強(qiáng)化科學(xué)原理 注重實(shí)踐應(yīng)用

林文英

摘要：自《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》頒布后，科學(xué)原理與實(shí)踐應(yīng)用被提到同樣重要的位置，本文闡述了課程內(nèi)容中科學(xué)原理的必要性、實(shí)踐應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累，以及如何強(qiáng)化科學(xué)原理注重實(shí)踐應(yīng)用，以期為“科”與“技”并重的課程理念理解提供思路。

關(guān)鍵詞：信息科技課程；科學(xué)原理；實(shí)踐應(yīng)用

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）02-0018-03

規(guī)律是理論的內(nèi)核，理論是實(shí)踐對規(guī)律的總結(jié)。科學(xué)原理與實(shí)踐應(yīng)用并重是信息科技課程的重要理念之一，也是教師在進(jìn)行備、教、學(xué)、評一體化設(shè)計(jì)時需要遵循的基本原則。那么，在《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）改革背景下，信息科技學(xué)科教師應(yīng)如何踐行“遴選科學(xué)原理和實(shí)踐應(yīng)用并重的課程內(nèi)容”的課程理念呢？下面，筆者從課程內(nèi)容中科學(xué)原理的必要性、實(shí)踐應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累、如何強(qiáng)化科學(xué)原理注重實(shí)踐應(yīng)用三個方面進(jìn)行具體闡述。

課程內(nèi)容中科學(xué)原理的必要性

信息科技迅猛發(fā)展，技術(shù)工具層出不窮，因此，信息科技課堂教學(xué)中遴選的課程內(nèi)容的時效性和豐富性受社會環(huán)境和時空制約，所選內(nèi)容不僅要滿足當(dāng)前需要，還要作為未來信息科技發(fā)展的基礎(chǔ)以及解決問題的素養(yǎng)積累。基于此，在選擇教學(xué)內(nèi)容時，所要遵循的一個基本的原則就是始終以學(xué)生的發(fā)展需要為出發(fā)點(diǎn)，辯證地看待科學(xué)原理，體系化選擇教學(xué)內(nèi)容。

1.辯證看待科學(xué)原理的客觀性

科學(xué)原理的本質(zhì)屬性具有客觀性，它是在科學(xué)研究中總結(jié)出來的規(guī)律和原則，科學(xué)原理使得科學(xué)研究按照一定的規(guī)律進(jìn)行，并且能夠?qū)ψ匀缓蜕鐣F(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的解釋和預(yù)測。但是，從另一個角度看，科學(xué)原理同樣具有主觀性的特點(diǎn)。例如，一個問題的解決有多種方法，而方法建立在人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，其中的算法構(gòu)造、模型建立、協(xié)議規(guī)定、效率視角等都具有主觀性。又如，不具有價(jià)值觀但卻能有所傾向的數(shù)據(jù)訓(xùn)練集，識別傾向性的大規(guī)模語言模型背后的價(jià)值觀、主觀性都帶有個人主觀性。因此，教師在遴選注重科學(xué)原理的課程內(nèi)容時，應(yīng)在當(dāng)前條件下盡可能客觀。

信息科技課程承載著培養(yǎng)適應(yīng)數(shù)字時代的人才的信息社會責(zé)任，信息、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等課程內(nèi)容有時效性、局限性、地域性和人的主觀性。因此，課程內(nèi)容的選擇應(yīng)充分考慮學(xué)生邏輯體系和螺旋上升的發(fā)展需求，以對抗時間和空間引發(fā)的工具性變革，確保學(xué)生對技術(shù)的適應(yīng)力和對個體責(zé)任的勝任力。

2.科學(xué)原理的學(xué)習(xí)有利于透過現(xiàn)象看本質(zhì)

（1）知其然并知其所以然，彌補(bǔ)學(xué)生數(shù)字生活經(jīng)驗(yàn)不足

中小學(xué)階段是學(xué)生價(jià)值觀、判斷力、社會責(zé)任感形成的關(guān)鍵期，《道德經(jīng)》里有“有道無術(shù)，術(shù)尚可求也；有術(shù)無道，止于術(shù)”一句，意思是術(shù)是基礎(chǔ)，道是發(fā)展。科學(xué)原理就是知識與技能的“道”，能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造興趣，引導(dǎo)學(xué)生花費(fèi)時間和精力深入學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，滿足學(xué)生對科學(xué)的精神需求。

（2）具象化科學(xué)原理，避免被誤導(dǎo)

學(xué)生如果沒有經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)，對科技的深層認(rèn)識經(jīng)驗(yàn)會相對缺乏，不了解科技發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)，可能會出現(xiàn)完全依賴電子產(chǎn)品，甚至將重大決定交給“機(jī)器”的現(xiàn)象，長此以往容易引發(fā)偏見和倫理上的問題。因此，教師應(yīng)給予學(xué)生正向引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，以實(shí)踐應(yīng)用為載體，具象化科學(xué)原理，避免被誤導(dǎo)。

3.以科學(xué)原理為支點(diǎn)，體系化鏈接課程內(nèi)容

信息科技課程的學(xué)習(xí)對象是將要生活在未來的學(xué)生，當(dāng)前課程無法精準(zhǔn)預(yù)測他們需要什么樣的知識與技能，但未來科技的發(fā)展和創(chuàng)新一定不是創(chuàng)造全新的東西，而是在原有科技的基礎(chǔ)之上，解決某一痛點(diǎn)的創(chuàng)新，更新某種理念的創(chuàng)新。同時，受現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和需求驅(qū)動的影響，體系化鏈接課程內(nèi)容應(yīng)以開放包容的心態(tài)，以科學(xué)原理為支點(diǎn)，將數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、人工智能、信息社會責(zé)任等課程內(nèi)容串聯(lián)起來，建立從基礎(chǔ)到進(jìn)階、從進(jìn)階到拔高的中小學(xué)信息科技課程內(nèi)容體系，讓不同年級的學(xué)科知識體系在繼承和發(fā)展上能螺旋上升。

在新課標(biāo)舊教材的過渡期內(nèi)，以學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo)或以工具強(qiáng)化應(yīng)用為目標(biāo)統(tǒng)攝課程內(nèi)容，會使課程內(nèi)容的支點(diǎn)有所不同。例如，以“網(wǎng)絡(luò)交流”為例，當(dāng)將“網(wǎng)絡(luò)交流”內(nèi)容定位為在線交流的工具應(yīng)用時，在演示觀摩和訓(xùn)練過程中強(qiáng)化的是工具應(yīng)用本身的程序性知識，不利于學(xué)生進(jìn)行遷移應(yīng)用；而當(dāng)以學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo)時，則重點(diǎn)是剖析應(yīng)用工具的某一應(yīng)用功能背后的邏輯原理及如何解決技術(shù)開發(fā)難點(diǎn)等問題，學(xué)生開始思考工具的使用邏輯和功能開發(fā)的思維方式。當(dāng)技術(shù)應(yīng)用熟練到一定程度時其工具屬性會被忽略，轉(zhuǎn)而關(guān)注技術(shù)工具所承載的內(nèi)容。[1]

課程內(nèi)容中實(shí)踐應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累

新課標(biāo)屬于頂層設(shè)計(jì)文本，在將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體教材內(nèi)容時，存在教材編寫組和資源選擇的主觀性，同樣，教師對新課標(biāo)的解讀及對教材內(nèi)容的提取以及資源整合、表達(dá)能力，也會影響課程內(nèi)容的解釋效果。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把握科學(xué)原理，自主將信息科技應(yīng)用與生活經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，在具體的實(shí)踐應(yīng)用中探尋真實(shí)情境蘊(yùn)含的規(guī)律，更好地理解課程內(nèi)容。

1.以學(xué)生經(jīng)驗(yàn)為切入點(diǎn)，深入真實(shí)生活尋找答案

教師通過與學(xué)生的深入交流篩選若干有代表性的內(nèi)容或主題讓學(xué)生選擇，引導(dǎo)學(xué)生融入自身經(jīng)驗(yàn)或者讓學(xué)生成為實(shí)踐應(yīng)用主體部分參與其中，讓課堂內(nèi)容活起來，以激發(fā)學(xué)生的探索欲，使其在實(shí)踐應(yīng)用過程中形成數(shù)字素養(yǎng)與技能。例如，網(wǎng)絡(luò)通信工具的原理是抽象的，但教師可以通過微信具象化移動智能技術(shù)，而智能手機(jī)、移動網(wǎng)絡(luò)、微信等都是學(xué)生具備的經(jīng)驗(yàn)，在將這一工具使用預(yù)設(shè)為學(xué)生的基本生活技能時，教學(xué)關(guān)注點(diǎn)便轉(zhuǎn)向了具體的文字、圖片、視頻等載體所蘊(yùn)含的信息，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。

2.以學(xué)生為主體，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)通達(dá)科學(xué)原理

在信息科技課堂教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累深入了解科學(xué)原理。通過對科學(xué)原理的實(shí)踐探索，學(xué)生可以深入了解科學(xué)方法和思維方式，同時可以培養(yǎng)科學(xué)實(shí)踐能力、對科學(xué)的理解和應(yīng)用能力。為了達(dá)到這一目標(biāo)，教師可以提供必要的教學(xué)支架，設(shè)計(jì)有趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，還可以鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。例如，在“過程與控制”模塊的教學(xué)中，教師以“智能化的家”創(chuàng)設(shè)生活情境，在適當(dāng)時機(jī)補(bǔ)充人機(jī)交互控制策略，使學(xué)生在實(shí)踐應(yīng)用中通達(dá)科學(xué)原理。

3.以社會責(zé)任為準(zhǔn)則，從實(shí)踐中增強(qiáng)學(xué)科思維和思辨能力

教師在選擇課程內(nèi)容時要充分考慮科技利弊、學(xué)科責(zé)任、道德規(guī)范和科技倫理等。例如，生活中常常會出現(xiàn)微信盜號、偽基站、呼叫轉(zhuǎn)移、聲音模擬、人工智能等科技詐騙現(xiàn)象。為避免詐騙發(fā)生，學(xué)生可以在實(shí)踐應(yīng)用中滲透經(jīng)驗(yàn)，通過可信任的第三方核實(shí)情況，增強(qiáng)自己的辨識意識。同時，學(xué)生可以增強(qiáng)對科學(xué)研究中基本規(guī)律和原則的理解，運(yùn)用學(xué)科思維應(yīng)對“無孔不入”的詐騙等問題。[2]

課程內(nèi)容中的科學(xué)原理與實(shí)踐應(yīng)用并重

信息科技兼顧科學(xué)與技術(shù)維度，注重抽象的科學(xué)原理、思維方法、過程控制和工程的實(shí)現(xiàn)。[3]因此，信息科技課程在具體實(shí)施時，應(yīng)透過現(xiàn)象看本質(zhì)，思考如何強(qiáng)化科學(xué)原理，如何進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。

1.科學(xué)精神與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)要務(wù)實(shí)

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與創(chuàng)新意識，要回歸到基礎(chǔ)知識與技能的學(xué)習(xí)上來，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的目的和意義。此外，無論是觀摩類實(shí)踐、實(shí)體類實(shí)踐還是軟件類實(shí)踐都是在構(gòu)建學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，提升其對真實(shí)社會和新技術(shù)的適應(yīng)能力。例如，數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會組織與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生可以從生活經(jīng)驗(yàn)中尋找數(shù)據(jù)編碼的身影，也可以在觀摩課中思考編碼的意義，還可以深入到智能編碼的算法學(xué)習(xí)中理解過程與控制的本質(zhì)。

2.在跨學(xué)科重組解決真實(shí)問題的過程中淡化分科

將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)內(nèi)容，面臨“需要怎樣經(jīng)驗(yàn)化改造與拆解”“處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)嗎”“用什么樣的形式”“什么時間”“教學(xué)模式是獨(dú)立的還是交互的”等問題。筆者認(rèn)為，教師可以綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識解決上述問題。以“信息編碼”一課為例，首先，教師以“信息”知識為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生理解為什么要編碼（真實(shí)問題）、怎樣進(jìn)行信息編碼（數(shù)學(xué)、物理、信息科技等跨學(xué)科重組實(shí)踐體驗(yàn)）；其次，引導(dǎo)學(xué)生理解問題解決的科學(xué)原理和新穎見解（背后的科學(xué)原理）；再次，引導(dǎo)學(xué)生尋找信息編碼服務(wù)于生產(chǎn)生活的案例（遷移應(yīng)用）；最后，借助湊數(shù)游戲引導(dǎo)學(xué)生理解計(jì)算機(jī)選擇二進(jìn)制進(jìn)行編碼的理由（物理實(shí)現(xiàn)），歸納出信息編碼的全覆蓋與唯一性（規(guī)律總結(jié)）。通過“信息編碼”課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可初步建立應(yīng)用編碼方法處理信息的意識，利用編碼鑒別信息的有效性，發(fā)展數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

3.立足國情，高瞻遠(yuǎn)矚建立學(xué)科文化

信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，對全球經(jīng)濟(jì)、社會和文化發(fā)展起著越來越重要的作用，遴選“科”與“技”并重的課程內(nèi)容是數(shù)字時代經(jīng)濟(jì)、社會和文化發(fā)展的要求。在教學(xué)中，教師應(yīng)及時分享國內(nèi)外信息科技的前沿成果，注重以科學(xué)原理指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用，從信息科技實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，探索“場景分析—原理認(rèn)知—應(yīng)用遷移”的教學(xué)，提升學(xué)生知識遷移能力和學(xué)科思維水平。[4]

參考文獻(xiàn)：

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[2]邱元陽.假如詐騙沒有發(fā)生[J].中國信息技術(shù)教育，2022（05）：20.

[3]鄭燕林，馬蕓.“數(shù)”說《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》[J].中國教育信息化，2023，29（10）：112-119.

[4]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.