根植學科邏輯 促進素養養成

吳建鋒

信息技術的學科邏輯是指在運用信息技術進行數據計算、系統設計與開發等過程中蘊含的具有普遍意義的、能反映學科核心思想方法的規律和觀點。抽象并應用這些學科邏輯進行信息社會的觀察、思考、建設，有助于運用頂層思維開展信息技術的學習、應用和創新。

在開展數據計算的算法設計時，除解析法外的問題都可遵循“循環與迭代”的學科邏輯進行算法設計與優化。簡單如在對一批數據進行冒泡排序時，在循環結構的控制下，算法通過一次次的比較及各位置上的元素交換，使得數據序列逐步向著有序的方向實現迭代（由小范圍的有序逐步演變為更大范圍的有序），直至整個序列變得有序；復雜如AlphaGo、ChatGPT的人工智能系統，在利用數據集進行基于神經網絡的機器學習時，系統需要一次次地根據輸入數據實施前向計算，然后根據計算結果與正確結果的誤差實施反向傳播（調整神經網絡中的參數），也是“循環”（一次次地前向計算、反向傳播）與“迭代”（隨著循環的進行，計算模型的計算結果會逐漸逼近正確結果）的學科邏輯應用。

在進行信息系統的設計時，可以遵循“系統與模塊”的學科邏輯觀，根據系統總體要求分解出相對獨立的各功能模塊，抽象業務特征并設計相互之間的接口技術，實現分而治之。在算法設計時，也可以根據系統整體的計算要求，抽象出相對獨立的計算子任務并設計各子程序（或模塊、類等），同時借助主程序與子程序之間的接口參數來實現協同計算。

在信息系統的設計、運行過程中，還蘊含著“反饋與優化”的學科邏輯。特別是在運用原型法設計、開發系統時，可以根據部分用戶需要先設計、開發一個系統投入應用，在使用過程中再收集更多用戶的反饋進行系統優化和完善，在不斷反饋與優化的過程中，系統變得越來越穩定和完善。在算法分析、設計過程中，事先的復雜度估算、運行狀態分析肯定無法做到盡善盡美，需要在算法運行調試過程中經歷反饋與優化來發現問題、完善算法。

運用學科大概念開展單元教學、項目學習，在不斷開展知識與技能遷移應用的過程中，有意識地從中歸納信息技術學科核心知識之間、數據處理過程中的必然聯系、普遍規律和思維模式，抽象出相應的學科邏輯并指導后續的學習與應用，有助于增強信息意識、發展計算思維、提升數字化學習與創新能力、踐行信息社會責任，全面促進信息素養的養成。