普通高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中核心素養(yǎng)的培育

李維明

摘要：正在修訂的普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)明晰了包括“信息意識(shí)”“計(jì)算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”及“信息社會(huì)責(zé)任”等4個(gè)核心內(nèi)容的信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)。如何正確地理解學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵并在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中落實(shí)核心素養(yǎng)的培育，實(shí)現(xiàn)信息素養(yǎng)的提升，該文提出了強(qiáng)化信息意識(shí)，提高信息敏感力及甄別力；啟迪計(jì)算思維，增強(qiáng)自動(dòng)化形式化模塊化系統(tǒng)化處理能力；感受數(shù)字化特色，培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力、強(qiáng)調(diào)信息社會(huì)擔(dān)當(dāng)，賦予信息社會(huì)責(zé)任等可行的思路及實(shí)現(xiàn)的途徑，并通過(guò)具體實(shí)例的分析，說(shuō)明了核心素養(yǎng)的培育是有徑可循的，是可以采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法、選取生動(dòng)的學(xué)習(xí)素材、調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀努力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

關(guān)鍵詞：普通高中；信息技術(shù)；核心素養(yǎng)；教學(xué)思路；培育途徑

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

正在修訂的普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)明晰了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“信息意識(shí)”“計(jì)算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”及“信息社會(huì)責(zé)任”等4個(gè)核心內(nèi)容，其中“信息意識(shí)”是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力；“計(jì)算思維”是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)；“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”是指?jìng)€(gè)體通過(guò)評(píng)估并選用常見(jiàn)的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)，形成創(chuàng)新作品的能力；“信息社會(huì)責(zé)任”是指信息社會(huì)中的個(gè)體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應(yīng)盡的責(zé)任。

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受信息技術(shù)教育過(guò)程中逐步形成的信息技術(shù)基本知識(shí)、關(guān)鍵能力和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面的綜合表現(xiàn)，在教學(xué)中一定要充分理解學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，抓住其具體表現(xiàn)，強(qiáng)化信息意識(shí)、啟迪計(jì)算思維、培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、賦予社會(huì)責(zé)任。

一、信息意識(shí)的強(qiáng)化

在信息社會(huì)，生長(zhǎng)在信息社會(huì)的原著民從小耳濡目染，信息意識(shí)的啟蒙從小學(xué)甚至幼兒園就開(kāi)始了，信息意識(shí)逐漸萌發(fā)，但只是感知階段。通過(guò)義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到了“在日常生活中，按照一定的需求主動(dòng)獲取信息；能夠區(qū)分載體和信息；針對(duì)簡(jiǎn)單的信息問(wèn)題，能想到對(duì)信息來(lái)源的可靠性、信息內(nèi)容的真?zhèn)涡院托畔⒈磉_(dá)的目的性進(jìn)行判斷”的水平，雖對(duì)信息有一定的敏感程度，但對(duì)信息基本概念及價(jià)值的判斷力尚缺明確認(rèn)識(shí)。

通過(guò)高中必修課程的學(xué)習(xí)，要達(dá)到“針對(duì)特定的信息問(wèn)題，自覺(jué)、主動(dòng)比較不同的信息源，確定合適的信息獲取策略；根據(jù)不同受眾特征，能選擇恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行有效交流；依據(jù)特定任務(wù)需求，甄別不同信息獲取方法的優(yōu)劣，并能利用適當(dāng)途徑甄別信息；在日常生活中，根據(jù)實(shí)際解決問(wèn)題的需要，恰當(dāng)選擇信息工具，具備信息安全意識(shí)；主動(dòng)關(guān)注信息技術(shù)工具發(fā)展中的新動(dòng)向和新趨勢(shì)，有意識(shí)地使用新技術(shù)處理信息?！憋@然，高中階段對(duì)“甄別信源”的要求更加強(qiáng)調(diào)“主動(dòng)”，對(duì)獲取信息的方法要求更加“恰當(dāng)”，信息意識(shí)水平要求更高。

在教學(xué)中，可通過(guò)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的教學(xué)情景，提供適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目，置學(xué)生于與生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的場(chǎng)景，主動(dòng)運(yùn)用信息技術(shù)手段，恰當(dāng)?shù)赝瓿煽尚械娜蝿?wù)，從而強(qiáng)化信息意識(shí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

項(xiàng)目：分析下列案例，談?wù)動(dòng)龅竭@種情況，如何處置才能防止被騙。

案例：去年10月，永康的胡女士和同事準(zhǔn)備去北京，訂好機(jī)票的第二天上午，胡女士接到短信說(shuō)航班取消，改簽需20元改簽費(fèi)，航空公司賠償200元誤機(jī)費(fèi)。按照“客服”提示，胡女士在ATM機(jī)上輸入所謂代碼，結(jié)果卡內(nèi)錢被轉(zhuǎn)走。

分析：胡女士信息意識(shí)弱，在沒(méi)有甄別信息的真?zhèn)蔚那闆r下，輕信“客服”提示到ATM機(jī)上轉(zhuǎn)了錢，導(dǎo)致個(gè)人信息泄露，造成損失。

處置：遇到此類情況，要有防范意識(shí)，不能著急轉(zhuǎn)錢。首先要主動(dòng)甄別信息的真?zhèn)?，選擇適當(dāng)?shù)姆绞剑绱螂娫捇蛏暇W(wǎng)查詢航空公司或熟悉的機(jī)票代辦點(diǎn)，求證實(shí)航班是否取消，然后再做決定。即便航班取消為真，也不能完全按照“客服”提示轉(zhuǎn)錢，也要注意保護(hù)個(gè)人信息不至于外泄。

二、計(jì)算思維的啟迪

本次課標(biāo)修訂過(guò)程中，最為引人注目的成果就是在信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中引入了“計(jì)算思維”這一核心內(nèi)容，并為此做出了明確的界定：“計(jì)算思維”是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。其具體表現(xiàn)為：解決問(wèn)題過(guò)程中的“形式化”“模型化”“自動(dòng)化”和“系統(tǒng)化”。

“計(jì)算思維”這個(gè)概念自周以真教授提出以來(lái)，深得各國(guó)計(jì)算機(jī)教育專家認(rèn)同。陳國(guó)良院士推動(dòng)“計(jì)算思維”進(jìn)入了國(guó)內(nèi)高校課堂，而在中小學(xué)，盡管信息技術(shù)課是從“計(jì)算機(jī)編程”教學(xué)脫胎而來(lái)，但如今的教師仍普遍對(duì)“計(jì)算思維”的概念還處于初步接觸與了解的階段，還談不上深入理解及用于教學(xué)。鑒于此，在認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)理論，深刻理解“計(jì)算思維”的內(nèi)涵，抓住“計(jì)算思維”的表現(xiàn)形式，切入教學(xué)不實(shí)為可行之道。

例：“中國(guó)古代數(shù)學(xué)家張丘建在他的《算經(jīng)》中提出了他的著名的“百錢百雞問(wèn)題”：雞翁一，值錢五；雞母一，值錢三；雞雛三，值錢一；百錢買百雞，翁、母、雛各幾何”？

這個(gè)問(wèn)題的解決思路是：首先提取問(wèn)題的基本特征，進(jìn)行抽象處理。

設(shè)雞翁為x只，雞母為y只，雞雛為z只，得到數(shù)學(xué)式：x+y+z=100和5x+3y+100/3=100，這就把問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)模型了；

然后，設(shè)定邊界條件（雞翁x<=100/5=20，雞母y<=100/3設(shè)為33，雞雛z<=100，設(shè)為99），用流程圖的方式進(jìn)行形式化表述，如右圖所示。

在此基礎(chǔ)上使用“枚舉”算法，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程運(yùn)行，就可解決問(wèn)題。

這個(gè)題目，符合“針對(duì)給定的任務(wù)進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題；能提取問(wèn)題的基本特征，進(jìn)行抽象處理，并用形式化的方法表述問(wèn)題；運(yùn)用基本算法設(shè)計(jì)問(wèn)題解決方案，能使用編程語(yǔ)言或其他數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)這一方案”的基本要求，達(dá)到了核心素養(yǎng)培育水平1的層次。

如果需要提升學(xué)生的核心素養(yǎng)水平，“針對(duì)較為復(fù)雜的任務(wù)，能運(yùn)用形式化方法描述問(wèn)題，并采用模塊化和系統(tǒng)化方法設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的方案?！蹦敲匆韵逻@個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)對(duì)啟迪學(xué)生思維就更為有效。

項(xiàng)目：“四色定理”的證明。

錢學(xué)森說(shuō)，早在100多年前，數(shù)學(xué)家就發(fā)明了一個(gè)猜想，這個(gè)猜想就是所謂“四色定理”，說(shuō)畫(huà)地圖，不管多么復(fù)雜的地圖，只要四種顏色就夠了，三種顏色不夠，五種又太多了，四種正合適。在以前，數(shù)學(xué)家要證明這個(gè)定理碰到很多困難，因?yàn)橐徊揭徊酵评硇枰龅氖绿唛L(zhǎng)了，以至于一個(gè)數(shù)學(xué)家一生也做不完。所以，這個(gè)猜想只能夠說(shuō)可能是對(duì)的，但是沒(méi)有得到證明。一直到1976年，美國(guó)兩位數(shù)學(xué)家才用電子計(jì)算機(jī)完成了這個(gè)定理的證明，這是用電子計(jì)算機(jī)費(fèi)了1200個(gè)小時(shí)，做了200億個(gè)邏輯判斷，才完成的。有人估計(jì)過(guò)，要是沒(méi)有電子計(jì)算機(jī)，用人工算要用30萬(wàn)人年，也就是一個(gè)人要搞30萬(wàn)年。

要求：根據(jù)以上敘述，完成以下步驟：

觀察地圖，并試著用不同顏色著色，研究使用幾種顏色能區(qū)分不同的區(qū)域，從而了解“四色定理”是一個(gè)什么樣的問(wèn)題；

查閱資料，了解以往人們都用了什么方法去證明“四色定理”，找到解決問(wèn)題的思路；

（1）設(shè)計(jì)用計(jì)算機(jī)證明“四色定理”的方案，并用形式化的方式表述；

（2）要實(shí)現(xiàn)你的方案，分別估算人工操作及使用計(jì)算機(jī)證明“四色定理”需要花費(fèi)的時(shí)間；

（3）寫(xiě)出你的項(xiàng)目研究報(bào)告，并與同學(xué)分享。

這就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，對(duì)給定的任務(wù)進(jìn)行需求分析，提取問(wèn)題的基本特征，進(jìn)行抽象處理，并用“形式化”的方法表述問(wèn)題，運(yùn)用基本算法設(shè)計(jì)方案，最后編程解決問(wèn)題的實(shí)踐案例。這樣的解決問(wèn)題的思路，讓學(xué)生不斷實(shí)踐并不斷強(qiáng)化，會(huì)逐步形成穩(wěn)定的思維方式，啟迪“計(jì)算思維”并使之遷移到其它課程的學(xué)習(xí)方面乃至生活學(xué)習(xí)的方方面面，使其終身受益。

三、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)、數(shù)學(xué)化學(xué)習(xí)資源的收集與管理及數(shù)學(xué)化學(xué)習(xí)資源應(yīng)用與創(chuàng)新等幾個(gè)方面。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是對(duì)數(shù)字化的工具及資源會(huì)選、會(huì)用。即“在學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠評(píng)估常用的數(shù)字化工具與資源，根據(jù)需要合理選擇；針對(duì)特定的學(xué)習(xí)任務(wù)，運(yùn)用一定的數(shù)字化學(xué)習(xí)策略管理學(xué)習(xí)過(guò)程與資源，完成任務(wù)，創(chuàng)作作品；在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)，建構(gòu)知識(shí)?！焙?jiǎn)言之就是“會(huì)選、會(huì)用”，也就是對(duì)數(shù)字化設(shè)施、設(shè)備及、軟件、網(wǎng)絡(luò)及資源能根據(jù)需求選擇與應(yīng)用?；跀?shù)字化的學(xué)習(xí)的主要步驟為：確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、選擇工具、選擇資源、展開(kāi)學(xué)習(xí)。

例：使用“幾何畫(huà)板”解決立體幾何問(wèn)題：

（1）確定立體幾何學(xué)習(xí)的具體問(wèn)題；

（2）選擇“幾何畫(huà)板”軟件或網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)；

（3）使用該學(xué)習(xí)軟件或?qū)W習(xí)平臺(tái)的工具及資源解決實(shí)際問(wèn)題；

（4）與同學(xué)或網(wǎng)友交流學(xué)習(xí)心得，分享學(xué)習(xí)資源；

（5）研究該軟件或平臺(tái)的拓展應(yīng)用，如能否用于3D設(shè)計(jì)等，關(guān)注幾何學(xué)習(xí)的其它軟件。

這部分內(nèi)容學(xué)生們?cè)诹x務(wù)教育階段多有接觸，但對(duì)高中學(xué)生來(lái)說(shuō)，應(yīng)該較為深層次地理解數(shù)字化、數(shù)字化學(xué)習(xí)及數(shù)字工具的功能與優(yōu)勢(shì)，知道如何為自己的學(xué)習(xí)選擇適合的數(shù)字化工具和學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境。這需要對(duì)數(shù)字化的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)資源等綜合地了解。由于有數(shù)字化環(huán)境的支撐，學(xué)習(xí)的時(shí)間范圍擴(kuò)大，自主選擇的成份增強(qiáng)，學(xué)習(xí)的效率大大提升。在此基礎(chǔ)上，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，強(qiáng)化綜合應(yīng)用，激發(fā)數(shù)字化創(chuàng)新熱情，發(fā)展創(chuàng)新能力。

四、社會(huì)責(zé)任的賦予

在義務(wù)教育階段，要求學(xué)生“認(rèn)識(shí)信息技術(shù)發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人們生活質(zhì)量帶來(lái)的影響；在信息技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，認(rèn)識(shí)信息技術(shù)可能引發(fā)的一些潛在問(wèn)題；在信息活動(dòng)過(guò)程中，能采用簡(jiǎn)單的策略和方法保護(hù)個(gè)人信息，安全使用信息技術(shù)設(shè)備；遵守基本的信息法律法規(guī)，按照社會(huì)公認(rèn)的信息倫理道德規(guī)范開(kāi)展信息活動(dòng)。”到了高中，學(xué)生逐步走向成年，被賦予其更多的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)：“在信息活動(dòng)中，具有信息安全意識(shí)，尊重和保護(hù)個(gè)人及他人的隱私；采用簡(jiǎn)單的技術(shù)手段，保護(hù)數(shù)據(jù)、信息以及信息設(shè)備的安全；認(rèn)識(shí)人類信息活動(dòng)需要信息法律法規(guī)的管理與調(diào)節(jié)，能自覺(jué)遵守信息法律法規(guī)、信息倫理道德規(guī)范；正確認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)社會(huì)身份、虛擬社會(huì)身份之間的關(guān)系，合理使用虛擬社會(huì)身份開(kāi)展信息活動(dòng)；在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，積極、主動(dòng)融人到信息社會(huì)中?！?/p>

簡(jiǎn)言之，最根本的是要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己是現(xiàn)實(shí)社會(huì)和網(wǎng)絡(luò)虛擬世界中的一個(gè)“人”，應(yīng)當(dāng)遵守法律法規(guī)、社會(huì)公德及倫理道德規(guī)范，同時(shí)要用技術(shù)手段保護(hù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，維護(hù)自身合法權(quán)益。

案例材料：2013年8月19日，“秦火火”在沈陽(yáng)被北京警方抓獲。警方查明：2010年3月以來(lái)“秦火火”伙同他人，通過(guò)微博、貼吧、論壇等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，組織策劃并制造傳播謠言、蓄意炒作網(wǎng)絡(luò)事件、惡意詆毀公眾人物，以此達(dá)到謀取私利目的。

閱讀案例材料，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，思考下列問(wèn)題：

（1）“秦火火”在現(xiàn)實(shí)中是一個(gè)什么樣的人？在網(wǎng)絡(luò)上扮演了什么樣的角色？

（2）“秦火火”的主要罪行有哪些，我們應(yīng)該從“秦火火”案中吸取什么教訓(xùn)？

（3）在網(wǎng)絡(luò)這個(gè)虛擬世界里我們應(yīng)該怎樣用法規(guī)、道德準(zhǔn)則約束自己的言行，做一個(gè)信息時(shí)代合格的公民？

信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)雖然由4個(gè)方面要的要素組成，但這些要素并不是孤立的，他們之間有緊密的聯(lián)系，反映在學(xué)生身上也必然是綜合的表現(xiàn)。所以在教學(xué)中也應(yīng)該通過(guò)梳理的學(xué)科大概念：數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)和信息社會(huì)，提供綜合的研究項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的整體發(fā)展。

例如，項(xiàng)目活動(dòng)：導(dǎo)航軟件使用與研究。

（1）選擇一種常用的導(dǎo)航軟件，下載、安裝并使用；

（2）選擇不同的目的地，規(guī)劃最適合的出行路線；

（3）了解導(dǎo)航軟件工作原理，解釋實(shí)時(shí)路況實(shí)現(xiàn)的方法；

（4）分析歷史數(shù)據(jù)推測(cè)使用者生活、工作相關(guān)信息，并由此提出使用建議；

（5）寫(xiě)出你的項(xiàng)目研究報(bào)告，并與同學(xué)分享。

該項(xiàng)目涉及信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的幾個(gè)方面：

采用（信息意識(shí)），會(huì)用（數(shù)字化學(xué)習(xí)能力），用好（計(jì)算思維）；數(shù)據(jù)分析（數(shù)字化創(chuàng)新能力）；提出建議（信息社會(huì)責(zé)任）。在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)，如果能有意識(shí)地幫助學(xué)生厘清“數(shù)據(jù)、算法、系統(tǒng)、社會(huì)”的線索，整體一盤(pán)棋，全面考慮，就會(huì)取得更好的教學(xué)效果。

黨的“十八大”提出了“立德樹(shù)人”的教育總方針，教育部也發(fā)布了《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果，基于信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)，必然要圍繞“立德樹(shù)人”總方針，為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)整體目標(biāo)服務(wù)。因此，在普通高中的信息技術(shù)教學(xué)中，還應(yīng)充分發(fā)揮信息技術(shù)的支撐作用，與各學(xué)科教學(xué)融合發(fā)展，全面提升學(xué)生素養(yǎng)。