數(shù)字化實(shí)踐，讓技術(shù)學(xué)習(xí)深度發(fā)生

許憬

對(duì)信息技術(shù)這門(mén)學(xué)科的基本概念的確立，我們多依賴(lài)于定義和約定俗成，缺少?gòu)V泛的經(jīng)驗(yàn)積累作為基礎(chǔ)。我們認(rèn)為，任何沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)證的猜測(cè)，或者是依據(jù)諸多表象材料得出的結(jié)論和規(guī)律都是不可靠的。信息技術(shù)也是一門(mén)科學(xué)，它不僅是用來(lái)操作、驗(yàn)證的，技術(shù)的學(xué)習(xí)也須建立在精細(xì)觀察和大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)之上，信息技術(shù)的一般規(guī)律也建議大家多用經(jīng)驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)研究的手段來(lái)揭示。一種基于實(shí)證、基于數(shù)據(jù)的技術(shù)學(xué)習(xí)新模式由此誕生。

何謂數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐

所謂信息技術(shù)環(huán)境下的數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐，不是常規(guī)概念上的應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的學(xué)習(xí)，而是把計(jì)算機(jī)學(xué)科概念作為學(xué)習(xí)對(duì)象，并建立在計(jì)算機(jī)環(huán)境下的，對(duì)屏幕數(shù)據(jù)的觀察、搜集、記錄、比對(duì)、判斷、選擇、概括等思維基礎(chǔ)上的高階學(xué)習(xí)……數(shù)字化實(shí)踐主張從直接經(jīng)驗(yàn)入手，采用程式化、操作化和定量分析的手段，使技術(shù)的研究達(dá)到精確化的水平。

數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐的操作流程

信息技術(shù)環(huán)境下的數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐是一個(gè)完整的系統(tǒng)，它由六個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成。

1.問(wèn)題分析

數(shù)字化實(shí)踐的重點(diǎn)是找準(zhǔn)核心問(wèn)題，這個(gè)核心問(wèn)題可能是影響學(xué)生認(rèn)知的操作細(xì)節(jié)處、理解疑難點(diǎn)、知識(shí)建構(gòu)點(diǎn)、經(jīng)驗(yàn)斷裂帶、思維生發(fā)點(diǎn)等。問(wèn)題分析包括了對(duì)教材、對(duì)學(xué)科、對(duì)學(xué)情的分析，是對(duì)它們充分了解基礎(chǔ)上的學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)、目標(biāo)定位和核心問(wèn)題指向。

例如，初高中信息技術(shù)教材對(duì)文件壓縮的操作方法有詳細(xì)的介紹，但對(duì)壓縮的本質(zhì)與效果比較很少筆墨觸及。教材指出，“壓縮一般可改變文件的大小”。這句話(huà)就是一個(gè)極好的數(shù)字化實(shí)踐延展點(diǎn)：一般指什么？壓縮率的高低跟什么相關(guān)？壓縮后文件大小是否有量化的數(shù)據(jù)比較？有沒(méi)有特殊情況？所以我們可以選定“壓縮后，不同文件大小會(huì)發(fā)生怎樣的變化”作為實(shí)驗(yàn)的研究項(xiàng)目。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一份操作可行的實(shí)驗(yàn)方案，這是核心問(wèn)題導(dǎo)引下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要符合四大原則：有核心問(wèn)題、有變量控制、有數(shù)據(jù)參與、有思維含量。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)要選擇好因變量與自變量，要掌控好自變量的參數(shù)變化，剔除好非核心干擾因素。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)主體可以是教師，甚至也可以是學(xué)生自行提出。

例如，浙江教育出版社小學(xué)信息技術(shù)《網(wǎng)頁(yè)下載》一課很容易混淆“保存網(wǎng)頁(yè)”與“收藏網(wǎng)址”的概念?！笆詹鼐W(wǎng)址”只是提供了網(wǎng)頁(yè)所鏈接的網(wǎng)址，“保存網(wǎng)頁(yè)”則提供了真實(shí)存在的一個(gè)本地文件（注意是文件），在有網(wǎng)狀態(tài)下“收藏網(wǎng)址”與“保存網(wǎng)頁(yè)”使用結(jié)果幾乎無(wú)法甄別。所以，我們創(chuàng)設(shè)了有網(wǎng)和無(wú)網(wǎng)的環(huán)境，在信息技術(shù)虛擬的情境里設(shè)計(jì)了一個(gè)網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)的實(shí)驗(yàn)，從而理解兩者的區(qū)別。

3.環(huán)境搭建與學(xué)單設(shè)計(jì)

（1）環(huán)境搭建

數(shù)字化實(shí)踐要搭建一個(gè)可視化、可探究的技術(shù)環(huán)境，更要提供一組結(jié)構(gòu)化的實(shí)驗(yàn)材料。所謂材料的結(jié)構(gòu)化，就是把搜集積累起來(lái)的信息資源加以歸納、整理和重組，使之核心化、意義化，以利于指向?qū)W科的概念；使之條理化、序列化，以利于學(xué)習(xí)的推進(jìn)；使之活動(dòng)化、可操作化，以利于學(xué)科的認(rèn)知；建構(gòu)資源之間的鏈接聯(lián)系使之網(wǎng)絡(luò)化，能引發(fā)高階思維。材料的結(jié)構(gòu)會(huì)影響經(jīng)驗(yàn)的習(xí)得和問(wèn)題的解決，所以，材料準(zhǔn)備一定要符合學(xué)科概念的結(jié)構(gòu)、學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，并與學(xué)單設(shè)計(jì)同步。

例如，《壓縮實(shí)驗(yàn)》中教師為學(xué)生提供了一些典型性的實(shí)驗(yàn)材料：純文本文件、照片文件、音頻文件、程序文件、Word文檔、圖案文件。六種文件包含了平時(shí)常用文件類(lèi)型，又囊括了壓縮率偏低、偏高甚至不縮反大等各種情況，有利于形成強(qiáng)烈的數(shù)據(jù)對(duì)比，達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。此案例中材料的選擇體現(xiàn)了施教者的獨(dú)具匠心，具有通識(shí)性和典型性。

（2）學(xué)單設(shè)計(jì)

學(xué)單是學(xué)習(xí)的主線(xiàn)索，學(xué)單可以為信息技術(shù)“教與學(xué)”提供有效的資源方法、學(xué)情分析、進(jìn)程引領(lǐng)、作業(yè)練習(xí)等支持。在數(shù)字化實(shí)踐中學(xué)單是實(shí)驗(yàn)的外在呈現(xiàn)，學(xué)單的形式有純文本、導(dǎo)圖式、表格式、圖文混合式等，但學(xué)單的選擇一定要有利于實(shí)驗(yàn)記錄、數(shù)據(jù)比對(duì)。

在數(shù)字化學(xué)習(xí)中表格是最佳的呈現(xiàn)方式，例如，《探尋鯨的奧秘》關(guān)于搜索引挈的關(guān)鍵詞查找實(shí)驗(yàn)遞次設(shè)計(jì)了兩份表格式實(shí)驗(yàn)單（如表1、表2）。表格設(shè)計(jì)不同，往往得出的結(jié)論也會(huì)不同。第一份學(xué)單旨在通過(guò)相同關(guān)鍵詞下不同搜索引挈的結(jié)果比較，了解不同的搜索引挈工作效率差異；第二份學(xué)單旨在通過(guò)相同搜索引挈下不同關(guān)鍵詞的選擇比較，理解多關(guān)鍵詞組合的精準(zhǔn)搜索。

4.實(shí)驗(yàn)操作

數(shù)字化實(shí)踐由一組連續(xù)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)操作之間應(yīng)是并列式或遞進(jìn)式的，相比于普通操作，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的路徑指向更清晰、更明確。我們一定要以實(shí)驗(yàn)學(xué)單為線(xiàn)索推進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作，要時(shí)刻追隨課堂進(jìn)程循序漸進(jìn)。

例如，浙教版第四冊(cè)第10課《讓機(jī)器人學(xué)走路》，讓仿真軟件走好“P”字的最關(guān)鍵一步是走弧線(xiàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了表單（如表3）和實(shí)驗(yàn)流程。首先，班級(jí)內(nèi)交流預(yù)設(shè)影響機(jī)器人走弧線(xiàn)的因素；其次，嘗試實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)探究表格選擇四種方案，并在VJC仿真軟件中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試，然后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表格，進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，尋找變與不變；再次，全體交流“我的發(fā)現(xiàn)”，探索規(guī)律；然后，要體會(huì)左右電機(jī)功率差大小對(duì)弧線(xiàn)的影響，并思考如何設(shè)計(jì)方案5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；最后，規(guī)律應(yīng)用，研討和實(shí)現(xiàn)機(jī)器人準(zhǔn)確走出字母“P”中的弧線(xiàn)。

5.數(shù)據(jù)記錄

在信息技術(shù)里諸多信息都是以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)的，諸多操作結(jié)果也會(huì)以隱性或顯性的方式迅即反映在參數(shù)變化上。技術(shù)操作和算法學(xué)習(xí)中，數(shù)據(jù)最能說(shuō)明問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以揭示科學(xué)的概念和規(guī)律，為概念的形成提供有力的佐證。

在信息技術(shù)課堂學(xué)習(xí)中，我們一定要善于捕捉屏幕參數(shù)的更迭變化，一定要教會(huì)學(xué)生觀察、讀懂、搜集、記錄、分析數(shù)字化信息的能力（如下圖和表4）。例如，《精彩圖片剪輯》一課中，ACDsee軟件對(duì)整張圖片、截取的圖塊均會(huì)顯示相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，包括文件名、文件大小、圖片尺寸等，我們?cè)谡n始要提醒學(xué)生注意觀察屏幕參數(shù)（如下圖）。

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)論要充分體現(xiàn)科學(xué)性、全面性、自主性、開(kāi)放性。實(shí)驗(yàn)結(jié)論要用事實(shí)說(shuō)明問(wèn)題，一定要依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)表單、對(duì)比變量因素推導(dǎo)出；實(shí)驗(yàn)結(jié)論要通過(guò)詳實(shí)數(shù)據(jù)總結(jié)操作經(jīng)驗(yàn)，找出技術(shù)規(guī)律，指出要點(diǎn)說(shuō)明，提出問(wèn)題建議；實(shí)驗(yàn)結(jié)論宜由學(xué)生得出；實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以是收斂的，最好是發(fā)散的。在數(shù)字化實(shí)踐中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往會(huì)驗(yàn)證學(xué)生預(yù)測(cè)，強(qiáng)化概念認(rèn)知。但有時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與操作前的預(yù)估與猜測(cè)也會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知沖突，學(xué)生不得不修正頭腦原圖式以獲得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論解析的一致性（同化與順應(yīng)），在此過(guò)程中就會(huì)更好地發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。

例如，在《壓縮實(shí)驗(yàn)》中，根據(jù)表4不難得出結(jié)論：由于不同類(lèi)型信息的編碼方式有所不同，同款軟件對(duì)文件的壓縮效果相差較大，圖案和程序文件壓縮比較低，效果最好；位圖文件和MP3文件壓縮效果微乎其微；最小的純文本文件壓縮后，文件反而變大！甚至可以追問(wèn)為什么！

數(shù)字化實(shí)踐推動(dòng)技術(shù)學(xué)習(xí)的變革

信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)經(jīng)歷了傳授演示、嘗試學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題解決等模式階段，信息技術(shù)環(huán)境下的數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐，是我們對(duì)信息技術(shù)學(xué)科課堂的一次全新嘗試，從一系列課例上我們可探尋到其共同的規(guī)律，它必然具備七大特征：以學(xué)生為研究主體，以信技學(xué)科概念 為研究對(duì)象，以屏幕數(shù)據(jù)為研究源，以劣構(gòu)問(wèn)題為研究目標(biāo)，以表格為呈現(xiàn)方式，以實(shí)驗(yàn)為學(xué)習(xí)方式，以高階為思維方式。

數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐強(qiáng)調(diào)了動(dòng)眼、動(dòng)口、動(dòng)手又動(dòng)腦，是一種思維含量較高的計(jì)算機(jī)操作形式，非常適用于智能化程度相對(duì)比較高的信息技術(shù)學(xué)科。它改變了過(guò)去教師講學(xué)生聽(tīng)、教師示范學(xué)生模仿的教學(xué)方式，開(kāi)啟了先學(xué)后教的教學(xué)新方法。數(shù)字化學(xué)習(xí)改變了傳統(tǒng)的從概念、定義、規(guī)律開(kāi)始的技術(shù)學(xué)習(xí)模式，開(kāi)啟了通過(guò)各種自主實(shí)驗(yàn)等事實(shí)性操作、試誤法、數(shù)據(jù)實(shí)證分析來(lái)理解概念的課堂新模式。計(jì)算機(jī)提供了一個(gè)可視化、可復(fù)原的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，極易實(shí)現(xiàn)“做中研，做中學(xué)”。數(shù)學(xué)化實(shí)踐真正讓信息技術(shù)學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)了從會(huì)操作到會(huì)探索、會(huì)研究的價(jià)值轉(zhuǎn)型。

長(zhǎng)期以來(lái)，信息技術(shù)的課堂缺少直指學(xué)科核心的內(nèi)容，我們總在外緣游蕩，且樂(lè)此不疲。信息技術(shù)環(huán)境下的數(shù)字化技術(shù)實(shí)踐給我們提供了一種脫離“庸俗”的操作方式，使計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)最終走向了理性和科學(xué)。