洞悉信息系統：學科核心素養孕育的策略與方法

李友興

摘要：作者以信息系統作為研究切入點，探討了大概念與信息系統的重要性，并提出了留意信息系統的反饋、“回嚼”信息系統的計算、洞察信息系統的缺陷等策略與方法，以期通過這些方法培育學生的學科核心素養。

關鍵詞：核心素養;大概念;信息系統;教學策略

學科核心素養與學科大概念息息相關，脫離大概念談信息技術學科核心素養的培育，其路徑是不存在的。事實上，大概念是一個“寶藏”，之所以能稱之為“大”，是因為它不是一般概念，而是核心概念，相當于信息技術學科知識體系的“細胞核”，是生發其他知識的源泉。因此，重視學科大概念，并以其為核心提升學生的核心素養尤為重要。

因此，筆者選擇了學科大概念之一的信息系統作為研究切入點，引導學生去留意信息系統本該有的互動與反饋信息，增強學生的信息意識，讓他們用敏銳的信息意識“回嚼”信息系統自動化處理的整個過程，促進其計算思維的發展，從而洞察系統的缺陷，產生對原系統改進與創新的動機，促進學生數字化學習與創造。

留意信息系統的反饋，增強信息意識

信息系統之所以被稱之為人機交互系統，是因為它在無人值守的環境下，能回應與反饋一些重要信息給用戶，讓用戶做出判斷與調整再進行具體實踐。而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。筆者認為，教師可以借助信息系統的交互與及時反饋功能，引導學生多留意系統所回饋的信息，并做出重要的判斷與嘗試實踐，這樣學生才能有效地獲取、評估、鑒別、使用信息。用這樣的方式不僅能增強學生的信息意識，而且能發展他們的計算思維，培育其終身學習的意識和能力。

例如，學生在學習組裝計算機時，看到主機箱后有多個接口難以下手，生怕接錯造成各種故障，此時教師就要提出關鍵性的問題：“哪些信息在默默向我們說話？”引導學生自己去觀察與留意，并共同討論出主機箱后面的圖標、接口的形狀、針孔數對應關系等。

又如，學生在學習程序語言時，往往會遇到語法錯誤問題，此時教師可引導學生借助“編譯器”的反饋功能，關注出現的錯誤提醒，再將錯誤信息通過另外一個信息系統（如百度等）進行在線檢索，解決問題。這種學習方式能夠讓學生學會自己調試程序。

“回嚼”信息系統的計算，發展計算思維

學生有了一定的信息意識后，要趁熱打鐵，繼續往前，將初步具備的信息意識及時展開應用，并使其得到一定的強化刺激，教師要引導學生深挖信息系統給予的反饋信息，追尋其背后原理。信息系統的處理過程，本質上是在計算機內部展開的一個激烈的計算過程，這個過程是快速的、短暫的，有時是不明確的、隱藏著的。教師要引導學生去慢慢“回嚼”系統的計算過程，將計算的過程放慢與放大，將整個過程“曬出來”，讓學生進行對比、分析、抽象，并進行模式識別，即它是如何將不可計算的轉為可計算的？進而讓學生感受計算機自動化運行所帶來的高效率價值，習得系統內部運轉的機理，體驗像計算機、科學家一樣利用系統進行處理的整個過程。

例如，在學生使用Word居中對齊功能時，Word的處理是快速的、短暫的，教師可以將這個看似最為平凡的居中功能深挖，把這個過程進行抽象。首先，假設一行可以容納的字符數為N，需要居中的字符串長度為M，要學生計算需要居中的字符串首位字符應在什么位置。然后步步推進，讓學生通過具體數據分析，從具體到抽象，從特殊到一般，得出最終答案為（N-M）/2。通過這樣的過程，學生明確了實現自動居中功能背后的算法原理。

又如，在學習Excel填充柄時，當利用填充柄進行批量自動計算時，倘若教師只停留在對功能的演示上，重結果，不重系統的處理過程，則學生的計算思維是無法得到發展的。事實上，Excel的強大智能化處理很容易震驚到學生，此時，應該放慢系統快速處理的過程，將每個單元格中隱藏的公式“曬出來”，并提出一個關鍵性問題：“哪些在變？哪些卻沒變？”讓學生帶著這個問題進行對比與分析（如圖1）。學生會發現：行號在變，其他都沒變。然后再回到利用純數字公式編寫，此時學生已理解了利用單元格與純數字編寫公式的利與弊。這一系列的發現與思考，學生經歷了對多個公式的模式識別，以及抽象、分解、算法的構造等復雜過程。

洞察信息系統的缺陷，促進數字化學習與創造

任何事物都不存在絕對的完美，都有其一定的局限性。信息系統也如此，但信息系統中的缺陷正是教學的寶藏，因為有缺陷，所以要去修補與優化，甚至去創造。數字化學習與創新指的是在數字化環境下，通過教師的鋪墊與引導，讓學生參與具體的學習過程，最終創造性地解決問題。因此，教師應引導學生洞察系統中的各種問題，激發學生學習興趣，并使其付諸行動去學習與創造。筆者通過教學實踐，梳理了系統中典型的問題，并將它們分為以下三種類型。

第一種：功能的不足。每個工具都有其自身的功能特質指向，都有它的適用場合，在不同的應用場合切換時，就會顯露其功能上的不足，無法滿足新的需求與運用。這種功能上的不足，有時較適合在教學中引出一款新軟件，進而激發學生對新工具學習的欲望與強烈需求。例如，Word表格單元格是不支持計算功能的，教師就可以引導學生感受此功能不足的痛點，順勢引出Excel單元格的強大計算功能。同樣，在學習畫圖軟件時可以利用畫圖功能的不足引出PS的強大功能，使學生感受其圖層功能，激發對新技術的學習興趣。

第二種：工具的漏洞。技術工具本身有時會存在一定的缺陷，這種缺陷其實是一種漏洞，教師如果能有效利用漏洞，可增強學生學習與創造的動機，促使其自主修補漏洞，進行改良優化。但對于大多數學生來講，這個過程難度較大，教師在引導學生發現系統漏洞后，可先行開發修補漏洞的小軟件，進行現場演示，給予學生漏洞修補的信心和勇氣，并邀請部分學生參與開發學習。例如，Word文件在保存時，會出現文件名保存不全的現象，系統在保存文件名時會自動截取標題，而這個標題是不完整的，此時教師可利用通過VBA開發的小軟件現場進行操作演示，讓完整的標題自動保存成文件名，修補了系統功能上的漏洞，激發了學生創造性學習——修補漏洞帶來的成就感。

第三種：實例的BUG。它是一種作品實例本身的缺陷，適合教學中利用它的缺陷激發學生進行學習，一個實例實際上就是一個小的信息系統，引導學生洞察系統的缺陷，激發學生學習興趣，改進、優化系統功能。例如，在學習多分支嵌套時，教師可以事先提供一個有BUG的實例，讓學生去試用，使其發現多分支嵌套存在缺陷，并修復該BUG（如圖2），激發學生的學習與創造。

除了以上三種策略與方法外，還可以引導學生細品信息系統的人性，增強責任擔當。信息技術的發展給人類生活、學習帶來諸多機遇與挑戰，作為社會成員在享受信息技術帶來便利的同時，也要承擔相應的信息社會責任。信息系統是人開發的，反過來也供給人去使用，開發者在設計系統時用心良苦，不僅要考慮功能上的強大，還要考慮以用戶至上，讓用戶體驗方便與舒適為理念，讓用戶感受到人性的設計，如界面友好、方便操作。所以，信息系統里必定富有人性的元素，因此，教師可在教學中通過讓學生體驗，讓學生去關注，觀察并細致品味設計者的責任擔當，讓自己也成為社會責任擔當的一分子。

另外，概念的存儲量在一定程度上可以表征一個人的思維力，在追求存儲量的同時，若是能追求概念的層次系統性，那么一定可以成為有思想有高度，并能適合未來社會需要與自身終身發展學習的人才。盲目地吸取碎片化的小概念實在過于雜亂，應該牢牢抓住小概念的本質，將其歸位到大概念，尤其是圍繞著學科大概念選擇其一作為入口點，以這個點帶動其他概念的內化，實現學生核心素養的培育與發展。

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