操作之間應是并列式或遞進式的，相比于普通操作，數字化實驗的路徑指向更清晰、更明確。我們一定要以實驗學單為線索推進實驗操作，要時刻追隨課堂進程循序漸進。

例如，浙教版第四冊第10課《讓機器人學走路》，讓仿真軟件走好“P”字的最關鍵一步是走弧線，我們設計了表單（如表3）和實驗流程。首先，班級內交流預設影響機器人走弧線的因素；其次，嘗試實驗，打開探究表格選擇四種方案，并在VJC仿真軟件中進行參數設置和調試，然后將實驗結果填入表格，進行數據比對，尋找變與不變；再次，全體交流“我的發現”，探索規律；然后，要體會左右電機功率差大小對弧線的影響，并思考如何設計方案5的實驗數據；最后，規律應用，研討和實現機器人準確走出字母“P”中的弧線。

5.數據記錄

在信息技術里諸多信息都是以數據的形式呈現的，諸多操作結果也會以隱性或顯性的方式迅即反映在參數變化上。技術操作和算法學習中，數據最能說明問題，實驗數據可以揭示科學的概念和規律，為概念的形成提供有力的佐證。

在信息技術課堂學習中，我們一定要善于捕捉屏幕參數的更迭變化，一定要教會學生觀察、讀懂、搜集、記錄、分析數字化信息的能力（如下圖和表4）。例如，《精彩圖片剪輯》一課中，ACDsee軟件對整張圖片、截取的圖塊均會顯示相關的技術參數，包括文件名、文件大小、圖片尺寸等，我們在課始要提醒學生注意觀察屏幕參數（如下圖）。

6.實驗結論

實驗結論要充分體現科學性、全面性、自主性、開放性。實驗結論要用事實說明問題，一定要依據記錄的數據表單、對比變量因素推導出；實驗結論要通過詳實數據總結操作經驗，找出技術規律，指出要點說明，提出問題建議；實驗結論宜由學生得出；實驗結論可以是收斂的，最好是發散的。在數字化實踐中，實驗結果往往會驗證學生預測，強化概念認知。但有時實驗結果與操作前的預估與猜測也會產生認知沖突，學生不得不修正頭腦原圖式以獲得實驗現象與理論解析的一致性（同化與順應），在此過程中就會更好地發展學生的計算思維。

例如，在《壓縮實驗》中，根據表4不難得出結論：由于不同類型信息的編碼方式有所不同，同款軟件對文件的壓縮效果相差較大，圖案和程序文件壓縮比較低，效果最好；位圖文件和MP3文件壓縮效果微乎其微；最小的純文本文件壓縮后，文件反而變大！甚至可以追問為什么！

數字化實踐推動技術學習的變革

信息技術學科教學經歷了傳授演示、嘗試學習、任務驅動、問題解決等模式階段，信息技術環境下的數字化技術實踐，是我們對信息技術學科課堂的一次全新嘗試，從一系列課例上我們可探尋到其共同的規律，它必然具備七大特征：以學生為研究主體，以信技學科概念 為研究對象，以屏幕數據為研究源，以劣構問題為研究目標，以表格為呈現方式，以實驗為學習方式，以高階為思維方式。

數字化技術實踐強調了動眼、動口、動手又動腦，是一種思維含量較高的計算機操作形式，非常適用于智能化程度相對比較高的信息技術學科。它改變了過去教師講學生聽、教師示范學生模仿的教學方式，開啟了先學后教的教學新方法。數字化學習改變了傳統的從概念、定義、規律開始的技術學習模式，開啟了通過各種自主實驗等事實性操作、試誤法、數據實證分析來理解概念的課堂新模式。計算機提供了一個可視化、可復原的實驗環境，極易實現“做中研，做中學”。數學化實踐真正讓信息技術學習實現了從會操作到會探索、會研究的價值轉型。

長期以來，信息技術的課堂缺少直指學科核心的內容，我們總在外緣游蕩，且樂此不疲。信息技術環境下的數字化技術實踐給我們提供了一種脫離“庸俗”的操作方式，使計算機學習最終走向了理性和科學。