基于DIKW模型的信息技術(shù)智慧教學

張向紅 胡彬

DIKW模型是指數(shù)據(jù)（Data）-信息（Information）-知識（Knowledge）-智慧（Wisdom）金字塔。數(shù)據(jù)是符號;當數(shù)據(jù)被賦予了具體的情境，有了具體的意義后就轉(zhuǎn)換為信息;當信息通過人的大腦加工處理，經(jīng)過內(nèi)化、結(jié)構(gòu)化、抽象化后，形成可以表述事物運動狀態(tài)和狀態(tài)變化規(guī)律的具有普遍適應性的信息，這種信息就轉(zhuǎn)換為知識;而智慧是通過人不斷地體驗、思考和感悟之后所獲得的對這個世界的認識和態(tài)度。當前的教育中，學生缺乏的不是學習的時間及內(nèi)容，而是獲得智慧所需要的思考和思維訓練的時間。因此，筆者認為，教育教學應該從這個角度出發(fā)進行設(shè)計。根據(jù)DIKW模型，教學應該通過教學內(nèi)容的分析和教學過程的設(shè)計，促進學生智慧的獲得。下面筆者以初中《信息的數(shù)字化》為例，探究DIKW模型在信息技術(shù)教學中的應用。

《信息的數(shù)字化》是一節(jié)基礎(chǔ)課，通過本節(jié)課，學生將了解到信息與二進制數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。還需要明確，信息的數(shù)字化蘊含的是信息技術(shù)的核心文化，是信息從一種不可琢磨的、模糊的概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭啥攘俊⒂袉挝?、有?nèi)涵和外延的科學研究對象的過程，因此，本節(jié)課是信息技術(shù)中最為重要的一節(jié)課，也是最有深度的一節(jié)課，需要通過教學設(shè)計，真正從數(shù)據(jù)、信息、知識引導到智慧的層面。

● 數(shù)據(jù)→信息

學習活動：根據(jù)兩個錦囊，逐一破解兩條線索，完成本節(jié)課學習任務(wù)，如下表所示。

設(shè)計說明：本階段的目的是借助問題啟發(fā)學生思考。該階段思維訓練包括觀察、實踐和思考。本階段中提供了兩條線索，這些數(shù)字和字母看起來似乎是沒有意義的符號，它們代表的是數(shù)據(jù)。錦囊的作用是幫助學生將數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，第一條線索轉(zhuǎn)換為“密碼是KSEZ”，于是他們獲得了解開第二個錦囊的密碼。通過第二個錦囊，第二條線索被轉(zhuǎn)換為“用你的座位號和姓名生成二維碼”，于是學生獲得了下一個任務(wù)的信息。這樣，通過學生的操作，數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為信息。

● 知識的逐步構(gòu)建

第一步知識構(gòu)建：信息與符號編碼的關(guān)系。在學生經(jīng)歷操作過程后，教師通過講授，幫助學生認識十六進制編碼、二進制編碼與文字信息之間的關(guān)系，如下頁圖1、圖2所示。

第二步知識構(gòu)建：信息與圖形編碼之間的關(guān)系。

學習活動：使用二維碼生成工具，用座位號及姓名生成二維碼。

引導思考：二維碼是怎么存儲信息的？二維碼和信息的關(guān)系是什么？

動畫演示：通過動畫演示幫助學生梳理進制、文字及編碼之間的關(guān)系，如圖3所示。

第三步知識構(gòu)建：聲音、圖像的數(shù)字化。利用動畫演示圖像和聲音的取樣數(shù)字化過程。

設(shè)計說明：在第一階段的學習活動中，學生通過操作將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有意義的信息，該活動的目的在于引導學生思考和探索其中的關(guān)系，并逐步構(gòu)建起數(shù)字化的知識結(jié)構(gòu)。十六進制編碼通過操作轉(zhuǎn)換為文字，二進制編碼可以轉(zhuǎn)換為十六進制，再轉(zhuǎn)換為漢字，這樣學生建立起二進制編碼、十六進制編碼和文字之間的關(guān)系。其中二進制編碼是計算機的語言，十六進制便于轉(zhuǎn)換為二進制，同時方便人類記憶，所以它是一種過渡語言，而文字為人的語言。這樣，機器語言、過渡語言和人類語言之間就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換和編碼。二維碼是圖形圖像信息同時也是編碼信息，二維碼用區(qū)域和黑白色塊進行編碼并存儲信息，實現(xiàn)了信息和圖形圖像之間的轉(zhuǎn)換。而計算機中的RGB像素圖像，每一個像素都包含了RGB值，分別對應了二進制代碼;聲音通過波形的采樣，每個采樣點轉(zhuǎn)換為二進制代碼。十六進制數(shù)、文字、二維碼、圖像、聲音……所有的信息都最終轉(zhuǎn)換為0和1組成的二進制數(shù)，即計算機語言，學生逐步構(gòu)建起信息數(shù)字化的知識結(jié)構(gòu)。

● 智慧的啟迪

重新認識我們的世界，如圖4所示。

設(shè)計說明：一而二，二而三，三而萬物。本節(jié)課在學習活動和講解中，呈現(xiàn)了數(shù)據(jù)到信息、信息到萬物的過程，揭示信息世界的本質(zhì)。通過教師的引導，學生重新了解了生活的世界不僅僅有真實的世界，還有信息的世界和計算機的世界，而數(shù)字世界的建構(gòu)來自古人的哲學智慧。信息技術(shù)之所以成了一門科學，之所以有今天的發(fā)展，影響和改變了我們的整個世界，是因為有很對研究者的智慧付出，而最重要的貢獻者就是香農(nóng)，他為信息定義了單位比特（bit），使信息從不可琢磨變成了可以度量。比特概念的提出，讓信息走向了科學，最終發(fā)展成為今天的信息科學。40分鐘的課堂教學，無法將波瀾壯闊的信息發(fā)展史容納其中，卻可以挖掘到智慧的層面，經(jīng)過三個階段，實現(xiàn)了由數(shù)據(jù)到信息、由信息到知識和技能的知識構(gòu)建，最終開啟智慧之門。這是本節(jié)課的設(shè)計理念和初衷，也是DIKW模型對智慧課堂設(shè)計的啟示。

● 智慧教學的策略

根據(jù)DIKW模型，要開展智慧教學，需要分析和思考：在信息技術(shù)教學中哪些屬于數(shù)據(jù)？哪些屬于信息？知識如何通過聯(lián)想、圖形化、結(jié)構(gòu)化形成？智慧如何進行挖掘和啟發(fā)？實際上，智慧的獲得根本還在于實踐和體驗過程中的思考，讓學生獲得智慧可以落到具體的如何讓學生思考上來，在具體操作時，可以參考如下策略。

1.提供思考的機會

智慧無法用語言來描述，深度的思維和感悟卻可以通過形象具體的事物來詮釋。在上述課例中，教師沒有直接告訴學生生活中的各類信息是如何數(shù)字化的，而是通過學生“解密”的過程來進行觀察、思考和探究。因此，智慧教學需要有留白，為學生提供思考的機會，在思考探索中尋找答案。

2.設(shè)計啟發(fā)性問題

好奇心是人類天生所具有的，正是在對未知事物的不斷探求中，人類才獲得了知識和智慧。一個能夠激發(fā)學生好奇心的提問，能夠讓學生產(chǎn)生更多的思考。提問是一門技巧，課堂是由一個個提問、困惑和疑問組成的。智慧課堂需要設(shè)計啟發(fā)性問題。這些提問，有的是針對學習過程的提問，實現(xiàn)學習的不斷深入;有的是開放性的問題，指向了信息技術(shù)學科核心內(nèi)容。借助這些不斷深入的問題，教學目標得以實現(xiàn)。這些問題既是新的學習的開始，也是對重點和難點的一種強調(diào)。

3.開拓學習的視野和空間

人類所有現(xiàn)存的知識都不是終極知識，人類對世界的認識、針對世界所構(gòu)建的整個知識體系是開放性的。如果教師的教學只是局限于教材、教輔，那么學生距離智慧會越來越遠。因此，教學中，無論是從硬件條件上，還是知識上，都應該給學生創(chuàng)造一個開放性的視野。在上述課例中，從信息的數(shù)字化編碼拓展到我們生活的多元世界和二進制數(shù)的產(chǎn)生，給予學生廣闊的思考空間。

信息技術(shù)學科是一門開放性的學科，更是一門不斷發(fā)展變化的學科。信息科學與其他學科的有效融合，從而產(chǎn)生出新的學科和思維模式，如生物學與信息科學融合，產(chǎn)生了生物信息科學，經(jīng)濟學與信息科學融合產(chǎn)生了新的金融學……同時，信息技術(shù)的發(fā)展歷程中融入了許多科學家、數(shù)學家、信息學家等的智慧與貢獻。因此，信息技術(shù)是融入了人類智慧與文化的一門學科，等待教師去挖掘。

4.無處不是學習

智慧是對萬事萬物的一種認識和態(tài)度，因此智慧無處不在，思考亦是如此。如果教師能夠有一雙敏銳的眼睛，生活學習中隨時都是學習和思考的時機，當學習從課堂和書本走到了生活之中，點點滴滴都是一次思維的訓練，點點滴滴都是思考的時機，點點滴滴都在向智慧靠近。

5.有目的的思維訓練

智慧的獲得必須通過思考和領(lǐng)悟。思考是一種內(nèi)化的能力，思考的深度和廣度及思考所能達到的高度都可以通過思維的訓練來獲得。觀察、聯(lián)想、歸納、分析、判斷、記憶……這些都是思維訓練的主要內(nèi)容。教師要根據(jù)學生的認知特點，有意識、有目的、有計劃地對學生的思維進行訓練，尤其是聯(lián)想及歸納的能力。例如，中學信息技術(shù)課程的整體框架設(shè)計，從信息的獲取到信息的加工，再到使用信息技術(shù)進行恰當?shù)男畔⒈磉_，逐步地培養(yǎng)了學生的信息素養(yǎng)，促進學生將信息的獲取、加工和使用自然地應用在實際的生活和學習之中，滿足信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)中的信息意識、數(shù)字化學習與創(chuàng)新等目標的培養(yǎng)要求。同時，在課程中從數(shù)據(jù)的認識與結(jié)構(gòu)化加工處理，到使用編程來解決生活中的實際問題，進行計算機程序算法的訓練。在代碼工具的使用過程中，從簡單命令層次到腳本處理層次，再到程序設(shè)計的層次，最終達到計算思維能力的訓練。

基于DIKW模型的智慧教學，其目的在于通過長期的訓練啟迪學生的智慧，使學生成為有智慧的人。對于教師而言，這或許也意味著在教學設(shè)計中投入更多的關(guān)于學習行為、規(guī)律的深度思考，而其本身也是一種獲得更多教育智慧的途徑。