把握學(xué)科本質(zhì)，理清概念脈絡(luò)

朱林強(qiáng)

人類在認(rèn)識(shí)和發(fā)展的過程中，把一些感知到的事物的共同特點(diǎn)，從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，抽象出事物的本質(zhì)屬性，從而形成了一系列的概念。概念是一門課程基礎(chǔ)知識(shí)的重要組成部分，信息科技課程作為相對(duì)比較年輕的課程，涉及的概念有的有明確的定義，有的只是一個(gè)形象的詞語，有的還是比較模糊的說明，沒有準(zhǔn)確的定義。每一個(gè)概念都是課程的重要組成部分，都為學(xué)生提高學(xué)科素養(yǎng)提供重要的基礎(chǔ)知識(shí)和理論體系，因此，概念教學(xué)要體現(xiàn)概念的定義和特征，通過列舉學(xué)生生活學(xué)習(xí)中的范例幫助學(xué)生加深對(duì)概念的理解，舉一反三，引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題。

● 學(xué)科概念的本質(zhì)

概念隨著人類社會(huì)歷史和人類認(rèn)識(shí)的發(fā)展而變化。信息科技學(xué)科教材中出現(xiàn)的概念很多，但細(xì)細(xì)分析和理解，真正給出明確定義的卻很少，歸納一下信息科技教材中的概念主要有以下幾種表現(xiàn)形式。

1.有明確的定義

嚴(yán)格意義上說概念都要有明確的定義。例如，“算法”概念在教材中的定義為：解決問題的具體方法和步驟。用算法的定義可以解釋生活中許多解決問題的方法和途徑。內(nèi)涵是用順序、選擇和重復(fù)等方法來處理問題。外延是在具體用語言、流程圖、偽代碼等描述時(shí)要增加一些非常嚴(yán)格的條件限制，如每條規(guī)則都是確定的、可行的，不能有二義性等。在用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的過程中，“算法”概念的列舉在運(yùn)用具體的語言設(shè)計(jì)環(huán)境中能得到很好的體現(xiàn)，內(nèi)涵和外延在程序調(diào)試過程中能夠一一得以驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)。

2.以詞語形式出現(xiàn)

信息科技教材中出現(xiàn)最多的是以名詞為主的“概念”，而且整個(gè)課程中不同學(xué)段的教材內(nèi)出現(xiàn)時(shí)都沒有具體的定義，大都是以比較抽象化、判斷化或功能化的名詞作為概念出現(xiàn)。例如，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、路由器等用抽象化來定義;局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等用判斷化來定義;交換機(jī)、聲卡等設(shè)備都是用功能和用途來定義的。顯然，作為概念，這些詞語都沒有明確的定義，但通過一系列的說明和實(shí)物展示，學(xué)生都能很快理解。所以，在教學(xué)設(shè)計(jì)或教學(xué)過程中，教師都必須強(qiáng)調(diào)并解釋清楚。

3.沒有明確的定義

信息科技教材都是圍繞信息、信息技術(shù)和對(duì)信息的處理等內(nèi)容展開教學(xué)的，但信息概念至今沒有確切的定義，一般從分類、用途、媒體等多方面對(duì)其進(jìn)行定義，但都沒有真正抽象出信息這個(gè)對(duì)象的本質(zhì)，類似這樣的概念，教學(xué)中只能意會(huì)，不能言傳。

● 概念教學(xué)中的誤區(qū)

在信息科技學(xué)科教學(xué)中，對(duì)概念的教學(xué)應(yīng)該精準(zhǔn)無誤，但有時(shí)教師自身對(duì)概念的理解有差異，從而導(dǎo)致在教學(xué)過程中出現(xiàn)誤區(qū)。

1.“信息壓縮”概念教學(xué)誤區(qū)

上海市高中信息科技（華師大版高中信息科技第一冊(cè)試用本）有關(guān)信息壓縮概念的教學(xué)存在誤區(qū)。從字面上理解是非常容易的，信息壓縮就是在不損失有用信息的前提下，按照一定的編碼規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，形成去冗余數(shù)據(jù)后的新數(shù)據(jù)。信息壓縮有無損壓縮和有損壓縮，無損壓縮由專用軟件完成，如用WinRAR、WinZip等壓縮軟件形成壓縮包，使用時(shí)必須用這些壓縮軟件還原，恢復(fù)到原來的數(shù)據(jù)后再使用，可以應(yīng)用于對(duì)所有數(shù)據(jù)的壓縮。

有損壓縮是相對(duì)于無損壓縮而言的，它被廣泛應(yīng)用于動(dòng)畫、圖像和聲音文件的處理，在壓縮過程中會(huì)損失一定的信息，但對(duì)圖像和聲音的影響相對(duì)比較小。教師在教學(xué)時(shí)對(duì)這個(gè)概念的解釋一般沒有問題，但具體用什么軟件來實(shí)現(xiàn)有損壓縮呢？教材上列舉了用格式轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)信息的壓縮，即把一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成另外一種數(shù)據(jù)類型，格式轉(zhuǎn)換是對(duì)媒體的另外一種處理方式，和信息壓縮完全是兩個(gè)概念，不能混為一談。例如，一張大小為5.46MB的照片，用360壓縮軟件壓縮以后是5.25MB，但用Windows系統(tǒng)自帶的畫圖軟件經(jīng)過格式轉(zhuǎn)化后只有幾MB甚至幾KB容量，顯然兩者是有本質(zhì)的區(qū)別的。

2.“信息編碼”概念教學(xué)誤區(qū)

對(duì)概念的理解和應(yīng)用要有課程意識(shí)，不同的場(chǎng)合對(duì)概念的引用是有局限性的，而且也要有局限性思想。例如，“信息編碼”這個(gè)概念，教材上對(duì)信息編碼的解釋是：編碼是對(duì)原始信息符號(hào)按一定的規(guī)則所進(jìn)行的變換。盡管省略了“信息”兩個(gè)字，但還是能揣摩教材對(duì)概念定義的意圖，接著用學(xué)籍號(hào)、身份證號(hào)碼、車牌號(hào)等說明信息編碼的主要目的，這個(gè)概念其實(shí)是一個(gè)泛指的大概念，可以根據(jù)記憶的便利進(jìn)行處理。而編碼后的信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是以二進(jìn)制方式存儲(chǔ)的，所以如果要讓計(jì)算機(jī)來處理這些信息，就要進(jìn)行重新編碼，要讓計(jì)算機(jī)能夠接受由一系列0和1組成的編碼，如字形碼等，都是有固定的國際或國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的。因此，在教學(xué)中可以不區(qū)分細(xì)解，但作為教師應(yīng)該關(guān)注這些概念外延的區(qū)別。

● 概念教學(xué)的策略

概念是學(xué)科知識(shí)體系的重要組成部分。近幾年來，上海市開展概念教學(xué)研究，各區(qū)圍繞教研主題開設(shè)了許多教學(xué)公開課，并組織匯報(bào)交流，取得了一定的成效。廣大教師能圍繞概念這個(gè)核心展開教學(xué)研究，構(gòu)建概念情境，將概念教學(xué)與學(xué)生生活實(shí)際相結(jié)合，追尋概念出處并以故事案例形式來幫助學(xué)生理解概念，挖掘概念的內(nèi)涵和外延。

1.理解概念的本質(zhì)

對(duì)概念的定義有一定的規(guī)則和結(jié)構(gòu)，有內(nèi)涵和外延，每個(gè)概念都有問題背景，如信息處理的主要工具——計(jì)算機(jī)，它曾經(jīng)被命名為電腦、微機(jī)等，體現(xiàn)了時(shí)代的特征。所以對(duì)于一些相對(duì)比較抽象、變換的概念，在教學(xué)中教師可以創(chuàng)設(shè)一些情境，或故事，或?qū)嵗蛳喾碌膬?nèi)容進(jìn)行遷移，引導(dǎo)學(xué)生概括其中的關(guān)鍵詞，尋找概念隱喻的文字，分清主要屬性和非主要屬性，再一起組織歸納，產(chǎn)生準(zhǔn)確的概念定義，切記不要讓學(xué)生死記硬背。

2.理解概念的特征

概念有了定義，光記憶不行，還必須理解它的內(nèi)涵和外延。信息科技學(xué)科知識(shí)更新速度快，概念內(nèi)涵不斷發(fā)生變化，有些概念的界定本來就不是很清晰，有的或開始模糊，如教材中關(guān)于計(jì)算機(jī)的五大邏輯部件的說明，以往教材上有對(duì)應(yīng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備器件，如鍵盤是輸入設(shè)備，顯示器是輸出設(shè)備，但隨著觸摸屏的出現(xiàn)，兩者之間的界限就比較模糊，觸摸式計(jì)算機(jī)的屏幕既有輸入信息的功能，也具有輸出顯示的功能，所以分類和歸納時(shí)要做到科學(xué)合理。

3.理清概念間的聯(lián)系

概念本身可以分門別類，概念有前概念和后概念。例如，高中教材把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分成了三個(gè)部分，即馮·諾依曼思想，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和指令、程序、軟件。初中教材把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，那是否矛盾呢？當(dāng)然不矛盾，因?yàn)榻滩木帉懻呖紤]到了初中生和高中生的認(rèn)識(shí)角度和層次不同，概念只是從不同的視角來描述的，所以并不矛盾。

4.學(xué)會(huì)概念的應(yīng)用

學(xué)生理解了一個(gè)概念，但具體怎么用還有個(gè)轉(zhuǎn)變過程，因此，概念教學(xué)可以通過實(shí)例（也可以是反面的）加以形象化。例如，教學(xué)IP地址內(nèi)容時(shí)，以網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小來區(qū)分IP地址，為IP地址分類，避免資源的浪費(fèi)，用類比的方法講授信息編碼的意圖，如學(xué)生的學(xué)籍號(hào)、公民的身份證號(hào)碼等。教師教學(xué)時(shí)，要注重概念所隱含的學(xué)科素養(yǎng)，如網(wǎng)絡(luò)部分教學(xué)主要關(guān)注的是信息安全和對(duì)社會(huì)責(zé)任感意識(shí)。

● 概念教學(xué)案例分析

對(duì)于理論性比較強(qiáng)的知識(shí)概念，教師一般都采用講解方式進(jìn)行教學(xué)，從而使學(xué)生被動(dòng)地接受學(xué)習(xí)。那么，如何從概念教學(xué)設(shè)計(jì)角度開展教學(xué)活動(dòng)，使相對(duì)比較理論化的基礎(chǔ)知識(shí)吸引學(xué)生學(xué)習(xí)呢？這就要求教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要從學(xué)生的興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)的角度考慮。以華東師范大學(xué)出版社出版的上海市高中信息科技（2017年版）（第一冊(cè)）（試驗(yàn)本）第一章中的《信息編碼》（1.2.2）內(nèi)容為例，信息編碼概念從字面上比較容易理解，但要真正理解還要通過實(shí)例加以詮釋。因此，結(jié)合教材編排的內(nèi)容，教師可從重點(diǎn)（知識(shí)）剖析和實(shí)踐（示例）操作兩個(gè)方面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，從作業(yè)（回顧）設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)（鞏固）設(shè)計(jì)兩個(gè)方面來加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的落實(shí)，除了抓住這兩條主線展開教學(xué)設(shè)計(jì)外，還可利用教材中配有的交流討論和知識(shí)鏈接，幫助學(xué)生拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容。

教師要在理解課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)基本要求的基礎(chǔ)上，全面了解教材內(nèi)容編排，從課時(shí)、單元、章節(jié)乃至整個(gè)教材出發(fā)設(shè)計(jì)課時(shí)教學(xué)內(nèi)容，嘗試從教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)活動(dòng)、作業(yè)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)四個(gè)方面設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，華中師范大學(xué)第三附屬中學(xué)的信息科技備課組對(duì)信息編碼教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)就值得借鑒：預(yù)先有10節(jié)微課供學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)使用，教師在課前通過微信了解了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，課堂教學(xué)過程中設(shè)計(jì)了五個(gè)活動(dòng)完成知識(shí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)，最后通過在線測(cè)試及時(shí)鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。實(shí)踐操作環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了認(rèn)識(shí)ASCII碼、認(rèn)識(shí)漢字內(nèi)碼、我來“造”字、比較矢量圖和位圖的區(qū)別、我來畫圖五個(gè)活動(dòng)。每個(gè)活動(dòng)又設(shè)計(jì)了若干個(gè)實(shí)踐操作示例。其中，認(rèn)識(shí)ASCII碼的示例操作是，打開記事本（或文本文檔），按住Alt鍵，輸入數(shù)字65后放開Alt鍵，觀察屏幕上出現(xiàn)的內(nèi)容，再分別輸入ALT+66、67、97、49又會(huì)出現(xiàn)什么呢？對(duì)照教材附件的ASCII碼表，引導(dǎo)學(xué)生觀察對(duì)應(yīng)字符的二進(jìn)制編碼，并通過計(jì)算把它們轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行反向推理，要想在屏幕上顯示字母“E”，請(qǐng)問輸入什么值呢？顯示“e”又輸入多少呢？通過這樣的實(shí)踐示例，學(xué)生學(xué)習(xí)信息編碼知識(shí)的過程變得非常有趣，對(duì)ASCII碼表的意義和功能也有了更好的理解。

因此，教師要講清楚一個(gè)概念必須理論聯(lián)系實(shí)際。理論知識(shí)是由課程提供的，通過教材得以實(shí)現(xiàn)，所以，教師必須把握學(xué)科本質(zhì)，深入挖掘教材，才能落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)，使學(xué)生能夠真正學(xué)以致用。