厘清模塊脈絡(luò)，明確教學(xué)方法

李維明

教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》）必修模塊有兩個(gè)：“必修模塊1：數(shù)據(jù)與計(jì)算”“必修模塊2：信息系統(tǒng)與社會(huì)”。這兩個(gè)模塊是整個(gè)高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是每個(gè)高中學(xué)生必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容。與2003版本的標(biāo)準(zhǔn)相比，此版《標(biāo)準(zhǔn)》理順了貫穿始終的學(xué)科大概念，提出了關(guān)乎發(fā)展的學(xué)科核心素養(yǎng)，構(gòu)建了評(píng)價(jià)檢測(cè)的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，劃分了內(nèi)涵豐富的核心素養(yǎng)水平。同時(shí)，在具體的內(nèi)容上增加了必修模塊的容量，修習(xí)的要求上加大了必修課程的難度。所以，在學(xué)科教學(xué)時(shí)必須厘清每個(gè)模塊的基本脈絡(luò)，明白模塊標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵外延，注重項(xiàng)目式等教學(xué)方法的理解與實(shí)施，創(chuàng)新檢測(cè)評(píng)價(jià)方式，以求取得預(yù)期的教學(xué)效果。

● 內(nèi)容基本脈絡(luò)

《標(biāo)準(zhǔn)》“必修模塊1：數(shù)據(jù)與計(jì)算”包括“數(shù)據(jù)與信息”“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”及“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”三部分內(nèi)容。其內(nèi)容結(jié)構(gòu)如左圖所示。

本模塊是整個(gè)高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)的開(kāi)端，其基本意圖是“通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)在信息社會(huì)中的重要價(jià)值，合理處理與應(yīng)用數(shù)據(jù)，掌握算法與程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，根據(jù)需要運(yùn)用數(shù)字化工具解決生活與學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)到人工智能在信息社會(huì)中越來(lái)越重要的促進(jìn)作用，逐步成為信息社會(huì)的積極參與者”。

其中“數(shù)據(jù)”是本模塊中最為重要的基本概念，更是貫穿信息技術(shù)學(xué)科的“大概念”之一。什么是數(shù)據(jù)呢？一般來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄，是信息的載體，是計(jì)算工具識(shí)別、存儲(chǔ)、加工的對(duì)象。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理并賦予一定的意義后便成為信息。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中“數(shù)據(jù)”是能輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的總稱(chēng)，包括了文本、聲音、圖形、圖片、視頻等非數(shù)值型數(shù)據(jù)。近年來(lái)，移動(dòng)通信和云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了海量的“大數(shù)據(jù)”，而豐富的大數(shù)據(jù)又促進(jìn)了人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。因此“數(shù)據(jù)”也不僅僅是計(jì)算工具所處理的對(duì)象或信息的載體，更成為人們獲得信息、推動(dòng)信息社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)動(dòng)力來(lái)源。

在本模塊中，數(shù)據(jù)概念貫穿整個(gè)內(nèi)容，是學(xué)習(xí)理解模塊內(nèi)容的基本脈絡(luò)。模塊第一部分“數(shù)據(jù)與信息”是通過(guò)對(duì)周?chē)澜缧畔⒓夹g(shù)應(yīng)用的體驗(yàn)，“感知”數(shù)據(jù)，“理解”數(shù)據(jù)與信息、知識(shí)的相互關(guān)系，從而“認(rèn)識(shí)”到數(shù)據(jù)對(duì)人們生活、學(xué)習(xí)的影響，“感受”到人們利用數(shù)字化工具和數(shù)字化資源的優(yōu)勢(shì)。第二部分“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”是通過(guò)應(yīng)用實(shí)例，“了解”數(shù)據(jù)采集、分析、可視化的方法，在此基礎(chǔ)上選擇工具“處理”數(shù)據(jù)，“分析”數(shù)據(jù)，“保護(hù)”數(shù)據(jù)。這兩部分內(nèi)容的脈絡(luò)很清晰，無(wú)論是“感知”還是“了解”，無(wú)論是“采集”還是“分析”“處理”，其操作的對(duì)象都是“數(shù)據(jù)”。所以此間脈絡(luò)，不言而喻。

在“數(shù)據(jù)與計(jì)算”模塊的第三部分“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”則是從實(shí)例出發(fā)，“概述”算法概念、特征，并通過(guò)恰當(dāng)方式“表示”簡(jiǎn)單算法。這里提到了本模塊第二個(gè)重要的基本概念——算法，這也是本學(xué)科的“大概念”之一。那么，什么是算法呢？專(zhuān)家認(rèn)為，算法就是一個(gè)有窮規(guī)則的集合，其中規(guī)定了一個(gè)解決某一特定類(lèi)型問(wèn)題的運(yùn)算序列。分析算法定義，可以把算法理解為若干基本操作及其規(guī)則作為元素的集合。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，為保證計(jì)算機(jī)有序執(zhí)行指令，算法應(yīng)具有指定輸入、指定輸出、確定性、有效性和有限性五個(gè)基本屬性。

當(dāng)然，要“實(shí)現(xiàn)”算法，就需要“掌握”一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，并通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題“體驗(yàn)”程序設(shè)計(jì)的基本流程，“感受”算法效率，掌握運(yùn)行調(diào)試的方法。從程序結(jié)構(gòu)來(lái)看，通過(guò)順序執(zhí)行、條件分支和循環(huán)三種結(jié)構(gòu)方式可基本完成算法的流程，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題條理化和簡(jiǎn)單化。在這里，實(shí)現(xiàn)算法的手段是編程，而算法作用的對(duì)象卻是數(shù)據(jù)。對(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，算法是人工智能的核心，數(shù)據(jù)是人工智能的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)使人工智能的很多應(yīng)用變?yōu)榭赡埽ㄕZ(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯、計(jì)算機(jī)視覺(jué)，以及現(xiàn)在的下棋等，不管是理論還是應(yīng)用，都離不開(kāi)數(shù)據(jù)。

縱觀本模塊的各個(gè)部分，數(shù)據(jù)脈絡(luò)無(wú)不貫穿其中。厘清了這條線，才能做到心中有“數(shù)”，在教學(xué)中才不至于迷失方向。

● 模塊教學(xué)方法

厘清了模塊“數(shù)據(jù)”脈絡(luò)之后，使用什么樣的方法才能抓住這條線有效地開(kāi)展教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)業(yè)質(zhì)量目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)培育的方向？《標(biāo)準(zhǔn)》特別地在每個(gè)模塊內(nèi)容之后，設(shè)置了“教學(xué)提示”相關(guān)內(nèi)容，以表達(dá)對(duì)教學(xué)的建議及導(dǎo)向，從中可以得到啟發(fā)。

“在本模塊教學(xué)中，教師可通過(guò)項(xiàng)目活動(dòng)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中感受信息技術(shù)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀瑤椭麄兲骄繑?shù)據(jù)與計(jì)算的知識(shí)，提高利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力，發(fā)展計(jì)算思維。”《標(biāo)準(zhǔn)》中的這段話，就表達(dá)了本模塊教學(xué)的方法和途徑，即通過(guò)“項(xiàng)目活動(dòng)”式教學(xué)的方法，引導(dǎo)學(xué)生“探究”知識(shí)，“提高”能力，“發(fā)展”思維。

這里提到了項(xiàng)目活動(dòng)式教學(xué)方法，這是指在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)中采用項(xiàng)目式教學(xué)（學(xué)習(xí)）來(lái)完成學(xué)習(xí)活動(dòng)的一種教學(xué)形式，其對(duì)應(yīng)的具體教學(xué)法為項(xiàng)目教學(xué)法。項(xiàng)目教學(xué)法是以建構(gòu)主義為指導(dǎo)，以相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目為對(duì)象，在教師的指導(dǎo)下，將項(xiàng)目交由學(xué)生分組討論，然后通過(guò)制訂計(jì)劃、分工合作來(lái)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，并通過(guò)對(duì)項(xiàng)目完成情況的評(píng)估來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生具體的學(xué)習(xí)情況的教學(xué)方法。這個(gè)教學(xué)方法在操作層面，就是要“創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境”，讓學(xué)生在真實(shí)的問(wèn)題情境中去解決問(wèn)題，發(fā)展思維。目前通過(guò)教育部審定、即將出版的《普通高中信息技術(shù)》教材中，有部分教材就十分鮮明地采用了項(xiàng)目活動(dòng)的形式，設(shè)計(jì)了問(wèn)題活動(dòng)的情境，為教學(xué)中開(kāi)展項(xiàng)目活動(dòng)提供了藍(lán)本。

方法只是手段，“提高能力、發(fā)展思維”才是目的。有了項(xiàng)目活動(dòng)式教學(xué)這件利器，抓住“數(shù)據(jù)”這條線索，認(rèn)真分析教材相關(guān)內(nèi)容，合理設(shè)置項(xiàng)目活動(dòng)情境，放手開(kāi)展項(xiàng)目活動(dòng)，方能實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。比如，數(shù)據(jù)編碼的內(nèi)容，學(xué)生缺乏實(shí)際感受。教學(xué)過(guò)程中，教師可創(chuàng)設(shè)“使用燈語(yǔ)交流”信息的活動(dòng)情境，通過(guò)使用“數(shù)字編碼實(shí)驗(yàn)儀”分組實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷用莫爾斯碼編碼、發(fā)送、接收、譯碼等全過(guò)程，讓學(xué)生真正體驗(yàn)數(shù)據(jù)編碼在信息交流活動(dòng)中的應(yīng)用，從而深刻了解數(shù)據(jù)編碼的內(nèi)涵及外延。