大概念視域下對信息科技學科特質的追尋
——以“過程與控制”模塊為例

鞠敏 江蘇省南通市北城小學

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）的頒布，使得信息科技課程從原來的重視技能的達成轉向科與技并重，但在工具理性思維模式下，教師只關注利用信息技術手段來達成問題解決的目的，卻忽視了對技術本身的追問，而對技術本身的追問也是信息科技學科承擔的責任與義務，更是凸顯學科特質的關鍵所在。那么，在信息科技課堂中，該如何凸顯出其與綜合實踐、道德與法治等課堂的不同？如何上出“信息科技”的特色？

新課標依據核心素養和學段目標，圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線設計義務教育全學段內容模塊。從意識層面到內容層面全學段的設計，為教師把握學科特質提供了抓手。例如，新課標在第二學段“在線學習與生活”模塊中，對本模塊的內容要求、學業要求有了精準的描述，如認識在線社會存在的意義與積極影響，了解在線社會的倫理規范、行為準則、道德觀念和價值取向，樹立正確的安全觀等。兩相對比可以發現，借助于六條學科邏輯主線，向上可以將意識層面的核心素養內容落地，向下可以凸顯出信息科技學科特質，實現從知其然到知其所以然的突破。

那么，如何實現從技術導向到強調科技并重的教學轉變呢？筆者認為，讓學生在聚散自如中高成低就是一條切實可行的實施路徑。

● “聚”與“散”之內涵界定

“聚”與“散”可以從抽象與具象的維度進行辨析，它與大概念教學也有著千絲萬縷的聯系。相比于具體的案例，大概念是對具體案例的進一步抽象，挖掘案例中的共性，以統領具象的雜多。“聚”與“散”之間的關系是概念與案例之間的關系，是上位概念與下位概念之間的關系，兩者之間具有上下層級上的差異。

● “聚散自如”之策略分析

下面，筆者以“過程與控制”模塊為例，談談在教學中如何利用“聚”與“散”的辯證性關系，來實現科技并重的課堂教學。

1.聚：確定上位概念

UBD逆向教學設計理論強調“理解”與“逆向”，且首要任務是確定預期的結果。新課標圍繞核心素養設計了課程學習總目標，再依據總目標，在各學段內將其具體化，確定學段目標，之后將學段目標進行逐層的細化分類，形成內容目標。在這種自頂向下的設計中（如圖1），各模塊中的內容要求就是教師在確定課堂教學目標時的抓手。

圖1 自頂向下

例如，在“過程與控制”模塊中，內容要求第一條就是“通過體驗和認識身邊的過程與控制，了解過程與控制可以抽象為包含輸入、計算和輸出三個典型環節的系統”。根據此項內容要求的描述，筆者認為，相比于身邊的各種形式的控制系統，將其抽象為包含輸入、計算和輸出三個典型環節的系統，這屬于其更上位的概念。

從上位概念到具體案例，這種自頂向下的設計方式，讓教師在選取合適的案例時，能夠做到有的放矢。教師們以往熟悉的設計方式往往是先擇取一個具體案例，然后從具體案例出發，逐步向上抽象，挖掘其上位概念，這是一種自底向上的設計方式（如圖2）。在確定上位概念時，由于一個具體案例往往并非僅與一個上位概念相聯系，而是能夠與多個概念相勾連，所以該具體案例適宜于凸顯哪一個上位概念，就有茫然不知所向之感。

圖2 自底向上

例如，先確定上位概念——了解過程與控制可以抽象為包含輸入、計算、輸出三個典型環節，再來選擇具體案例，如智能燈控系統、智能門鎖系統、智能溫控風扇系統等，這樣教師就可以從“輸入—計算—輸出”這個視角來剖析這些具體案例。而對于自底向上的設計方式而言，如果確定了具體案例——智能燈控系統，這個案例既可以體現出算法，也可以體現出過程與控制的工作原理，那如何進行取舍？另外，自頂向下的設計方式，以核心概念為網上紐結，更適宜于進行高路遷移；而自底向上的設計方式，以具體案例為核心來串聯知識，不適宜于遷移，而且這些散狀的案例學習，無法幫助學生形成認知結構。

2.散：尋找案例支撐

什么樣的案例適宜于支撐上位概念，這需要教師走進學生的生活，了解學生的學情。也就是說，學生不是單純的認識體，而是能動的建構體，教師有必要了解學生當前的認知結構水平，理解他們是如何對外界信息進行加工的。

在學習“過程與控制”模塊的內容時，雖然學生在生活中體驗過多樣化的控制系統，但是其工作原理與學生已有的知識結構之間并未形成聯結。對學生來說，“輸入—計算—輸出”控制系統的這三個典型環節就像一座孤島，外在于學生的知識結構。同時，在控制系統中，何為輸入、何為計算、何為輸出，學生對其有著似是而非的理解。在這種情況下，教師選擇什么樣的案例就尤為重要。在此教學案例中，筆者認為選擇智能門鎖控制系統較為合適，雖然學生不理解什么是控制系統的輸入，但在日常生活中，輸入密碼、密碼正確、密碼錯誤的語言表達，就涵蓋了輸入與計算。因此，教師可以通過對密碼鎖的剖析，幫助學生理解“輸入—計算—輸出”的過程。這樣通過門鎖控制系統，在“控制與系統”和學生的認知結構之間就搭建起了一座橋梁。在門鎖控制系統中（如圖3），從密碼式門鎖到控制系統工作原理，再到使用其工作原理，觀照自動感應門、利用人工智能實現的智能門鎖，從案例到原理，從散到聚，再從聚到散，在聚散自如間，實現課堂教學從注重技能到科技并重的轉變。

圖3

3.“聚”“散”整合：重構認知結構

在未了解控制系統的工作原理之前，學生會孤立地看待各種控制系統。以燈控系統和門鎖控制系統為例，學生之前很難發現這兩種控制系統之間的關聯，而在學習了控制系統的工作原理后，學生從其原理出發，就能發現兩者之間千絲萬縷的聯系。在教學中，學生能夠意識到:想要讓燈控變得智能，可以改變其輸入方式，利用人工智能中的語音識別來實現；不同小組的LED燈發出不同顏色的光，其實是在輸出腳本中進行了不同的參數設置。

這種“回頭看”的態度，一方面有助于學生形成認知結構，將“散點式”的認識用概念原理串聯起來,另一方面也讓學生的認知結構有了螺旋式發展的可能性，讓淺層次的理解逐步深入，實現從淺層到深度到跨越。

“聚”與“散”并不是單向的活動，而是在多個回合之間的往返。僅僅由“散”至“聚”，雖然可以習得原理，但是也必然會導致其成為一種惰性的知識，成為一種孤立的原理，唯有在聚散整合中才能激活惰性知識，促進遷移，走向真正的核心素養。

從“聚：確定上位概念”到“散：尋找案例支撐”，再到“整合：重構認知結構”，通過這樣的過程培育學生的核心素養，能有效實現課堂教學從技術導向到科技并重的轉變。

● 結語

技術總是在潤物細無聲中發揮著它的作用，其隱蔽性導致教師將利用技術達成問題解決的目的作為終點。然而，教師還要對技術本身所體現的原理進行追問，只有這樣才能讓信息科技學科的教學更高效。