洞悉信息系統(tǒng)：學(xué)科核心素養(yǎng)孕育的策略與方法

李友興

摘要：作者以信息系統(tǒng)作為研究切入點，探討了大概念與信息系統(tǒng)的重要性，并提出了留意信息系統(tǒng)的反饋、“回嚼”信息系統(tǒng)的計算、洞察信息系統(tǒng)的缺陷等策略與方法，以期通過這些方法培育學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);大概念;信息系統(tǒng);教學(xué)策略

學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)科大概念息息相關(guān)，脫離大概念談信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，其路徑是不存在的。事實上，大概念是一個“寶藏”，之所以能稱之為“大”，是因為它不是一般概念，而是核心概念，相當(dāng)于信息技術(shù)學(xué)科知識體系的“細(xì)胞核”，是生發(fā)其他知識的源泉。因此，重視學(xué)科大概念，并以其為核心提升學(xué)生的核心素養(yǎng)尤為重要。

因此，筆者選擇了學(xué)科大概念之一的信息系統(tǒng)作為研究切入點，引導(dǎo)學(xué)生去留意信息系統(tǒng)本該有的互動與反饋信息，增強(qiáng)學(xué)生的信息意識，讓他們用敏銳的信息意識“回嚼”信息系統(tǒng)自動化處理的整個過程，促進(jìn)其計算思維的發(fā)展，從而洞察系統(tǒng)的缺陷，產(chǎn)生對原系統(tǒng)改進(jìn)與創(chuàng)新的動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)造。

留意信息系統(tǒng)的反饋，增強(qiáng)信息意識

信息系統(tǒng)之所以被稱之為人機(jī)交互系統(tǒng)，是因為它在無人值守的環(huán)境下，能回應(yīng)與反饋一些重要信息給用戶，讓用戶做出判斷與調(diào)整再進(jìn)行具體實踐。而信息意識是指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力。筆者認(rèn)為，教師可以借助信息系統(tǒng)的交互與及時反饋功能，引導(dǎo)學(xué)生多留意系統(tǒng)所回饋的信息，并做出重要的判斷與嘗試實踐，這樣學(xué)生才能有效地獲取、評估、鑒別、使用信息。用這樣的方式不僅能增強(qiáng)學(xué)生的信息意識，而且能發(fā)展他們的計算思維，培育其終身學(xué)習(xí)的意識和能力。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)組裝計算機(jī)時，看到主機(jī)箱后有多個接口難以下手，生怕接錯造成各種故障，此時教師就要提出關(guān)鍵性的問題：“哪些信息在默默向我們說話？”引導(dǎo)學(xué)生自己去觀察與留意，并共同討論出主機(jī)箱后面的圖標(biāo)、接口的形狀、針孔數(shù)對應(yīng)關(guān)系等。

又如，學(xué)生在學(xué)習(xí)程序語言時，往往會遇到語法錯誤問題，此時教師可引導(dǎo)學(xué)生借助“編譯器”的反饋功能，關(guān)注出現(xiàn)的錯誤提醒，再將錯誤信息通過另外一個信息系統(tǒng)（如百度等）進(jìn)行在線檢索，解決問題。這種學(xué)習(xí)方式能夠讓學(xué)生學(xué)會自己調(diào)試程序。

“回嚼”信息系統(tǒng)的計算，發(fā)展計算思維

學(xué)生有了一定的信息意識后，要趁熱打鐵，繼續(xù)往前，將初步具備的信息意識及時展開應(yīng)用，并使其得到一定的強(qiáng)化刺激，教師要引導(dǎo)學(xué)生深挖信息系統(tǒng)給予的反饋信息，追尋其背后原理。信息系統(tǒng)的處理過程，本質(zhì)上是在計算機(jī)內(nèi)部展開的一個激烈的計算過程，這個過程是快速的、短暫的，有時是不明確的、隱藏著的。教師要引導(dǎo)學(xué)生去慢慢“回嚼”系統(tǒng)的計算過程，將計算的過程放慢與放大，將整個過程“曬出來”，讓學(xué)生進(jìn)行對比、分析、抽象，并進(jìn)行模式識別，即它是如何將不可計算的轉(zhuǎn)為可計算的？進(jìn)而讓學(xué)生感受計算機(jī)自動化運(yùn)行所帶來的高效率價值，習(xí)得系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)理，體驗像計算機(jī)、科學(xué)家一樣利用系統(tǒng)進(jìn)行處理的整個過程。

例如，在學(xué)生使用Word居中對齊功能時，Word的處理是快速的、短暫的，教師可以將這個看似最為平凡的居中功能深挖，把這個過程進(jìn)行抽象。首先，假設(shè)一行可以容納的字符數(shù)為N，需要居中的字符串長度為M，要學(xué)生計算需要居中的字符串首位字符應(yīng)在什么位置。然后步步推進(jìn)，讓學(xué)生通過具體數(shù)據(jù)分析，從具體到抽象，從特殊到一般，得出最終答案為（N-M）/2。通過這樣的過程，學(xué)生明確了實現(xiàn)自動居中功能背后的算法原理。

又如，在學(xué)習(xí)Excel填充柄時，當(dāng)利用填充柄進(jìn)行批量自動計算時，倘若教師只停留在對功能的演示上，重結(jié)果，不重系統(tǒng)的處理過程，則學(xué)生的計算思維是無法得到發(fā)展的。事實上，Excel的強(qiáng)大智能化處理很容易震驚到學(xué)生，此時，應(yīng)該放慢系統(tǒng)快速處理的過程，將每個單元格中隱藏的公式“曬出來”，并提出一個關(guān)鍵性問題：“哪些在變？哪些卻沒變？”讓學(xué)生帶著這個問題進(jìn)行對比與分析（如圖1）。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)：行號在變，其他都沒變。然后再回到利用純數(shù)字公式編寫，此時學(xué)生已理解了利用單元格與純數(shù)字編寫公式的利與弊。這一系列的發(fā)現(xiàn)與思考，學(xué)生經(jīng)歷了對多個公式的模式識別，以及抽象、分解、算法的構(gòu)造等復(fù)雜過程。

洞察信息系統(tǒng)的缺陷，促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)造

任何事物都不存在絕對的完美，都有其一定的局限性。信息系統(tǒng)也如此，但信息系統(tǒng)中的缺陷正是教學(xué)的寶藏，因為有缺陷，所以要去修補(bǔ)與優(yōu)化，甚至去創(chuàng)造。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新指的是在數(shù)字化環(huán)境下，通過教師的鋪墊與引導(dǎo)，讓學(xué)生參與具體的學(xué)習(xí)過程，最終創(chuàng)造性地解決問題。因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生洞察系統(tǒng)中的各種問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并使其付諸行動去學(xué)習(xí)與創(chuàng)造。筆者通過教學(xué)實踐，梳理了系統(tǒng)中典型的問題，并將它們分為以下三種類型。

第一種：功能的不足。每個工具都有其自身的功能特質(zhì)指向，都有它的適用場合，在不同的應(yīng)用場合切換時，就會顯露其功能上的不足，無法滿足新的需求與運(yùn)用。這種功能上的不足，有時較適合在教學(xué)中引出一款新軟件，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對新工具學(xué)習(xí)的欲望與強(qiáng)烈需求。例如，Word表格單元格是不支持計算功能的，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生感受此功能不足的痛點，順勢引出Excel單元格的強(qiáng)大計算功能。同樣，在學(xué)習(xí)畫圖軟件時可以利用畫圖功能的不足引出PS的強(qiáng)大功能，使學(xué)生感受其圖層功能，激發(fā)對新技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。

第二種：工具的漏洞。技術(shù)工具本身有時會存在一定的缺陷，這種缺陷其實是一種漏洞，教師如果能有效利用漏洞，可增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)與創(chuàng)造的動機(jī)，促使其自主修補(bǔ)漏洞，進(jìn)行改良優(yōu)化。但對于大多數(shù)學(xué)生來講，這個過程難度較大，教師在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞后，可先行開發(fā)修補(bǔ)漏洞的小軟件，進(jìn)行現(xiàn)場演示，給予學(xué)生漏洞修補(bǔ)的信心和勇氣，并邀請部分學(xué)生參與開發(fā)學(xué)習(xí)。例如，Word文件在保存時，會出現(xiàn)文件名保存不全的現(xiàn)象，系統(tǒng)在保存文件名時會自動截取標(biāo)題，而這個標(biāo)題是不完整的，此時教師可利用通過VBA開發(fā)的小軟件現(xiàn)場進(jìn)行操作演示，讓完整的標(biāo)題自動保存成文件名，修補(bǔ)了系統(tǒng)功能上的漏洞，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)——修補(bǔ)漏洞帶來的成就感。

第三種：實例的BUG。它是一種作品實例本身的缺陷，適合教學(xué)中利用它的缺陷激發(fā)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，一個實例實際上就是一個小的信息系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生洞察系統(tǒng)的缺陷，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改進(jìn)、優(yōu)化系統(tǒng)功能。例如，在學(xué)習(xí)多分支嵌套時，教師可以事先提供一個有BUG的實例，讓學(xué)生去試用，使其發(fā)現(xiàn)多分支嵌套存在缺陷，并修復(fù)該BUG（如圖2），激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與創(chuàng)造。

除了以上三種策略與方法外，還可以引導(dǎo)學(xué)生細(xì)品信息系統(tǒng)的人性，增強(qiáng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)。信息技術(shù)的發(fā)展給人類生活、學(xué)習(xí)帶來諸多機(jī)遇與挑戰(zhàn)，作為社會成員在享受信息技術(shù)帶來便利的同時，也要承擔(dān)相應(yīng)的信息社會責(zé)任。信息系統(tǒng)是人開發(fā)的，反過來也供給人去使用，開發(fā)者在設(shè)計系統(tǒng)時用心良苦，不僅要考慮功能上的強(qiáng)大，還要考慮以用戶至上，讓用戶體驗方便與舒適為理念，讓用戶感受到人性的設(shè)計，如界面友好、方便操作。所以，信息系統(tǒng)里必定富有人性的元素，因此，教師可在教學(xué)中通過讓學(xué)生體驗，讓學(xué)生去關(guān)注，觀察并細(xì)致品味設(shè)計者的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，讓自己也成為社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)囊环肿印?/p>

另外，概念的存儲量在一定程度上可以表征一個人的思維力，在追求存儲量的同時，若是能追求概念的層次系統(tǒng)性，那么一定可以成為有思想有高度，并能適合未來社會需要與自身終身發(fā)展學(xué)習(xí)的人才。盲目地吸取碎片化的小概念實在過于雜亂，應(yīng)該牢牢抓住小概念的本質(zhì)，將其歸位到大概念，尤其是圍繞著學(xué)科大概念選擇其一作為入口點，以這個點帶動其他概念的內(nèi)化，實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育與發(fā)展。

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