信息科技課程中數字素養與技能的理解與培育

張宏杰 廣東省東莞市教育局教研室

黎榮輝 廣東省東莞市東莞中學初中部

●從信息素養走向數字素養與技能

2003年，教育部發布的《普通高中技術課程標準（實驗）》指出普通高中信息技術課程的總目標是提升學生的信息素養，其中包括：對信息的獲取、加工、管理、表達與交流的能力；對信息及信息活動的過程、方法、結果進行評價的能力；發表觀點、交流思想、開展合作并解決學習和生活中實際問題的能力；遵守相關的倫理道德與法律法規，形成與信息社會相適應的價值觀和責任感。信息素養教育將“信息處理能力”與“讀、寫、算”作為同等重要的生存技能，強調了信息技術工具的掌握和信息處理方法。[1]

中央網絡安全和信息化委員會印發的《提升全民數字素養與技能行動綱要2022-2035》指出，數字素養與技能是數字社會公民學習工作生活應具備的數字獲取、制作、使用、評價、交互、分享、創新、安全保障、倫理道德等一系列素質與能力的集合。[2]同時，有學者對照行動綱要中的數字素養框架，提出一個數字素養能力模型，即數字素養必備的五種能力：數字生存能力、數字安全能力、數字思維能力、數字生產能力、數字創新能力。[3]

由此可見，信息素養強調的是獲取、評估、組織和利用信息的能力，包括信息資源利用、信息檢索和信息傳達等。數字素養則更加聚焦于數字環境下的能力，包括理解和應用數字工具、技術和平臺，以及數字信息處理和數字安全等。因此，信息科技課程不應局限于信息獲取、加工、管理、表達和交流等技術操作層面的訓練，而應按照學生在數字時代中生活、學習、創新以及未來工作需求，在基本原理、學科方法、解決問題過程、倫理道德等方面發展學生數字素養與技能。[4]從信息素養向數字素養與技能的轉變是為了更好地培養學生的綜合能力，以適應數字時代的需求；從信息素養轉向數字素養與技能是適應信息科技發展和數字化社會需求的必然趨勢。

●在信息科技課堂教學中培養數字素養與技能

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）將學科的課程性質描述為：信息科技是現代科學技術領域的重要部分，主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現。[5]而新課標研制專家組組長熊璋教授撰文指出，信息科技課程要培養的核心素養，主要包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。這四個維度有各自的特征，同時又互相支持、互相滲透，能夠共同促進學生數字素養與技能的提升。[6]因此，在課堂教學中，教師可以從科學原理、思維方法、信息處理、工程實現四個方面實現數字素養與技能的培育。

1.體驗信息處理的過程，提升數字處理能力，培育生存與安全能力

信息處理的過程，既有對信號的加工，也有對數據的加工。在信息科技課堂教學中，不僅要注重學科技術層面的信息處理過程，還要理解其中的計算思維和技術文化。

以“使用電子表格軟件處理視力調查數據”為例，其具體的教學步驟為：①設計問卷。引導學生設計一份視力調查問卷，內容包括學生姓名、年級等。②發放和回收問卷。學生在學校或班級內發放問卷，并按時回收問卷。③數據錄入或導出數據。學生將填寫完畢的問卷數據錄入電子表格軟件中，或者將問卷數據導入到電子表格中。④分類和整理。學生根據問卷中的信息，將數據分類并整理成表格，使用排序和篩選功能將數據按照學生姓名、年級等分類。⑤比較和分析。使用電子表格軟件中的函數和公式來執行比較、求和、平均值等計算操作，計算不同年級的視力平均值，比較男女學生的視力水平，并對數據進行分析。⑥呈現和分享。使用圖表、圖像和數據報告等方式展示視力調查分析結果，并與同學和教師分享自己的分析方法和得出的結論。這個案例，不僅可以讓學生在信息處理的過程中深入體會相關的科學原理和思維方法，在技術應用的過程中培養他們的計算思維和信息的數字化處理能力，還可以激發學生對數據分析的興趣和創造力，提升他們防范數據泄露風險的能力、數字處理能力和技術文化素養。

2.注重思維方法的培養，提升使用數字技術解決問題的能力，培育思維與創新能力

計算思維是個體運用計算機科學領域的思想方法，在解決問題的過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。具備計算思維的學生，其問題解決能力和創新創造力都很強，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案，同時可以遷移運用于解決其他問題。

以“設計一個簡單的交通信號燈的模擬程序”為例，具體的教學步驟為：①抽象。學生思考交通信號燈的基本現象和功能。②分解。在編程實踐（驗證）的過程中，學生將整個過程分解為多個步驟，如紅燈亮與滅、綠燈亮與滅等。每個步驟可以看作是一個不同的代碼塊，需要按順序組合在一起來模擬交通信號燈的變化。③建模與算法設計。創建一個名為“交通信號燈”的背景，繪制紅、黃、綠三種顏色信號燈的圖案；在代碼區，使用“當開始點擊時”塊來開始程序，使用“重復無限次”塊來創建一個循環；在循環中，使用“切換到背景[交通信號燈]”塊來切換到不同的燈色（紅、黃、綠），使用“等待[秒]”來控制每個燈亮的時間間隔。在編程實踐中，學生通過拖拽代碼塊的方式來組合邏輯，從而學習編程的基本原理。此外，也可以使用軟件編程模擬交通信號燈的設計過程，仿真實現信號燈運行效果。在高年級可以結合物聯網知識實現智能交通燈的設計，從而提高學生解決真實情境問題的能力。

3.借助工程實現的方式培育生產和創新能力

信息科技中的科學原理、思維方法和處理過程，最終需要通過工程設計實現對人類社會的影響。在信息科技教學中，讓學生體驗“工程實現”的意義在于培養學生解決實際問題、設計和實施完整解決方案的能力，同時讓他們理解科學原理、思維方法和處理過程如何應用于真實場景，并通過工程實現對人類社會產生影響的過程，培養他們的數字創新能力。

以“設計一套植物生長光線輔助系統”為例，教師可以利用光線傳感器監測光線的亮度強弱，利用控制器自動控制LED燈的開關，同時也可以通過物聯網平臺遠程控制LED燈的開關。在課堂教學中，可以引導學生按照以下步驟進行設計與實施：①定義問題。明確問題是什么，如怎樣在長期光線不足的室內提供充足的光線促進植物生長？②分析需求。分析問題所需的功能和要求，如系統需要根據光線強度自動控制LED燈的開關，同時還可以通過物聯網平臺進行遠程控制。③確定方案。根據需求分析確定所需的硬件和軟件。④設計電路。學生需要根據方案設計電路連接各個組件，要考慮如何將傳感器與主控板連接，以及如何將主控板與LED燈及其他部件連接。⑤編寫代碼。學生需要通過編寫代碼，并設計根據光線強度控制LED燈的開關程序。⑥運行測試。調試運行程序，確保系統能夠根據光線強度自動控制LED燈的開關，并通過物聯網平臺進行遠程控制，排除各種因素引起的故障，確保運行穩定順暢。⑦工程展示。學生通過解釋自己的設計思路、演示系統的功能來展示工程設計的成果，并提出新的問題，討論該系統對人類社會產生的影響。學生通過設計和實施一個真實的植物光照系統，親身感受從理論到實踐的完整過程，并體驗到實踐創新的意義和應用創造的快樂，在不斷迭代優化作品的過程中提升分析問題、解決問題能力和數字化創新能力。

4.通過科學原理的探索，理解學科的核心概念和基礎原理，綜合培育數字素養

信息科技的科學原理集中體現在數據、算法、網絡、信息處理、信息安全和人工智能六條邏輯關聯的主線上。學習和理解本學科的邏輯主線及相關概念的意義在于幫助學生理解和掌握信息科技背后的科學原理和運行機制，以及如何應用這些原理來解決實際問題。學生不僅能夠運用已有知識解決實際問題，還能將這些知識融合并創造新的價值，從而促進數字素養與技能的提升。

例如，在數據與編碼模塊的學習中，通過深入理解編碼原理，學生能更好地理解不同編碼方案的科學原理。在信息安全主題的學習中，可以引導學生將數學知識與密碼學原理相融合，通過計算不同數位密碼組合的種類，讓學生深入了解密碼的長度以及不同組合方式對安全性的影響。這種基于科學原理的學習方法，能夠幫助學生建立對編碼和密碼學等概念的深刻理解；這種基于科學原理和實際應用的案例教學有助于培養學生問題解決能力、創新思維以及數字生存與網絡安全能力。

●總結與展望

在信息科技課堂教學中，數字素養與技能的培養已經成為數字時代育人的重要使命。通過掌握處理過程、培養計算思維、實施工程設計和學習科學原理，學生能提升自己的數字素養與技能，適應當下和未來的數字社會。未來，教師應不斷提高自身的專業能力和教學方法，為學生提供更好的信息科技教育，以培養更多具備創新思維和解決問題能力的新一代數字公民。