義教“信息科技”課程理解 | 信息科技課程的“‘科’與‘技’並重”

義教“信息科技”課程理解 | 信息科技課程的“‘科’與‘技’並重”
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本文從信息科技課程涉及的“信息科學”與“信息技術”的概念出發,剖析“科”與“技”的內涵,探究“科”與“技”並重的價值意義與實施策略,助力教師理解課標、實施教學。

《義務教育課程方案(2022年版)》在“科目設置”中明確規定國家課程設置道德與法治、語文、數學、外語(英語、日語、俄語)、歷史、地理、科學、物理、化學、生物學、信息科技、體育與健康、藝術、勞動、綜合實踐活動等課程,並要求“信息科技在三至八年級獨立開設”,與之同時頒佈的還有《義務教育信息科技課程標準(2022年版)》(以下簡稱《標準》)。

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這兩個文件中都首次出現了“信息科技”的課程名稱,這其中的“科”“技”二字,包括了“信息科學”和“信息技術”兩個方面的內容。教師在教學實施時首先應該明確信息科技中“科”和“技”的內涵,在此基礎上還須明確如何操作纔能有效地實現“科”和“技”並重。

“信息科學”與“信息技術”

信息科學以信息爲主要研究對象,涉及計算機科學、數學、物理學、統計學、信息論、控制論、系統論、信息通信、人工智能等多學科領域。信息科學以電子計算機爲主要研究工具,通過對信息的處理、傳輸、存儲、分析和應用的原理與方法的研究,拓展人類的信息功能。

信息技術是對信息進行採集、傳輸、存儲、加工、表達的各種技術的統稱,主要包括微電子技術、計算機技術和通信技術。其中,微電子技術涉及半導體元器件的研發與生產,是信息技術重要的基礎支撐;計算機技術是信息技術的核心,涉及計算機硬件和軟件的設計、開發和應用;通信技術涉及信息的傳輸和交換,其方式有無線通信、衛星通信、光纖通信等,是互聯網、物聯網發展的基礎。

在科技領域,科學強調“發現”,技術強調“發明”,二者相互交融、相互促進。信息科學與信息技術雖然在追求的目的上各有側重,但二者的關係卻是水乳交融的。

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信息科學是信息技術發展的壓艙基石,其研究成果推動着信息技術的發展;信息技術是信息科技研究的寶刀利刃,其應用支持着信息科技研究的發展。信息科學與信息技術相互依存、相互促進、共同發展,爲人類研究信息、處理信息、利用信息提供了堅實支撐。

信息科學和信息技術在基礎教育的《課標》中合稱爲“信息科技”,強調的是二者的融合。從廣義的角度來看,“信息科技”涉及的科學技術的領域非常寬泛,自然科學、社會科學等各個科學領域研究、應用的進步與發展無不與信息科技相關。

例如,在物理學中,對導體、絕緣體的分類是十分明確的——能導電的物體是導體,不能導電的物體是絕緣體,之後的研究又發現在導體和絕緣體之間又出現了一類“半導體”。正是這看似與“信息”無關的“半導體”研究及技術的發展,出現了“二極管”“三極管”,進而出現了“集成電路”,最終造就了電子計算機的核心元件“中央處理器”及芯片,成就了信息技術跨越式的發展。

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所以,在當今數字經濟飛速發展的時代,信息科技研究、應用的邊際正在擴充,我們對其的認識、理解以及教學活動的開展都應擴大眼界、跨越學科界限進行思考。

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信息“科”“技”何以“並重”

從前邊的分析可以看到,“信息科技”可以解析爲“信息科學”+“信息技術”,從這一角度來理解,在開展教學時可以將信息科學與信息技術看成兩個獨立的概念。

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而在《課標》中,獨立呈現的有關“信息科學”的內容較少,要實現“科”“技”並重,必然要引入大量的“信息科學”相關的內容,這對信息科技這一新學科來說,困難較大。所以,在教學實施的過程中需要用信息科學的發展引出信息技術的應用,以實現從科學原理到技術應用的“科”“技”並重。

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從另一角度解析,“信息科技”也可以理解爲“信息技術”背後的科學概念、基本原理。正如《課標》所述,“從信息科技實踐應用出發,注重幫助學生理解基本概念和基本原理,引導學生認識信息科技對人類社會的貢獻與挑戰,提升學生知識遷移能力和學科思維水平,體現‘科’與‘技’並重”。

這裡強調的是從“實踐應用”出發,去理解“基本概念”和“基本原理”,而不是從“基本概念”和“基本原理”出發去理解實踐應用,這體現了信息科技學科的實踐性,強調了從經驗積累到原理認識的學習過程,也正是《課標》中“遴選科學原理和實踐應用並重的課程內容”基本理念及“體現循序漸進和螺旋式發展”編排內容的基本思路。

例如,在義務教育信息科技第三學段中,“過程與控制”模塊的第一條內容是這樣表述的:“通過體驗和認識身邊的過程與控制,瞭解過程與控制可以抽象爲包含輸入、計算和輸出三個典型環節的系統。”這裡的“信息科技實踐”內容是“體驗和認識身邊的過程與控制”,爲的是“瞭解過程與控制可以抽象爲包含輸入、計算和輸出三個典型環節的系統”。那麼,具體的“身邊的過程與控制”指什麼呢?

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《課標》在“教學提示”中給出了家庭常見的實例:家用微波爐給食物加熱的過程可以抽象爲通過輸入指令設定加熱擋位與加熱時間,控制電路接收輸入指令,計算後生成相應的工作指令,磁控管和轉盤電機等按照工作指令開始工作從而加熱食物,即微波爐工作的過程分爲輸入、計算和輸出三個環節。

而學生通過觀察、使用家用微波爐還可以瞭解到微波爐火力的大小及加熱時間的長短是可以調節的,這種功能體現了對微波爐加熱食物這一過程的控制。這一案例就是典型的從實踐應用體驗到技術原理認識過程的學習方式的呈現,在學習活動中充分體現了“技”的應用和“科”的解析,有效地實現了“科”與“技”的並重。

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實施“科”與“技”並重還須考慮不同學段學生認知水平的差異。我國《義務教育法》規定,“凡年滿6週歲的兒童,其父母或者其他法定監護人應當送其入學接受並完成義務教育”。

而我國義務教育的學制是九年,因此,正常完成義務教育學業的學生畢業時的年齡應當在15歲左右。雖然從年齡階段來看6~15歲都屬於少年兒童階段,但其心智的發展變化是不同的。有研究表明,兒童1歲左右智力發育程度達到20%,4歲左右達到50%,8歲左右達到80%,12歲左右達到90%,17歲左右才基本發育完全。

由此看來,義務教育階段的學生由於大腦發育程度存在差異,其認知能力必然會受其影響,因此,在實施信息科技課程教學時,“科”與“技”的內容選擇及難度考慮必須有所側重。

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對低學段學生應當側重“技”,在學習時重體驗、感受。因爲這一階段的學生主要是通過聽覺和視覺進行學習,所以技術應用的演示及實際應用的場景是非常有效的。要讓學生積極地看、積極地聽,並給予動手實踐的機會,讓他們通過對技術應用的親身體驗感受信息科技帶來的改變。

例如,對一年級的學生教師可以採取如下方式進行教學:創設情境,組織學生與智能工具進行互動,藉助智能語音助手、智能音箱等數字設備引導學生開展查詢天氣預報、收聽中華傳統美德故事等活動;利用生活中的掃碼點餐、刷臉進門等案例,讓學生說一說這些數字設備的應用過程;通過在網上參觀故宮博物院、敦煌石窟等數字博物館,引導學生欣賞中華優秀傳統文化。通過親身“看”“聽”“做”“說”,達到以“技”促“思”的效果,促進科學思維的形成和發展。

對義務教育高學段的學生,特別是初中學生,他們的年齡階段處於青春期,自我意識迅速發展,逆反心理增強,做事喜歡遵循自己的意願。這一時期的學生的思維正處於形象思維向抽象思維過渡的階段,抽象思維逐漸占主導地位,獨立性和批判性也在發展。

所以,在學習信息科技課程時,僅僅爲其提供“技”的學習是不夠的,還應該更多地結合信息技術的應用實踐,爲其提供相關的科學原理的補充,讓其以科學的思維去解釋技術應用帶來的改變,以實現“科”與“技”的並重。

例如,初二年級的學生在學習物聯網內容時可以通過分析典型物聯應用、使用物聯設備、搭建簡易物聯繫統等途徑,指導學生實踐並掌握從物聯設備中讀取、發送、接收和使用數據,並瞭解這些過程背後的物聯協議及其主要特點。

這個案例通過對物聯網應用系統的瞭解及實際的搭建和使用,讓學生感受物聯網技術應用的全過程。但這還不夠,《標準》還要求學生了解這些技術應用背後的協議,瞭解物聯網協議的特點,也就是讀取、發送、接收和使用數據背後的技術原理,達到“科”“技”並重的學習效果。信息科技課程中的“科”與“技”,其作用的對象都是“信息”,而信息是爲了滿足用戶決策的需要而經過加工處理的數據。

由此可以看到,“科”與“技”二者的作用對象是數據,有關信息的收集、處理、發佈等操作都可以使用數字化的工具來進行,所以從發展學生的數字素養、提升學生的數字技能等意義上來說,開設“科”與“技”並重的信息科技課程是十分必要的。

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本文作者:

李維明

四川省教育科學研究院

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文章刊登於《中國信息技術教育》2024年第02期

引用請註明參考文獻:

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李維明.信息科技課程的“‘科’與‘技’並重”.[J].中國信息技術教育,2024(02):15-17.

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