信息科技課程六條邏輯主線的潛在分布與發(fā)展方向

王帆 邢瑤 高露

[摘? ?要] 信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中的六條邏輯主線是服務(wù)于“素養(yǎng)表現(xiàn)”的“學(xué)科邏輯”，是一線教師辨識與實施課堂教學(xué)的組織依據(jù)。教師教學(xué)認(rèn)知是對其頭腦中學(xué)科知識結(jié)構(gòu)各要素進(jìn)行情境化、個性化的調(diào)動與關(guān)聯(lián)，反映了教師的教學(xué)邏輯與實踐樣態(tài)，可以揭示課標(biāo)應(yīng)然與教學(xué)的實然差距。文章采用認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)（ENA）分析2022年全國初中信息技術(shù)36節(jié)優(yōu)質(zhì)課以反映現(xiàn)有信息技術(shù)教師的教學(xué)認(rèn)知狀態(tài)，探尋六條邏輯主線的潛在分布與問題。研究發(fā)現(xiàn)：教師對于六條邏輯主線的認(rèn)知分布不均，普遍停留在低階層次，縱向發(fā)展存在顯著差異；算法與信息處理、網(wǎng)絡(luò)淺層構(gòu)成課堂組織的基線；網(wǎng)絡(luò)被淺化為課堂呈現(xiàn)的輔線；信息處理被窄化為算法、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)主題活動的支撐條件；數(shù)據(jù)與算法緊密銜接，構(gòu)建了解決問題的邏輯框架；人工智能缺乏數(shù)據(jù)、算法、算力共振的底層內(nèi)容架構(gòu)；信息安全主線缺位。最后，針對發(fā)現(xiàn)的問題，為信息科技課程教材內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法優(yōu)化、教師培訓(xùn)轉(zhuǎn)型提出了建設(shè)性意見。

[關(guān)鍵詞] 信息科技； 新課標(biāo)； 邏輯主線； 分布與發(fā)展

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 王帆（1976—），女，江蘇徐州人。教授，博士，主要從事信息技術(shù)教育教學(xué)研究。E-mail：841239123@qq.com。

一、引? ?言

2022年3月，教育部正式印發(fā)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》，將“信息科技”獨(dú)立設(shè)科，依據(jù)核心素養(yǎng)和學(xué)段目標(biāo)，按照學(xué)科大概念的邏輯關(guān)系和學(xué)生的認(rèn)知特征提煉六條邏輯主線，以此作為課程結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)。作為信息科技課程建設(shè)的主力軍，教師教學(xué)認(rèn)知的差異促使課堂教學(xué)實踐千差萬別，成為教師教育者或教師個人解讀教師行為、揭示復(fù)雜課堂規(guī)律的重要切口。全國初中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課作為典型的課堂教學(xué)案例，充分展現(xiàn)當(dāng)前信息技術(shù)教師對學(xué)科概念、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、課程邏輯等方面的理解與實踐，是教師教學(xué)認(rèn)知與具體實踐情境相互作用的現(xiàn)實表征。從教師教學(xué)認(rèn)知出發(fā)，對信息科技課程六條邏輯主線在課堂中的潛在分布進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)各主線的縱向發(fā)展與橫向關(guān)聯(lián)等復(fù)雜脈絡(luò)，以此探討其未來的變化趨勢。

二、 研究概述

（一）信息科技課程的學(xué)科邏輯與現(xiàn)實基礎(chǔ)

近年來，各國修訂的中小學(xué)信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)主要從學(xué)科核心概念和學(xué)生實踐表現(xiàn)的雙重視角建構(gòu)學(xué)科體系結(jié)構(gòu)，關(guān)注學(xué)科的育人價值[1]，強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容依托學(xué)科邏輯，促進(jìn)學(xué)生的進(jìn)階式發(fā)展。例如，英國教育部2013年發(fā)布的計算機(jī)國家課程“Computing Programmers of Study for Stages 1-4”，其核心概念包括計算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)和數(shù)字素養(yǎng)，旨在通過高質(zhì)量的計算機(jī)教育提升中小學(xué)學(xué)生的計算思維和創(chuàng)造力[2]。2016年，美國制定了K-12計算機(jī)科學(xué)框架，提出了五個核心概念，分別是計算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)和分析、算法和編程、計算的影響[3]。每個核心概念都包含多個子概念，提供了從幼兒園到12年級的學(xué)習(xí)線索，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計算思維與數(shù)字素養(yǎng)?？梢?，各國在信息科技學(xué)科的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計中都以信息科技的核心概念為基礎(chǔ)，建構(gòu)學(xué)科邏輯并組織課程內(nèi)容，從而實現(xiàn)學(xué)生素養(yǎng)能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

2000年，我國教育部正式頒布《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）》，將信息素養(yǎng)作為學(xué)生培養(yǎng)的重要目標(biāo)。2003年，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》將信息的獲取、加工、處理、管理和分享作為學(xué)科主線[4]，但課程內(nèi)容工具化“慣性”突出，局限于技術(shù)操作。新興科技的迭代升級與教育應(yīng)用不斷推動信息科技課程理念和內(nèi)容革新。2022年正式頒布《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》，課程內(nèi)容注重信息科技在義教階段課程中的主要知識及其邏輯關(guān)聯(lián)與層次梯度，并以數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線串聯(lián)形成學(xué)科邏輯，展開課程教學(xué)，從而提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能。我國信息科技課程就此邁入新的發(fā)展階段，教師如何理解與實施教學(xué)則是信息科技課程發(fā)揮價值的關(guān)鍵一環(huán)。

（二）信息技術(shù)教師的認(rèn)知與課堂實踐

信息技術(shù)教師的教學(xué)認(rèn)知是指在具體的課堂情境中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)或問題，個性化地提取已有的學(xué)科知識，并與相關(guān)概念進(jìn)行邏輯推理和整合，以指導(dǎo)課堂實踐的動態(tài)表達(dá)。其核心在于教師對知識提取的有效性與邏輯鏈接的可靠性，前者強(qiáng)調(diào)教師根據(jù)對教學(xué)實踐情境的感知與辨別，從“頭腦中”提取所需知識[5]，構(gòu)成教學(xué)實踐的內(nèi)容基礎(chǔ)；后者突出教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)手段間關(guān)系的建立，從事實層面形塑了教師個人的學(xué)科教學(xué)邏輯[5]，決定課堂實踐樣態(tài)。而課標(biāo)是引領(lǐng)、指導(dǎo)教師教學(xué)的基礎(chǔ)與目標(biāo)，是“應(yīng)然”所在，教師課堂實踐是教師教學(xué)認(rèn)知與具體教學(xué)情境互構(gòu)的事實表征，是“實然”，兩者之間存在一定差距。這種差距的弱化或消解需要教師教學(xué)認(rèn)知發(fā)揮作用，即教師對于課標(biāo)的理解與把握程度，以及提取相關(guān)知識并轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的有效性都制約課標(biāo)應(yīng)然向教學(xué)實然轉(zhuǎn)化的效果與水平。

信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課中反映的教師認(rèn)知與新課標(biāo)背景下實踐轉(zhuǎn)變的具體差距，能夠揭示教師教學(xué)認(rèn)知存在的問題及其根源，為促進(jìn)新課標(biāo)的教學(xué)落實提供依據(jù)。但已有研究側(cè)重于新課標(biāo)的內(nèi)涵解讀與教師學(xué)科知識能力的剖析。例如：熊璋等人充分關(guān)注信息科技教師培訓(xùn)，旨在輔助其教學(xué)實踐生成優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源[6]。胡衛(wèi)俊以“名師課堂”教學(xué)實錄作為引證，深度挖掘信息科技新課標(biāo)的價值邏輯與內(nèi)涵意蘊(yùn)，為教師提升育人質(zhì)量提供直觀的理論支撐[7]。黃蔚等人則分析不同教師群體對高中信息技術(shù)課程內(nèi)容模塊的認(rèn)知理解差異[8]，關(guān)注教師信息化教學(xué)能力提升[9]。少有研究從實體課堂出發(fā)，從一線實踐視角反觀教師對信息技術(shù)課程的已有認(rèn)知，以及對后續(xù)教學(xué)轉(zhuǎn)變的影響作用?，F(xiàn)有研究主要以TPACK框架為視角，剖析教師課堂教學(xué)，缺乏信息科技課程的學(xué)科屬性。基于此，本研究從教師教學(xué)認(rèn)知角度出發(fā)，深入挖掘優(yōu)質(zhì)課中六條邏輯主線具體分布與發(fā)展情況，從以下問題展開研究：（1）優(yōu)質(zhì)課中，六條邏輯主線的整體分布如何，教師教學(xué)認(rèn)知有何特征？（2）各邏輯主線的層次結(jié)構(gòu)在課堂中呈現(xiàn)何種表現(xiàn)？（3）各邏輯主線之間如何交織，存在哪些問題？

三、 全國初中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課分析

為研討新課標(biāo)理念下初中信息技術(shù)課堂教學(xué)策略，展示信息技術(shù)教師課堂教學(xué)，中國教育技術(shù)協(xié)會信息技術(shù)教育專業(yè)委員會舉辦了2022年初中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課展示交流活動，各地區(qū)教師選其所長，設(shè)計課堂教學(xué)，并由專家點(diǎn)評，最終選取36節(jié)優(yōu)質(zhì)課例。因此，研究以這36節(jié)課例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，具有一定典型意義。

（一）編碼框架構(gòu)建

新課標(biāo)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和課程內(nèi)容的知識梯度對每條邏輯主線縱向分為低、中、高三個層次，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的理解基于認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的進(jìn)階性、階梯式發(fā)展，但各層次未有詳細(xì)闡釋，對教師的課程教學(xué)組織與邏輯推演等實踐缺乏可操作性指導(dǎo)。研究在《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的基礎(chǔ)上，結(jié)合熊璋、樊磊等教育專家對新課標(biāo)深入解讀以及相關(guān)文獻(xiàn)，對六條邏輯主線的每個維度進(jìn)行概念界定，形成六條邏輯主線的編碼框架，見表1。

（二）六條邏輯主線的潛在分布與表現(xiàn)特征分析

1. 教師教學(xué)認(rèn)知中六條邏輯主線的整體分布

研究以教師姓名為分析單元，根據(jù)課堂環(huán)節(jié)（即課程導(dǎo)入、新知學(xué)習(xí)、任務(wù)探究或項目實施、交流展示和課堂總結(jié)）對課堂實錄文本進(jìn)行分節(jié)，ENA根據(jù)文本編碼數(shù)據(jù)將認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心與節(jié)點(diǎn)抽象投射在X軸（SVD1，28.1%）與Y軸（SVD2，22.0%）交叉形成的二維空間中，并由節(jié)點(diǎn)間的連線形成認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過擬合優(yōu)度計算后發(fā)現(xiàn)，X軸的Pearson系數(shù)和Spearman系數(shù)均為0.98，Y軸的Pearson系數(shù)為0.96，Spearman系數(shù)為0.97，所有系數(shù)值都接近于1，因此，六條邏輯主線相互聯(lián)系構(gòu)成的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1所示）具有較強(qiáng)的擬合優(yōu)度。

由圖1可知，六條邏輯主線的整體分布不均，算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理和數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)較強(qiáng)；從元素的連接來看，數(shù)據(jù)—算法（1.00）、算法—信息處理（0.84）、算法—網(wǎng)絡(luò)（0.82）和網(wǎng)絡(luò)—信息處理（0.77）都建立了較強(qiáng)連線。這說明在課堂教學(xué)中，教師對數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理的學(xué)科內(nèi)容知識及其內(nèi)在關(guān)聯(lián)進(jìn)行深入思考和理解，并能夠在活動組織、實施過程中充分展現(xiàn)出來。而人工智能的節(jié)點(diǎn)較小，與其他節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系較弱，這說明教師對人工智能的內(nèi)容架構(gòu)理解不足，難以真正將其原理性知識滲透到教學(xué)過程中。信息安全這一節(jié)點(diǎn)則與其他邏輯主線“脫軌”，說明盡管信息安全的重要性已成為社會共識，但在實際教學(xué)中教師對此內(nèi)容的把握仍然欠缺。

2. 六條邏輯主線層次結(jié)構(gòu)的縱向發(fā)展差異

六條邏輯主線具有低階、中階、高階三大層次，為深入挖掘教師對其縱向發(fā)展的認(rèn)知差異，研究以各主線的三個層次（見表1）進(jìn)行細(xì)化編碼，并統(tǒng)計其出現(xiàn)頻率（如圖2所示）。出現(xiàn)頻率指某一層次在該邏輯主線的所有數(shù)據(jù)行中出現(xiàn)的比例，取值范圍為0～100%。一條數(shù)據(jù)有可能符合不止一個層次的描述，因此，在統(tǒng)計分析時總和可能大于100%。

從整體上看，除數(shù)據(jù)以外，其他邏輯主線低階層次的頻率占比最高，說明教師普遍以六條邏輯主線的概念解析、理論講授、技能訓(xùn)練等低階層次作為課堂教學(xué)的主要內(nèi)容，對中高階層次的認(rèn)知較為薄弱。從頻率分布趨勢來看：①算法、網(wǎng)絡(luò)和信息安全的層次結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的“低—中—高”階梯分布，表明教師在進(jìn)行教學(xué)組織與實施時，對于算法、網(wǎng)絡(luò)與信息安全的內(nèi)容架構(gòu)有明確認(rèn)知，并能夠按照邏輯性和層次性進(jìn)行循序漸進(jìn)的教學(xué)。②信息處理與人工智能的層次結(jié)構(gòu)出現(xiàn)中高階發(fā)展銜接不足的問題，說明教師對兩者的內(nèi)在機(jī)制、原則方法以及底層邏輯等內(nèi)容缺乏原理性、系統(tǒng)性的理解，難以在課堂教學(xué)中有效轉(zhuǎn)化與貫徹落實。③數(shù)據(jù)表現(xiàn)出中低階層次凸顯，高階層次弱化的現(xiàn)象，說明教師對于數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)架構(gòu)有相對穩(wěn)定的認(rèn)知理解，能夠就中低階層次（即數(shù)據(jù)來源的可靠性、數(shù)據(jù)的組織和呈現(xiàn)）實施教學(xué)，提高學(xué)生的數(shù)據(jù)獲取與分析能力，但高階發(fā)展受阻，難以將“數(shù)據(jù)對社會的重要意義”融于課堂，學(xué)生的社會責(zé)任意識薄弱。

3. 六條邏輯主線之間的橫向交織分析

（1）主線內(nèi)交織

六條邏輯主線內(nèi)部的各層次之間是相互交織、不可割裂的。然而，在具體實踐中，教師如何理解與構(gòu)建它們之間的關(guān)系是研究關(guān)注的重點(diǎn)。以各主線的三個層次（見表1）為代碼列重新進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3中，各主線的三個層次之間建立不同程度的連接。算法的B1、B2、B3節(jié)點(diǎn)顯著，彼此之間的聯(lián)系較強(qiáng)，形成了完整閉環(huán)，且B1-B2的關(guān)聯(lián)最為明顯，系數(shù)值為0.24。數(shù)據(jù)則只有A1、A2產(chǎn)生連線，且聯(lián)系較弱（0.07），A3孤立存在。網(wǎng)絡(luò)的C1節(jié)點(diǎn)較為顯著，和C2構(gòu)建連接，與C3脫離。信息處理的D1、D2、D3之間未有明顯連線，彼此之間的關(guān)聯(lián)弱化。信息安全的E1、E2、E3之間彼此孤立。而人工智能則呈現(xiàn)F1-F2（0.04）的關(guān)聯(lián)，F(xiàn)3也處于分離狀態(tài)。由此可見，在六條邏輯主線內(nèi)部，只有算法的三個層次構(gòu)建了完整銜接，彼此之間關(guān)系緊密，層次結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，表明教師已經(jīng)具有完備的算法知識結(jié)構(gòu)。其他主線僅在低、中層次建立較弱連接，與高階層次脫離，說明教師對于其他主線的內(nèi)容認(rèn)知基本停留在淺層，未形成合理邏輯關(guān)聯(lián)。同時，信息安全三個層次散落在二維空間中，成為知識“孤島”，反映了教師對于信息安全的忽視，缺乏系統(tǒng)認(rèn)知。

（2）主線外交織

六條邏輯主線的相互交織不僅體現(xiàn)在其內(nèi)部層次的連接，更表現(xiàn)于外部間的勾連與交融，共同在教師課堂實踐中發(fā)揮作用，以豐富教學(xué)。研究在主線內(nèi)交織的基礎(chǔ)上，深入剖析六條邏輯主線各層次之間的外部連接。由圖3可知，以算法為基點(diǎn)，形成了B1-C1（0.14）、B2-C1（0.10）、D1-B1（0.11）、A1-B1（0.11）、A1-B2（0.09）、B1-A2（0.09）、B2-A2（0.09）的較強(qiáng)連線，同時，B1、B2、C1、D1、B3的節(jié)點(diǎn)比重大，算法與網(wǎng)絡(luò)、信息處理低階層次的關(guān)聯(lián)成為信息技術(shù)課堂組織的基本架構(gòu)。而信息安全孤立表征，整體缺位。

除去算法與信息安全，以網(wǎng)絡(luò)、信息處理、數(shù)據(jù)、人工智能為主導(dǎo)，分別挖掘與其他主線層次之間的交織樣態(tài)（如圖4所示）。圖中線條的粗細(xì)程度表示節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系緊密程度。

由圖4（a）可知，信息處理的D1節(jié)點(diǎn)比重大，成為連接A1、A2、B1、C1、C2的主要節(jié)點(diǎn)，形成D1-B1（0.11）、D1-C1（0.11）、D1-A2（0.05）的較強(qiáng)連接，而D2、D3的連線相對較少，關(guān)聯(lián)較弱，說明教師普遍將信息處理窄化為低階的“文字、圖片、音頻和視頻等信息處理”，支撐算法、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)的理解與實施。由圖4（b）可知，網(wǎng)絡(luò)以C1節(jié)點(diǎn)為主，構(gòu)建與D1、D2、D3、F1、F2、F3、E1的連線，C1-D1（0.11）、C1-C2（0.10）的連接較強(qiáng)，C3則缺乏與外部主線層次的連接，表明教師將網(wǎng)絡(luò)淺化為“網(wǎng)絡(luò)搜索與輔助協(xié)作學(xué)習(xí)”的低階層次，以此輔助信息處理、人工智能、信息安全的組織教學(xué)。圖4（c）反映數(shù)據(jù)的A1、A2與B1、B2、B3均建立連線，A1-B1（0.11）、A1-B2（0.09）、A2-B1（0.09）、A2-B2（0.09）的連接較強(qiáng)，A3則處于孤立狀態(tài)，說明教師能夠建立起數(shù)據(jù)與算法的低、中階內(nèi)容架構(gòu)，解決教學(xué)問題，而對于“數(shù)據(jù)對社會的重要意義”高階內(nèi)容把握不足，難以融于算法教學(xué)。圖4（d）表明，人工智能F1的節(jié)點(diǎn)顯著，與信息安全的E1、E2、E3建立連線，但人工智能與信息安全的總體關(guān)聯(lián)程度較弱，F(xiàn)1-D2（0.04）、F3-E1（0.04）相對較強(qiáng)，其他的連線系數(shù)值均為0.01，這表明教師對于人工智能與信息安全的認(rèn)識都較為表面，缺乏深層的邏輯架構(gòu)。

四、 研究結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

1. 六條邏輯主線在課堂實踐中分布不均，教師認(rèn)知普遍反映在低階層次，且縱向發(fā)展差異性顯著

綜合圖1和圖2可知，在36節(jié)優(yōu)質(zhì)課中，六條邏輯主線的分布不均，教師著重算法、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與信息處理的理解與運(yùn)用，能夠結(jié)合具體內(nèi)容細(xì)化知識要點(diǎn)，幫助學(xué)生理解并建立知識點(diǎn)間的邏輯關(guān)系；而對于人工智能與信息安全的認(rèn)識與整合應(yīng)用相對薄弱，主要以基礎(chǔ)的應(yīng)用體驗組織課堂教學(xué)，對于較深的原理認(rèn)識存在短板。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，教師對于六條邏輯主線的認(rèn)知與實踐多停留在基礎(chǔ)概念理解、簡單應(yīng)用體驗等低階層次，對于中高階的原理解析、邏輯關(guān)聯(lián)與問題解決等表現(xiàn)不足。并且在各層次的縱向發(fā)展趨勢上存在顯著差異：算法、網(wǎng)絡(luò)和信息安全具有“低—中—高”階層結(jié)構(gòu)，且呈現(xiàn)螺旋上升的發(fā)展趨勢；信息處理與人工智能凸顯低階層次，中高階層次發(fā)展弱化；數(shù)據(jù)的低中階層次表現(xiàn)顯著，但高階發(fā)展呈“斷崖式”下落。

2. 算法以解決問題為內(nèi)核，與信息處理、網(wǎng)絡(luò)淺層交織，作為課程組織的基線

美國學(xué)者Lawrence Snyder指出，算法是用于解決問題，產(chǎn)生特定結(jié)果的一種精確系統(tǒng)方法，是處理信息的關(guān)鍵[10]。在義務(wù)教育階段多以編寫程序與設(shè)計算法作為核心實踐展開教學(xué)，其具體內(nèi)容包括算法（指具體算法，如貪心算法等）、變量、控制結(jié)構(gòu)、模塊化、程序開發(fā)、技術(shù)影響[11]。結(jié)合數(shù)據(jù)分析和課堂實錄發(fā)現(xiàn)，教師在課堂實踐中通過創(chuàng)設(shè)復(fù)雜問題任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模塊化分解與處理，借助網(wǎng)絡(luò)搜索獲取信息、數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生建立對數(shù)據(jù)概念和類型的認(rèn)識，理解程序的運(yùn)行邏輯，并學(xué)習(xí)如何使用編碼建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)行具體的程序編寫與開發(fā)。整個過程既實現(xiàn)算法的漸進(jìn)式發(fā)展，又與數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、信息處理呈現(xiàn)出自然的橫向交織，成為課程組織的基本邏輯。但這種交織主要以算法的縱向脈絡(luò)為主導(dǎo)，具體與“網(wǎng)絡(luò)搜索與輔助協(xié)作學(xué)習(xí)”“文字、圖片、音頻和視頻等信息處理”“使用編碼建立數(shù)據(jù)間內(nèi)在聯(lián)系的原則和方法”進(jìn)行橫向的淺層交織，對于更為深入的素養(yǎng)與思維提升缺乏銜接與貫通。

3. 網(wǎng)絡(luò)與其他主線的關(guān)聯(lián)較弱，被淺化為“網(wǎng)絡(luò)搜索與輔助協(xié)作學(xué)習(xí)”，成為課堂呈現(xiàn)的輔線

網(wǎng)絡(luò)是一個由通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)構(gòu)成的相互連接的系統(tǒng)。在新課標(biāo)中將其聚焦于“網(wǎng)絡(luò)搜索與輔助協(xié)作學(xué)習(xí)—數(shù)字化成果共享—萬物互聯(lián)的途徑、原理和意義”，弱化了技術(shù)操作與原理解析，強(qiáng)調(diào)將基礎(chǔ)、具體的知識內(nèi)容與現(xiàn)實生活相關(guān)聯(lián)，促進(jìn)學(xué)生生活體驗、應(yīng)用體驗和原理認(rèn)知的進(jìn)階性發(fā)展[12]。從圖4（b）可知，教師以“網(wǎng)絡(luò)搜索與輔助協(xié)作學(xué)習(xí)”出發(fā)，與信息處理、人工智能與信息安全主線的低階層次建立關(guān)聯(lián)，但程度較弱。結(jié)合實錄文本進(jìn)行剖析發(fā)現(xiàn)，教師偏重于利用網(wǎng)絡(luò)及其資源、方法等輔助“信息處理操作，人工智能應(yīng)用系統(tǒng)與信息安全案例”的簡單呈現(xiàn)，并在課程交流展示階段支撐學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果分享，對于如何將人、事物、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還有待深入。可見，教師主要把網(wǎng)絡(luò)作為一種課堂呈現(xiàn)的輔助性手段與策略，內(nèi)容結(jié)構(gòu)過于淺薄。

4. 信息處理被窄化為低階操作，成為算法、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)主題活動的支撐條件

信息處理是指為實現(xiàn)特定目標(biāo)，對數(shù)字、文本、聲音、圖像等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型進(jìn)行加工、操作提取有用信息，并通過算法轉(zhuǎn)換成簡單的數(shù)據(jù)類型輸出；其涉及編程語言、算法、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，是信息系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)。在新課標(biāo)中，具體指“文字、圖片、音頻和視頻等信息處理—使用編碼建立數(shù)據(jù)間內(nèi)在聯(lián)系的原則與方法—基于物聯(lián)網(wǎng)生成、處理數(shù)據(jù)的流程和特點(diǎn)”的遞進(jìn)式內(nèi)容。結(jié)合課例分析發(fā)現(xiàn)，教師對該概念的理解浮于表層，主要圍繞主題設(shè)置具體實例，引導(dǎo)學(xué)生使用在線平臺獲取文字、圖片、音頻與視頻等資源，并根據(jù)問題進(jìn)行加工與處理，產(chǎn)生成果。該過程忽略了使用編碼建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，以及與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)原理內(nèi)容?？梢姡處熢谡n堂實踐中，將信息處理的邏輯概念窄化為對文字、圖片、音頻和視頻等信息處理的低階操作技能，以支撐算法、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)主題活動實施。

5. 數(shù)據(jù)與算法緊密銜接，構(gòu)建解決問題的邏輯框架

數(shù)據(jù)是描述事物的符號記錄，包括圖文、音視頻等，其不僅是計算工具所處理的對象或信息的載體，更是人們獲得信息、推動信息社會發(fā)展的動力來源之一[13]。數(shù)據(jù)通過編碼的聯(lián)系構(gòu)成數(shù)字世界的秩序與框架[12]。在信息科技課程教學(xué)中，數(shù)據(jù)與編碼、過程與控制等內(nèi)容緊密聯(lián)系，幫助學(xué)生理解基本概念與原理，解決實際問題。研究發(fā)現(xiàn)，教師主要指向于真實問題的數(shù)據(jù)獲取、處理（可視化）、分析與運(yùn)用，以“數(shù)據(jù)來源的可靠性”“數(shù)據(jù)的組織和呈現(xiàn)”與算法緊密銜接，構(gòu)建解決問題的邏輯框架。但教師缺乏“數(shù)據(jù)對社會的重要意義”的深入實踐，無法有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)和利用數(shù)據(jù)、算法解決實際問題的能力，以及維護(hù)個人隱私與社會數(shù)字安全的數(shù)字意識。

6. 人工智能注重應(yīng)用體驗，缺乏數(shù)據(jù)、算法、算力共振的底層內(nèi)容架構(gòu)

人工智能是模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)[14]，始于數(shù)據(jù)，依賴云計算提供的計算能力，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)作出判斷[15]。在義務(wù)教育階段，主要涉及智能感知、表示推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互以及社會影響等內(nèi)容。教師通過引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識主題，讓學(xué)生掌握人工智能的三大核心要素（數(shù)據(jù)、算法、算力）的原理內(nèi)容與底層邏輯。深入剖析課例發(fā)現(xiàn)，教師在具體實施過程中，較少涉及甚至缺乏這部分內(nèi)容的系統(tǒng)教學(xué)，主要教授人工智能的概念、基本特征、發(fā)展歷程、典型應(yīng)用與趨勢，或者將其細(xì)化分解為復(fù)雜算法，與網(wǎng)絡(luò)、信息安全相關(guān)聯(lián)。教師對于人工智能如何處理數(shù)據(jù)、如何結(jié)合智能算法與模型訓(xùn)練實現(xiàn)自動識別、迭代學(xué)習(xí)等深層內(nèi)容缺乏理解，在實際教學(xué)中表現(xiàn)不佳。

7. 信息安全主線缺位，與其他邏輯主線的橫向關(guān)照不足

信息安全問題一直是國家、社會關(guān)注的重點(diǎn)問題，是社會信息化狀態(tài)和信息技術(shù)體系不受外來威脅和侵害而展現(xiàn)出來的安全、穩(wěn)定的良好狀態(tài)[16]。任友群等明確指出，信息安全在信息技術(shù)課程的高中與義教課標(biāo)都占據(jù)重要地位，并強(qiáng)調(diào)教學(xué)活動要結(jié)合情境和案例，引導(dǎo)學(xué)生建立安全意識，提升安全策略與技能，內(nèi)化正確的安全觀[12]。研究發(fā)現(xiàn)，實際課堂中，信息安全“缺位”，大多教師僅在課堂總結(jié)、師生交互的環(huán)節(jié)簡單提及，對于如何掌握防范策略等方面未有深入教學(xué)?？梢姡處熾y以辨識“信息安全”的核心觀念，缺乏其與另外邏輯主線之間的橫向關(guān)聯(lián)，從而導(dǎo)致“信息安全”被凝練為籠統(tǒng)抽象的概念，以“口頭”表述的單一呈現(xiàn)形式進(jìn)行教學(xué)，缺乏詳細(xì)說明和深層拓展。

（二）建議

1. 教材圍繞學(xué)科邏輯的縱向組織與橫向關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)構(gòu)建內(nèi)容框架

教材內(nèi)容是課程標(biāo)準(zhǔn)實施的載體，是對課標(biāo)各知識點(diǎn)及要求的覆蓋面與擴(kuò)展性呈現(xiàn)，內(nèi)容選取及組織表現(xiàn)都必須遵循學(xué)習(xí)者認(rèn)識事物和學(xué)習(xí)認(rèn)知的規(guī)律[17]。信息科技作為新開設(shè)的科目，教材編寫需重視呈現(xiàn)方式，以數(shù)字化教材為發(fā)展方向，凸顯信息科技特點(diǎn)[6]。研究結(jié)果表明，六條邏輯主線縱向延伸差異性顯著，算法、網(wǎng)絡(luò)和信息安全呈現(xiàn)階梯式的螺旋上升，其他主線的縱向銜接性較差；橫向關(guān)聯(lián)以算法為主進(jìn)行融通，其他主線間的交織較弱。因此，在設(shè)計信息科技課程的教材內(nèi)容時，需進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整與強(qiáng)化。在教材內(nèi)容的縱向組織方面，以算法、網(wǎng)絡(luò)和信息安全的階梯式分布為基礎(chǔ)，設(shè)計具體內(nèi)容知識與主題活動，持續(xù)強(qiáng)化這三條邏輯主線的層次結(jié)構(gòu)；對于數(shù)據(jù)、信息處理與人工智能則圍繞具體任務(wù)，從體驗性內(nèi)容逐步深化為原理性內(nèi)容，豐富高階內(nèi)容架構(gòu)。在教材內(nèi)容的橫向關(guān)聯(lián)方面，以算法為基線，結(jié)合具體案例，詳細(xì)編排與數(shù)據(jù)、信息處理、網(wǎng)絡(luò)相互交織的模塊內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全則以人工智能中的智能系統(tǒng)設(shè)計，呈現(xiàn)簡單的技術(shù)原理，將這幾條主線的基本思想方法有機(jī)融合，滲透到學(xué)習(xí)感知與體驗中。最終，統(tǒng)籌縱橫兩個維度，構(gòu)建信息科技課程的教材內(nèi)容框架，實現(xiàn)每條邏輯主線的漸進(jìn)發(fā)展。

2. 教法緊扣學(xué)科邏輯的交織樣態(tài)，結(jié)合具體教學(xué)現(xiàn)場，進(jìn)行反饋優(yōu)化

傳統(tǒng)信息技術(shù)課程受工具理性影響，被異化為技能操作訓(xùn)練，為突破這一教學(xué)困境，劉向永等人指出，信息技術(shù)課程教學(xué)的核心在于促進(jìn)學(xué)生理解，讓學(xué)生掌握技術(shù)背后的科學(xué)原理、規(guī)律和思想，形成信息技術(shù)體系和認(rèn)知結(jié)構(gòu)[18]。教學(xué)實施的關(guān)鍵在于教師的認(rèn)知與教法，因此，要根據(jù)教師對學(xué)科邏輯交織樣態(tài)的認(rèn)知與理解，探索適切性的教法以促進(jìn)學(xué)生理解。研究結(jié)果表明，教師對六條邏輯主線的關(guān)聯(lián)建構(gòu)具有明顯差異，出現(xiàn)算法、數(shù)據(jù)、信息處理、網(wǎng)絡(luò)的多線交織；數(shù)據(jù)與算法、人工智能與信息安全雙線融合；信息安全單線表征三大樣態(tài)。結(jié)合這三大樣態(tài)，分別提出不同的教法優(yōu)化建議。在多線交織方面，加強(qiáng)項目式學(xué)習(xí)的常態(tài)化實踐。教師在課堂實踐中充分把握核心素養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)航、關(guān)鍵能力團(tuán)隊共創(chuàng)與必備品格評價反思的深度理解與實施融合，結(jié)合具體學(xué)科內(nèi)容，以項目化的形式、流程與方法實施教學(xué)。Ma等人指出，基于項目的學(xué)習(xí)是一種宏觀的教學(xué)模式，在課堂實施中，教師必須借助中觀的任務(wù)驅(qū)動或問題解決策略來組織課堂活動，以促使學(xué)生參與學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)生的效能[19]。在雙線融合方面，深化任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)。教師圍繞數(shù)據(jù)與算法、人工智能與信息安全的關(guān)聯(lián)邏輯，結(jié)合學(xué)生已有的認(rèn)知水平與具體教學(xué)條件，設(shè)置任務(wù)活動，引導(dǎo)學(xué)生在解析任務(wù)的過程中，充分調(diào)動相關(guān)知識內(nèi)容與方法策略，并抽象遷移構(gòu)成相應(yīng)的思維方式，以適應(yīng)新的任務(wù)環(huán)節(jié)。教師可以利用智能技術(shù)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)難題，進(jìn)一步調(diào)整任務(wù)活動。在單線表征方面，發(fā)展案例教學(xué)法。一方面，對于信息安全規(guī)范等概念內(nèi)容以凝練的典型案例為支撐，結(jié)合教師講授與學(xué)生討論進(jìn)行課堂教學(xué)；另一方面，對于信息安全風(fēng)險辨識、預(yù)防、評估、控制等復(fù)雜能力，可借助智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬案例場景，讓學(xué)生進(jìn)行體驗式學(xué)習(xí)，強(qiáng)化感受與認(rèn)知。

3. 教師培訓(xùn)依托已有認(rèn)知與實踐優(yōu)勢，重新構(gòu)建學(xué)科知能體系，突出認(rèn)知轉(zhuǎn)變與理念滲透

教師是課程主要的研究者與執(zhí)行者，課程的實施和改革與教師的素質(zhì)、教學(xué)理念、課堂教學(xué)行為直接相關(guān)[20]。研究結(jié)果表明，教師對于六條邏輯主線的認(rèn)知普遍停留在低階層次，但各主線的層次結(jié)構(gòu)之間有顯著差異。因此，教師培訓(xùn)需要充分關(guān)照教師已有的認(rèn)知與實踐水平，實現(xiàn)“增長補(bǔ)短”，重構(gòu)教師的學(xué)科知能體系。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，教師具備六條邏輯主線的低階知識結(jié)構(gòu)，能夠依據(jù)固有知識與經(jīng)驗開展教學(xué)活動，創(chuàng)設(shè)問題情境；但原理認(rèn)識、技術(shù)與社會關(guān)系等方面理解不足。因此，在教師培訓(xùn)中可以借助數(shù)字化手段，以文章、短視頻等方式凝練各主線的復(fù)雜內(nèi)容，明確教學(xué)重點(diǎn)，設(shè)計培訓(xùn)方案，幫助教師深化學(xué)科認(rèn)知。教師對算法、網(wǎng)絡(luò)、信息安全有著明確的認(rèn)知層次結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合具體的實踐活動，支撐教師將這部分學(xué)科認(rèn)知在教學(xué)體驗中進(jìn)行漸進(jìn)式轉(zhuǎn)換與發(fā)展，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)。教師對信息處理與人工智能呈現(xiàn)低階認(rèn)知，中高階層次發(fā)展遇阻，在培訓(xùn)內(nèi)容上，要著重增設(shè)信息處理、人工智能相關(guān)的復(fù)雜知識板塊與鮮活案例，在學(xué)習(xí)過程中增強(qiáng)教師的敏感意識，促進(jìn)教師對這兩者的認(rèn)知建構(gòu)；并將案例與自身經(jīng)驗進(jìn)行銜接，實現(xiàn)認(rèn)知轉(zhuǎn)變。對于數(shù)據(jù)，則要注重“數(shù)據(jù)與社會關(guān)聯(lián)”的培訓(xùn)與教研，增強(qiáng)教師的數(shù)據(jù)意識和數(shù)字素養(yǎng)能力，只有這樣才能更好地輔助教學(xué)提升，實現(xiàn)科學(xué)創(chuàng)新，從而保障新課標(biāo)的有效落實。

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Potential Distribution and Development Direction of Six Logical Mainlines of

Information Science and Technology Curriculum

—Analysis of National High-quality Information Technology Lessons in

Junior High School in 2022

WANG Fan，? XING Yao，? GAO Lu

（School of Smart Education， Jiangsu Normal University， Xuzhou Jiangsu 221116）

[Abstract] The six logic lines in the information science and technology curriculum standards are the "logic of the discipline" that serves the "performance of literacy" and is the organizational basis for first-line teachers to identify and implement classroom teaching. Teachers' pedagogical cognition is a contextualized and personalized mobilization and correlation of the elements of the discipline knowledge structure in their minds， which reflects their teaching logic and practice patterns， and can reveal the gap between what is supposed to be in the standards and what is actually taught. This paper applies Epistemic Network Analysis（ENA） to analyze 36 high-quality information technology（IT） lessons in junior high school in 2022 in order to reflect the teaching cognitive status of current IT teachers， and to explore the potential distribution and problems of the six logical mainlines. It is found that teachers' cognition of the six logical mainlines is unevenly distributed， generally staying at the lower level， with significant differences in vertical development; algorithms and information processing and networks shallowly constitute the baseline of classroom organization; networks are shallowly presented as the auxiliary line of classroom presentation; information processing is narrowed down as a supporting condition for the thematic activities of algorithms， networks， and data; data and algorithms are tightly connected to build a logical framework for problem solving; artificial intelligence lacks the underlying content architecture of data， algorithm， and arithmetic resonance; and the main line of information security is missing. Finally， in view of the problems identified， constructive suggestions are made for the content design of teaching materials， optimization of teaching methods， and transformation of teacher training in IT courses.

[Keywords] Information Science and Technology; New Curriculum Standards; Logical Mainline; Distribution and Development