根植學(xué)科邏輯 促進(jìn)素養(yǎng)養(yǎng)成

吳建鋒

信息技術(shù)的學(xué)科邏輯是指在運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計算、系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)等過程中蘊(yùn)含的具有普遍意義的、能反映學(xué)科核心思想方法的規(guī)律和觀點(diǎn)。抽象并應(yīng)用這些學(xué)科邏輯進(jìn)行信息社會的觀察、思考、建設(shè)，有助于運(yùn)用頂層思維開展信息技術(shù)的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和創(chuàng)新。

在開展數(shù)據(jù)計算的算法設(shè)計時，除解析法外的問題都可遵循“循環(huán)與迭代”的學(xué)科邏輯進(jìn)行算法設(shè)計與優(yōu)化。簡單如在對一批數(shù)據(jù)進(jìn)行冒泡排序時，在循環(huán)結(jié)構(gòu)的控制下，算法通過一次次的比較及各位置上的元素交換，使得數(shù)據(jù)序列逐步向著有序的方向?qū)崿F(xiàn)迭代（由小范圍的有序逐步演變?yōu)楦蠓秶挠行颍敝琳麄€序列變得有序；復(fù)雜如AlphaGo、ChatGPT的人工智能系統(tǒng)，在利用數(shù)據(jù)集進(jìn)行基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)時，系統(tǒng)需要一次次地根據(jù)輸入數(shù)據(jù)實(shí)施前向計算，然后根據(jù)計算結(jié)果與正確結(jié)果的誤差實(shí)施反向傳播（調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)），也是“循環(huán)”（一次次地前向計算、反向傳播）與“迭代”（隨著循環(huán)的進(jìn)行，計算模型的計算結(jié)果會逐漸逼近正確結(jié)果）的學(xué)科邏輯應(yīng)用。

在進(jìn)行信息系統(tǒng)的設(shè)計時，可以遵循“系統(tǒng)與模塊”的學(xué)科邏輯觀，根據(jù)系統(tǒng)總體要求分解出相對獨(dú)立的各功能模塊，抽象業(yè)務(wù)特征并設(shè)計相互之間的接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分而治之。在算法設(shè)計時，也可以根據(jù)系統(tǒng)整體的計算要求，抽象出相對獨(dú)立的計算子任務(wù)并設(shè)計各子程序（或模塊、類等），同時借助主程序與子程序之間的接口參數(shù)來實(shí)現(xiàn)協(xié)同計算。

在信息系統(tǒng)的設(shè)計、運(yùn)行過程中，還蘊(yùn)含著“反饋與優(yōu)化”的學(xué)科邏輯。特別是在運(yùn)用原型法設(shè)計、開發(fā)系統(tǒng)時，可以根據(jù)部分用戶需要先設(shè)計、開發(fā)一個系統(tǒng)投入應(yīng)用，在使用過程中再收集更多用戶的反饋進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和完善，在不斷反饋與優(yōu)化的過程中，系統(tǒng)變得越來越穩(wěn)定和完善。在算法分析、設(shè)計過程中，事先的復(fù)雜度估算、運(yùn)行狀態(tài)分析肯定無法做到盡善盡美，需要在算法運(yùn)行調(diào)試過程中經(jīng)歷反饋與優(yōu)化來發(fā)現(xiàn)問題、完善算法。

運(yùn)用學(xué)科大概念開展單元教學(xué)、項目學(xué)習(xí)，在不斷開展知識與技能遷移應(yīng)用的過程中，有意識地從中歸納信息技術(shù)學(xué)科核心知識之間、數(shù)據(jù)處理過程中的必然聯(lián)系、普遍規(guī)律和思維模式，抽象出相應(yīng)的學(xué)科邏輯并指導(dǎo)后續(xù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，有助于增強(qiáng)信息意識、發(fā)展計算思維、提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、踐行信息社會責(zé)任，全面促進(jìn)信息素養(yǎng)的養(yǎng)成。