深度思考高中信息技術(shù)新課程教學(xué)要素

王愛(ài)勝

你準(zhǔn)備好了嗎？我們時(shí)刻準(zhǔn)備著！

高中信息技術(shù)新課程越來(lái)越近了，大約在2019年的春天就會(huì)開(kāi)啟新教材的培訓(xùn)，也許2019年的夏天就能進(jìn)行新課程的全員培訓(xùn)，也許2019年的秋天就能啟動(dòng)新課堂的觀摩課、優(yōu)質(zhì)課……其實(shí)，從2017年新課標(biāo)發(fā)布的那一天起，我們就整一整舊裝備出發(fā)向前進(jìn)。只不過(guò)，現(xiàn)在是時(shí)候告別“三新一舊（新課標(biāo)、新課程、新高考、舊教材）”，一起攜手迎接全新日子到來(lái)了。為了迎接這“四新合一”，我們不妨提前對(duì)教學(xué)中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行深度思考，厚積未來(lái)之期待，達(dá)成胸有之成竹。

課程目標(biāo)要素：基于學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)揮個(gè)性、協(xié)調(diào)共性，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)

這一輪新課程的最大變革就是核心素養(yǎng)、立德樹(shù)人等新理念的提出，尤其在具體學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中凝練出了學(xué)科核心素養(yǎng)作為課程架構(gòu)之本。高中信息技術(shù)課程的學(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、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)要素，指明了課程的內(nèi)容核心與學(xué)科價(jià)值。我們需要把握的是它們與以前的三維目標(biāo)格局完全不一樣，每一個(gè)要素內(nèi)容都是有獨(dú)特性的，在一定層次上也是相互影響、相互融合的。因此，需要我們從學(xué)科核心素養(yǎng)的個(gè)性與共性方面去尋找知識(shí)、技術(shù)、能力及思維、意識(shí)等內(nèi)容的教學(xué)角度。

在個(gè)性方面，信息意識(shí)具有精神的品質(zhì)，敏感度、判斷力、自覺(jué)與主動(dòng)以及共享等內(nèi)涵無(wú)不指向信息技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新的精神品質(zhì)；計(jì)算思維具有方法的價(jià)值，思想方法、思維活動(dòng)、問(wèn)題解決等無(wú)不體現(xiàn)方法價(jià)值，無(wú)不體現(xiàn)對(duì)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法的指引；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新有利于技術(shù)能力形成，評(píng)估、選用、管理、習(xí)慣、創(chuàng)新、創(chuàng)造、分享，無(wú)一不是為了提高技術(shù)運(yùn)用能力和技術(shù)創(chuàng)新能力；信息社會(huì)責(zé)任的目的是提高修養(yǎng)境界，安全、法規(guī)、道德、倫理、態(tài)度、負(fù)責(zé)，無(wú)一不是針對(duì)信息社會(huì)公民修養(yǎng)的培育與提高。所以，這些學(xué)科核心素養(yǎng)各有特色，也各具特長(zhǎng)。

在共性方面，信息意識(shí)起到指引作用，可以“啟蒙”并“引導(dǎo)”另外三項(xiàng)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成；計(jì)算思維具有典型的信息時(shí)代特征，以計(jì)算機(jī)的思維方式促進(jìn)信息意識(shí)的形成，指導(dǎo)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的實(shí)踐，達(dá)成信息社會(huì)責(zé)任（如信息倫理、安全與信息社會(huì)建設(shè)），提供更高層次的方法論；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新對(duì)所有學(xué)科核心素養(yǎng)培育具有一定的實(shí)踐承載作用；信息社會(huì)責(zé)任更是對(duì)其他三項(xiàng)學(xué)科核心素養(yǎng)的安全保障與正確價(jià)值觀的指導(dǎo)。從課標(biāo)來(lái)看，這種課程目標(biāo)的共性就表現(xiàn)在全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)的總目標(biāo)上。

因此，注重每項(xiàng)學(xué)科核心素養(yǎng)個(gè)性化的內(nèi)容構(gòu)架、培養(yǎng)實(shí)施是必要的；多項(xiàng)學(xué)科核心素養(yǎng)相互協(xié)調(diào)、相互融合也非常重要，以此來(lái)共同達(dá)成信息技術(shù)學(xué)科課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。

課程內(nèi)容要素（之一）：在數(shù)據(jù)計(jì)算中以計(jì)算思維培育學(xué)生的學(xué)科能力

計(jì)算思維是這次信息技術(shù)課程改革的關(guān)鍵內(nèi)容，換言之其他三項(xiàng)學(xué)科核心素養(yǎng)與原來(lái)的信息素養(yǎng)體系多有重合，而計(jì)算思維是近幾年新興的重要課程理論，需要著重理解與實(shí)踐。目前，計(jì)算思維更多涉及的是編程教育領(lǐng)域的“數(shù)據(jù)與計(jì)算”“數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“算法初步”等模塊，其實(shí)它在“開(kāi)源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)”“三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意”“移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)”等模塊中也表現(xiàn)突出。我們不妨以“數(shù)據(jù)與計(jì)算”為例思考計(jì)算思維如何培育學(xué)生的學(xué)科能力（本學(xué)科培育出來(lái)的能力，其他學(xué)科較難替代培育，如編程能力）。

一方面，從軟件工程的角度進(jìn)行界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、組織數(shù)據(jù)、算法設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)等，這是培養(yǎng)符合計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)能力，需要借助編程解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，向著軟件開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，在實(shí)踐中形成算法設(shè)計(jì)與編程能力。

另一方面，從算法與程序設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本算法認(rèn)知，通過(guò)變量、數(shù)據(jù)類型、數(shù)組等進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、處理方法的學(xué)習(xí)，掌握程序設(shè)計(jì)的基本流程，學(xué)會(huì)改進(jìn)算法提高效率等。

特別需要注意的是，本次課程變革中多數(shù)新教材采用Python編程作為計(jì)算思維培育的學(xué)習(xí)載體，這樣可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)語(yǔ)法習(xí)慣的“遵循”與對(duì)Python的個(gè)性化特點(diǎn)“難舍”的糾結(jié)，前者的優(yōu)勢(shì)是對(duì)各種編程語(yǔ)言都具普遍性，后者的優(yōu)勢(shì)是具有開(kāi)放與高效的人工智能特征的時(shí)代性。因此，我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中要注意權(quán)衡，達(dá)成以通用的、標(biāo)準(zhǔn)的算法思維為主體，也不無(wú)視“Pythonic（Python特色）”的價(jià)值，讓學(xué)生的學(xué)科能力具有通用性和時(shí)代性。

教學(xué)策略要素：基于項(xiàng)目與工程，以系統(tǒng)論的思想提升學(xué)科體系的層次

信息技術(shù)教育教學(xué)策略經(jīng)歷了軟件操作式的范例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)中的案例學(xué)習(xí)、主題情境中的綜合應(yīng)用三個(gè)階段，現(xiàn)在逐步發(fā)展到基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的工程實(shí)踐，而這也是計(jì)算思維下的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新的教學(xué)方式。我們已經(jīng)對(duì)計(jì)算思維的內(nèi)涵與特點(diǎn)有所了解，知道它原本就是基于工程研發(fā)、設(shè)計(jì)與實(shí)施的一種思維路徑，所以項(xiàng)目學(xué)習(xí)是與之相對(duì)應(yīng)的。

既然是要以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為策略進(jìn)行教與學(xué)，那么不論是單純的技術(shù)類項(xiàng)目、主題設(shè)計(jì)類項(xiàng)目還是多種學(xué)科融合的STEAM項(xiàng)目等，都需要面對(duì)一個(gè)系統(tǒng)論的核心概念。系統(tǒng)論，講究的就是一個(gè)整體，組成的元素、設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)都彼此相關(guān)聯(lián)，不能簡(jiǎn)單地割裂。基于工程方式的項(xiàng)目學(xué)習(xí)在不同程度上適合于各個(gè)課程模塊，因?yàn)檫@次課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)都是基于學(xué)科核心素養(yǎng)，針對(duì)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行的分類。

系統(tǒng)論的思想在“必修2 信息系統(tǒng)與社會(huì)”模塊中有更具體的表現(xiàn)，系統(tǒng)論的技術(shù)思想會(huì)得到較為規(guī)范的學(xué)習(xí)與實(shí)踐。整個(gè)模塊從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)去探討信息系統(tǒng)的概念、組成、功能、類型、特點(diǎn)（優(yōu)勢(shì)與局限）、設(shè)計(jì)方法、安全、發(fā)展以及與社會(huì)的關(guān)系等。從內(nèi)容來(lái)說(shuō)，信息系統(tǒng)有大有小，大的有互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星電視網(wǎng)，小一點(diǎn)的有城域網(wǎng)、校園網(wǎng)，更小一些的有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖書(shū)管理系統(tǒng)，它們都涉及到硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)，相關(guān)的設(shè)計(jì)、維護(hù)技術(shù)不再簡(jiǎn)單地指向具體操作，而是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。比如，將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)工作原理納入到信息系統(tǒng)的工作原理中去理解，將數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、計(jì)算、控制、輸出相應(yīng)提高到系統(tǒng)論的層次去認(rèn)識(shí)；再如，將傳統(tǒng)的殺毒、修補(bǔ)漏洞等技術(shù)放在信息系統(tǒng)安全的環(huán)節(jié)中去應(yīng)用，學(xué)習(xí)如何保護(hù)信息系統(tǒng)，提高信息系統(tǒng)的安全性。對(duì)于新技術(shù)領(lǐng)域，如物聯(lián)網(wǎng)、5G等也宜從信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化以及發(fā)展趨勢(shì)等方面去認(rèn)知與學(xué)習(xí)，達(dá)成一種系統(tǒng)工程師的認(rèn)知能力初步的素養(yǎng)，形成一種項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力的思維意識(shí)，更能讓信息技術(shù)課程學(xué)科體系的層次得到提升。

課程的技能要素：基于數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，在融合中培育創(chuàng)新能力

高中信息技術(shù)課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)包含必修、選擇性必修、選修三大類型，共10個(gè)模塊，在領(lǐng)域上也存在相關(guān)或重合，既有全面提升高中學(xué)生信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)內(nèi)容，也有專業(yè)化、個(gè)性化提升內(nèi)容。如此多的內(nèi)容是為了樹(shù)立更加穩(wěn)定的學(xué)科價(jià)值（數(shù)據(jù)與計(jì)算、算法初步等）和應(yīng)對(duì)最新的技術(shù)發(fā)展（如開(kāi)源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)、移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)等）的需求，對(duì)學(xué)生認(rèn)知、技術(shù)修習(xí)與特長(zhǎng)培育、專業(yè)儲(chǔ)備無(wú)疑都是有廣闊空間的。我們需要從教學(xué)的角度深刻把握其思維精髓，深刻理解應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)與應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中如何體現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新核心素養(yǎng)。不論是學(xué)習(xí)還是創(chuàng)新，都不是以往單一技術(shù)操作學(xué)習(xí)可以實(shí)現(xiàn)的，其中“融合”必是有效學(xué)習(xí)的策略之一。

融合的方向之一，是技術(shù)與學(xué)科學(xué)習(xí)相融合。數(shù)字化學(xué)習(xí)，必然與學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)、社會(huì)學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)相聯(lián)系。一方面，是信息技術(shù)學(xué)科內(nèi)的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容可以是本學(xué)科的經(jīng)典知識(shí)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、圖文處理技術(shù)等，借助數(shù)字化的技術(shù)（如網(wǎng)絡(luò)、視頻技術(shù)）進(jìn)行探究、練習(xí)；也可以是本學(xué)科的新領(lǐng)域的知識(shí)，如Python編程、物聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)源硬件、人工智能等學(xué)習(xí)。另一方面，是與其他學(xué)科進(jìn)行融合，利用數(shù)字技術(shù)（如網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)課、在線平臺(tái)、虛擬實(shí)驗(yàn)、專業(yè)APP等）進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，借此改變學(xué)習(xí)的方式，提高學(xué)習(xí)的效率。在創(chuàng)新方面，也是如此，如三維設(shè)計(jì)可以是設(shè)計(jì)科技產(chǎn)品的模型，也可以是設(shè)計(jì)藝術(shù)作品，在此過(guò)程中必須要用到多種學(xué)科知識(shí)，才能真切體驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新的魅力，否則僅僅是模仿一般的物品，會(huì)因?yàn)槿狈ι顚哟蔚男枨蠖寗?chuàng)新變得膚淺。

課堂教學(xué)實(shí)施要素：教與學(xué)在分層中實(shí)現(xiàn)逐步遞進(jìn)

新課程的教學(xué)實(shí)施將會(huì)面臨兩大難題，一是內(nèi)容的廣泛性，二是教學(xué)方法的局限性。

內(nèi)容的廣泛性在同一個(gè)模塊中表現(xiàn)為，不強(qiáng)調(diào)具體操作步驟帶來(lái)以功能實(shí)現(xiàn)為背景的技術(shù)應(yīng)用廣泛性，如數(shù)據(jù)的分析可以涉及應(yīng)用軟件和編程處理等；在多個(gè)模塊中表現(xiàn)為，模塊的多樣化及模塊間存在的關(guān)聯(lián)與重合，如“數(shù)據(jù)與計(jì)算”“數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“數(shù)據(jù)管理與分析”“算法初步”四個(gè)模塊在數(shù)據(jù)上都有相當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)，內(nèi)容不免會(huì)有重合。教學(xué)方法的局限性主要表現(xiàn)在，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為主體的學(xué)習(xí)策略在時(shí)間、空間和學(xué)習(xí)連續(xù)性上存在局限，使教師教學(xué)存在很多現(xiàn)實(shí)瓶頸。

因此，在新課程的課堂中實(shí)施教與學(xué)要嘗試進(jìn)行內(nèi)容分層，根據(jù)不同層次的內(nèi)容進(jìn)行逐步遞進(jìn)，降低學(xué)習(xí)的難度，提高學(xué)習(xí)的效率。例如，編程學(xué)習(xí)不宜給出一個(gè)大程序、一堆語(yǔ)法知識(shí)一條一條地“啃”，這樣會(huì)再次淪為知識(shí)的灌輸與技術(shù)的模仿。內(nèi)容分層，可以從簡(jiǎn)單的問(wèn)題著手，構(gòu)建最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)明的程序代碼，然后根據(jù)不同的條件、不同的需求逐步擴(kuò)大，逐步提高難度，讓學(xué)習(xí)過(guò)程逐步遞進(jìn)。例如，研究隨機(jī)數(shù)據(jù)，不妨以拋硬幣為例，先模擬拋一次出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象，把握用隨機(jī)數(shù)與數(shù)列對(duì)應(yīng)來(lái)表示硬幣的正、反面的簡(jiǎn)明數(shù)據(jù)模型；然后逐步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行10次、20次的隨機(jī)模擬，觀察正、反出現(xiàn)的情況，遞進(jìn)到循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的自動(dòng)化模擬；進(jìn)而，擴(kuò)大到1000、10000次的模擬實(shí)驗(yàn)，拋出為什么對(duì)模擬的正、反面的具體信息并不再關(guān)注的問(wèn)題，進(jìn)一步到關(guān)注各自出現(xiàn)的次數(shù)，提高數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)思維的發(fā)展，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果歸納隨機(jī)現(xiàn)象的特征——如此，就從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)模擬逐步遞進(jìn)到自動(dòng)化產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)、自動(dòng)判斷與累計(jì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)等。再如，將各編程模塊中的要求針對(duì)內(nèi)容分層，實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)：從必修算法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)層次（順序、選擇、循環(huán)）到選擇性必修使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行算法優(yōu)化（數(shù)組、隊(duì)列、棧、樹(shù)），最后遞進(jìn)到算法初步學(xué)習(xí)算法的高效性設(shè)計(jì)（貪心、分治、動(dòng)態(tài)規(guī)劃），以內(nèi)容分層實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)遞進(jìn)，實(shí)質(zhì)是對(duì)項(xiàng)目規(guī)劃的一種細(xì)化、一種分解和項(xiàng)目活動(dòng)的階段性實(shí)施。

2019年，是新課程充滿希望的新起點(diǎn)，我們一線教師在新的課堂，定會(huì)胸懷理想，輕裝出發(fā)，向著目標(biāo)奔跑，要記得在每一個(gè)驛站進(jìn)行階段總結(jié)，別忘了欣賞中途的萬(wàn)千風(fēng)景！