以大概念引領高中信息技術教材的內容加工

【摘 要】新時代的信息技術教育培養未來的“數字公民”，關注學科核心素養的落地。新課程標準明確強調以學科大概念為核心促進學科核心素養的轉化。以大概念引領高中信息技術教材內容的加工，通過依循邏輯關系重構教學序列，依循知識境脈理清教學思路，依循學習進階診斷教學水平，以形成整合性的教學樣態，為當前高中信息技術教材的使用提供借鑒。

【關鍵詞】大概念;高中;信息技術;教材加工

【中圖分類號】G434? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）44-0006-05

【作者簡介】金婧，江蘇省邗江中學（江蘇揚州，225009）信息技術教師，高級教師，主要研究方向為教學設計、學習技術。

信息技術教育需要幫助學生發展信息技術學科核心素養，使其具備在未來信息社會生存、創新與發展的基本素養，成為合格的“數字公民”。[1]從課程到教學，教師對于教材內容的處理和把握在一定程度上影響著學生的學習成效和發展潛力。因此，信息技術教師要站在未來的角度，因地制宜開發利用教材，以更具整合性的教學樣態，讓學科核心素養落地生根。

一、以大概念引領教材內容加工的學理依據

（一）“大概念”的內涵

概念是反映客觀事物共同特點與本質屬性的思維形式，既是思維活動的結果和產物，又是思維活動借以進行的元素。

大概念是一種高度形式化、兼具認識論與方法論意義、普適性極強的概念，[2]揭示了事實性知識背后的規律。如果把學科內容比作車輪，車軸就是學科的核心，學科大概念就相當于一個車轄，能夠使車輪固定在車軸上;[3]“可理解為指向學科核心內容和教學核心任務、反映學科本質、能將學科關鍵思想和相關內容聯系起來的關鍵的、特殊的概念”。[4]學科大概念本身就是學科領域中最精華、最有價值的內容，同時它又像“魔術貼”，將零碎散亂的學科知識整合得條理清晰，成為各種關系的核心、學科思想和理論的載體。

（二）學科大概念應對未來所需的價值所在

未來社會有三大趨勢：不對稱性、復雜性和不確定性。對待確定性和不確定性、有序性和無序性交混的復雜事物的方法是應用“策略”。[5]策略的應用體現為解決問題的決策能力與創新能力。基于實證的科學研究表明，專家比新手善于解決問題，是因為他們所具有的知識是按層次結構的方式組織起來的，這些知識是對相關領域的事實和公式的羅列，圍繞核心概念或“大觀念”進行組織。[6]這種“核心概念或‘大觀念’”其實就是問題圖式（心理框架），是持久且可遷移的理解能力。學科大概念會為與學科相關的問題提供基本的解決思路，持續發揮作用，將成為學生適應未來信息社會的關鍵支點。

溫·哈倫等學者認為，大概念具有普遍的解釋力，不是憑空出現的，而是從兒童已有的概念中發展而來，存在三種進展方式。[7]學科大概念指向學科的本質思想和獨特方法，其理解過程就是學科思維、學科態度培養的過程，具有“面向未來”的特質。學科大概念為教師分析信息技術教材提供指導框架，主要體現在三個方面：明確教學內容，在離散的知識點、較小的信息技術學科概念間建立聯結;建立教學內容與學生已有經驗及真實世界的聯系，幫助學生從學科視角關注、解釋或者重新認識真實的信息社會;啟發教師從不同角度重新思考學科內容，為設計教學活動提供有價值的線索。

二、以大概念進行教材內容加工的原因分析

教材作為課程標準的物化載體，是影響高中信息技術學科核心素養落地的關鍵因素。目前實行一個課標下的教材多樣化政策，各版本教材在知識結構、內容選擇、素材和活動設計以及具體問題處理上存在差異。江蘇省主要使用教科版與粵教版教材。

不同教材其教學內容的組織結構和設計順序不同。以必修1《數據與計算》為例，課程標準中包含三個部分，分別是“數據與信息”“數據處理與應用”“算法與程序實現”。教科版教材遵循“初識數據與計算?編程計算?認識數據?計算與問題解決?數據分析與人工智能”順序，體現從“初識”到“深入”的螺旋式上升，突出“建構”。粵教版教材則嚴格按照課程標準，形成“數據與信息?知識與數字化學習?算法基礎?程序設計基礎?數據處理和可視化表達?人工智能及其應用”的順序，并將核心素養之一的“數字化學習與創新”相關內容放在第二章節。學生在對數據與算法有了基本認識和實踐基礎之后，再開始學習數據處理與應用。不論哪版教材，都是基于學生水平的非零起點，內容廣、能力要求高，這與教學實際中學生能力水平的參差不齊相悖，會產生認知斷層。顯然，單一選用、直接“拿來”，無法真正落實新課標精神，這就需要教師根據實際情況對教材內容進行合理加工。

在教材的實際使用中，教師最容易出現教學方向與教學重點的偏移。例如必修1《數據與計算》中的“算法與程序實現”部分，教師在教學實踐中不自覺地就將算法等同編程，過多糾纏于編程語言，學生會形成“編程是實現算法唯一方式”的錯誤認知。零碎的、不連貫的編程語言知識的堆積和技能的重復，無法讓學生形成面向未來的勝任力。究其原因，教師在思考教什么的時候，沒有擺脫對舊有知識點的分析，沒有從學科邏輯整體性地看待算法與程序實現的內在聯系，自然就沒有抓住學科內容的核心。而大概念恰恰指向的是學科核心內容，是有組織、有結構的知識模型。因此，以大概念進行教材內容加工，可以幫助教師更好地思考和理解所教授學科內容的本質，而這與學科核心素養培育的本質要求一致。

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》“重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”，明確了學科大概念在課程教學中的地位，強調借助大概念，整合學科內容，融入情境問題，打通知識建構與知識運用。學科大概念成為連接學科核心素養與學科內容的橋梁，是進行教材內容加工的重要抓手。

從教學設計的視角，教師需要突破知識本位，關注知識的意義，以學科大概念為“錨點”，以科學的邏輯和認識的發展為線索重組教學內容，引導學生在社會生活情境中將已有知識、假設的知識和感知的信息進行整合，在解決實際問題的過程中洞悉學科知識，探究學科內核，建構自我理解，并能運用學科知識，養成學科思維，確保信息技術課程育人目標的達成。

三、以大概念進行教材內容加工的路徑實施

（一）依循邏輯關系，重構教學序列

信息技術學科提出學科大概念：數據、算法、信息系統與信息社會。大概念是包括諸多相關小概念的上位概念，從而形成“學科大概念—中位概念—小概念”的層次結構。我們可以從大概念這一關鍵點確定所處的位置以及與其他概念的內在邏輯關系，形成對教材內容的重新理解。

現行教材必修1《數據與計算》、必修2《信息系統與社會》分別聚焦數據和算法、信息系統和信息社會。關于數據，教材中包含定義、特征、表現形式、存儲（編碼）、處理、應用等結構要素，與此相似相關的概念有“信息”“知識”“智慧”，偏重于縱向的聯系。在概念之間，如數據與算法可以尋找內在聯系。數據是算法服務的對象、資源，算法是處理、應用數據的技術解決方案。數據與信息之間又有什么關系？各種應用場景中產生的數據，基于計算進行處理和分析，這是算法的實現過程，從而挖掘出有價值的信息。這樣，數據、算法與信息三者之間又建立了橫向的聯系。我們以系統觀再次觀察4個學科大概念：信息社會是以信息活動為基礎的新型社會形態和新的社會發展階段;信息系統是其中重要的子系統，是一個人機交互系統;交互的是基于算法的數據。基于這樣的思路，學科內容之間就呈現出一種結構化的狀態。

在學科大概念的統攝下，聚焦概念進行延伸、衍生，知識間的本質聯系和縱橫關系聯結成網。以這樣的邏輯調整模塊序列，重構內容，呈現在學生腦中的就不會是一個個孤立的知識點。

（二）依循知識境脈，理清教學思路

一直以來，我們的信息技術課堂都過于關注技能“操練”，學生容易產生這樣的困惑：我為什么要學？我學的這些東西有什么用？這樣的課堂簡單地將教學內容定位于“作為符號的知識”，但只有適當涉及“作為思想和方法的知識”和“作為意義和價值的知識”的時候，教學才能觸及知識的內核、學科的本質。

杜威認為“知識是解決問題情境的活動結出的果實”，學習是知識產生、知識發現的過程，而這種過程是在問題解決中實現的。所以，教學應該把教材或知識各部分恢復到它所抽象的原理的經驗，[8]從引導學生認識學科知識轉變為同時認識這些知識得出的過程。因此，教學內容的組織需要逆向思考，就是從知識產生的原點出發，讓學生在個人經驗基礎上進行體驗，借助問題情境重新進入知識生產過程，習得知識，形成概念。比如“數據”的概念，從現實世界到計算機世界，從模擬到數字，教師遵循數據編碼的現實處理過程，把原理遷移到二維碼的探索當中，指導學生運用已有學科知識參與學習，又將新的經驗融入自己的經驗體系，這就是一種知識產生的過程，是學生所能理解的個性化的知識;或者使用概念之間某一條聯系，如數據與信息的橫向演變過程來貫穿教學，教師對知識生產過程進行簡化和改造，將數據到信息的轉化過程以及計算在這個過程中扮演的角色，構成教學內容的脈絡，讓學生經歷從具象到抽象歸納的知識產生過程，完成自我經驗世界與學科知識世界的對話，這也是學生思維發展變化的過程。

把握大概念中點與點的關系可以幫助學生建立教學內容的立體結構。教師追尋知識的境脈，以知識產生的“過程線”整合教學內容，將教學內容轉化成聚焦大概念的學習活動。

（三）依循學習進階，診斷教學水平

學習進階理念認為，學生對某一主題概念的理解會持續深化，思維逐步精細，存在多個中間態。因此，教材加工除了基于對學科內容的邏輯分析及教師自身的教學經驗，還需要尊重學生原有認知水平和認知發展規律。

從學的角度來看，學生對概念的認識由淺入深、由簡單到復雜，整合具體的教學內容是為了促進對概念的深層理解。北京師范大學郭玉英研究團隊基于學習進階理論提出了科學概念理解發展層級模型，[9]包括“經驗、映射、關聯、系統、整合”5個發展水平。我們可以利用層級模型，分析概念掌握的起始目標和目標狀態，針對理解層級的發展水平逐步整合教學內容進階的路徑。

以“算法”概念為例，結合課程標準和相關教材內容，教師可分析算法概念的內涵、外延與特征等，然后以層級模型為理論框架，結合自身教學經驗，初步擬定算法概念理解的發展層級，如下頁表1所示。

教學中，教師需要思考建立概念需要哪些事實經驗，不僅要重視事實經驗的豐富程度，而且要有一定的分類，特別要重視具有遷移性的經驗事實，幫助學生完成異同辨別。例如，算法概念的建立至少需要3類事實經驗：算法不是求解一個問題的方法;算法是求解一類問題的方法;算法是有限步驟，結果明確。然后，分析促進概念理解從低層級向高層級“躍遷”的學科思維有哪些。例如，需要在事實經驗基礎上抽象概括出算法的特征、定義算法概念，并能結合算法描述理解算法結構，這其實也是計算思維中“抽象”的表現。最后，建構學科內概念之間的關聯，如算法與程序之間的關系。教師厘清教學的主線，梳理概念在教學內容中的聯系，結合學情分析找到切入點，將概念、原理等顯性知識與策略、思路等隱性知識整合，構建教與學的聯結，不斷充盈教學的內涵。

面對這一代“數字原住民”，信息技術教育需要幫助他們建立面向未來的技術勝任力，體現為通過學科學習沉淀而成的學科核心素養。學科知識是培養核心素養的主要載體，學科大概念作為學科知識的核心，隱含學科的思維方式。以大概念為引領，探討信息技術教材的加工，可以化繁為簡，啟發教師從學科邏輯、知識結構、認知發展等不同角度引導學生構建思維認知地圖，從而可以在未來應對瞬息萬變的世界。<E：＼2022年教育報＼6月＼職業教育6期＼職業教育＼KT1.TIF>

【參考文獻】

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[5]程紅兵：面向未來的課程教學——如何應對不確定性的世界[EB/OL].（2022-01-20）[2022-04-28].https：//new.qq.com/omn/202201-20/20220120A081GA00.html.

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[8]約翰·杜威.兒童與課程[M].趙祥麟，等，譯.北京：人民教育出版社，1994：22.

[9]郭玉英，姚建欣.基于核心素養學習進階的科學教學設計[J].課程·教材·教法，2016（11）：64-70.