概念之道，溯源啟智

黃佳渭

摘要：《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》以六條課程邏輯主線展開，基于學科特質發掘底層邏輯，確立了學科大概念。而在新課標的引領下，對于如何將大概念教學真正落地教師還存在一些困惑。為此，本文提出了指向大概念理解的教學策略，將學科概念“化字為圖”“化靜為動”“化看為做”，建構出一條切實有效的課程教學實踐路徑。

關鍵詞：信息科技；大概念教學；計算思維；教學策略

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2024）11-0044-04

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條課程邏輯主線，設置了螺旋式上升的內容模塊，規定了學生需掌握的基本原理及基本素養，但對于如何將這些課程內容真正落地教師還存在一些困惑，如信息科技學科大概念如何結合具體概念、如何建立大概念與具體概念之間的聯系、如何在具體的情境問題解決中活化概念、如何踐行概念實現育人導向等。因此，當務之急是建構出一條切實有效的課程實踐路徑。在本研究中，筆者以原理圖為媒介，聚焦于概念的生長、活化、實踐之道，用大概念統攝概念學習，建構起學科知識網絡，用實踐實現概念內化，真正實現學生計算思維的發展與核心素養的落地。

“化字為圖”——概念生長之道

概念是對事物關鍵特征的表征，信息科技的學科大概念是經過高度凝練與抽象的具有統攝性的學科概念，如果未將其置于具體情境中學生將難以理解。為此，教師需立足于真實的問題情境，對概念進行聯結與升華，通過構建原理圖讓學生真正理解概念內涵。

案例1：輕松調整圖片。

以浙攝版四年級下冊第4課《輕松調節圖片》為例，數據、算法、信息處理等學科大概念究竟與本節課內容有何關系呢？“位圖是由像素組成的點陣圖像”“數據只有賦予具體意義才能成為信息”“算法是解決問題的方法與步驟”等，這些概念之間是離散的、孤立的。因此，教師需引導學生“化字為圖”，建立概念之間的關系圖，以更好地揭示其底層原理。

以“以‘學校足球嘉年華為活動背景，對圖片進行修改，用于網上活動宣傳”這一真實情境為例，教師應以“像素”作為中位概念，讓學生一步步建立具體概念與大概念之間的關系網絡，如通過UltraEdit解析圖片，理解在算法的加持下，數據經過編碼能生成特定格式的圖片，而調整圖片的方向、大小、亮度等實則是對像素數量、位置、RGB等的調整（如下頁圖1）。

“化靜為動”——概念活化之道

概念的關系圖譜揭示了概念之間的關系，在學生頭腦中建立起了一張概念網絡，但僅有靜態的聯結還不夠，概念的活化應是“化靜為動”，通過構建動態的原理圖，讓概念在原理圖中流動起來，實現概念的遷移與運用。

例如，在教學“算法與程序設計”模塊時，筆者通過流程圖的方式描述算法，學生需理解算法執行的流程，然而由于程序執行過快學生未能看清執行過程，現有的流程圖又是靜態的。因此，如果既能保留程序的動態執行效果又能保留流程圖簡潔、抽象的特性，構建這樣動態的原理圖不失為一種好的策略。

案例2：“出題大師”程序設計。

在設計“出題大師”項目活動時，要在流程圖的基礎上體現程序的執行性，可以用“一個小球”作為媒介，以動畫的形式演繹程序自上而下執行的過程。通過“小球的流動”來分析算法的執行過程與結果（如圖2），并放慢程序執行的速度，讓小球落至的每個節點都能很好地揭示其中變量的變化與數據的變動，從而讓抽象的概念具象化，讓學生能更直觀地以數據與程序結構的視角把握程序的整體設計。

“隨機出題”又該如何實現？學生一開始認為“問題的第隨機數項”和“答案的第隨機項”是對應的，無法建立隨機數與變量在存取數據上的聯系，導致問題與答案不匹配。而采用原理圖動態演繹的方式，學生就能很好地建立“隨機數”與“變量”概念之間的聯系，從而理解“題號”變量的重要性，以此訓練計算思維，促進信息素養的生成。

“化看為做”——概念實踐之道

在理解學科概念的內涵后，還要把握概念的外延，即在具體問題解決情境中踐行概念的適用性。筆者認為，教師要精準把握概念的內涵與外延，將一個個小概念升華為大概念，并引導學生從“會看”“會構建”原理圖提升到真正“會做”，真正做到將學科大概念作為解決問題的基本思路與方法，踐行聚焦大概念的學習活動。

1.聚焦——抽象概念，引領深度學習

在具體的項目化學習活動中，學生建構了概念關系圖，但在實踐過程中，又該如何應用概念完成項目活動呢？教師應引導學生以學科的眼光看待現象，挖掘其背后具體的學科概念，并對概念進行持續理解，將其組織成整體性的學習內容，從而走向深度學習。

案例3：繪制“航天逐夢”電腦繪畫。

利用Flash進行繪畫，學生頭腦中可以先建立如下頁圖3所示的概念網絡，線條與顏色是基本單位，進而再挖掘本學科特質的概念，無論是繪制線條還是填充顏色，其本質都是運用數學公式計算所得的圖形，最終構建出一張矢量圖。再從畫面呈現角度看，用Flash繪制的矢量圖又可由圖層構成。概念網絡圖有助于學生構成知識體系，為實踐奠定理論基礎。

2.化簡——逐步求精，構建計算思維

在解決復雜問題時，教師要善于引導學生從多角度看問題，基于概念的關系網絡確定問題解決的思路，應用分解、模式識別、抽象、算法構建的步驟，經歷計算思維的完整過程，即抽象出問題中的關鍵要素與核心特征，層層細化并逐步求精，找到其共通之處，以達成最優的問題解決策略。

案例4：繪制“航天逐夢”計算機繪畫。

如何利用Flash軟件將一張手繪稿轉化為計算機繪畫作品呢？首先要抽象出Flash繪畫過程中蘊含的具體概念。其次，要將項目制作過程進行逐步分解，可從多個視角考慮，一方面借助“圖層”概念將圖畫的內容進行分解，并安排好每塊內容的疊放次序，再進行“分層”繪制，另一方面抽取出線條工具、鋼筆工具、油漆桶工具，找準線條與顏色填充兩個關鍵要素，在分層的基礎上先對一個圖層上的部件進行繪制，用線條勾勒框架，再進行顏色填充，如圖4所示。模式識別一個圖層的構建機制，一步步重構整幅圖畫的所有部件，最終完成整幅繪畫作品。經歷完整的繪制過程，不僅有助于具體概念的內化與應用，也有助于培養學生的計算思維。

3.升華——以小見大，促進大概念的“創生”

學科大概念的建構源于學生對學習內容的充分理解與應用，它是具體概念的附著點。學生在經歷實踐后，會對具體概念有更深層次的理解，使具體概念進一步向上一層級抽象，溯源至學科本質特征，最終以小見大，促進學科大概念的“創生”，使概念網絡在頭腦中更加系統化、結構化。

案例5：繪制“航天逐夢”計算機繪畫。

經歷繪制的過程，學生會發現，大概念已在頭腦中的概念之樹上慢慢生長，枝繁葉茂。以填色階段為例，每種顏色的色調、飽和度、亮度、RGB等屬性都可以用十進制數值表示，通過編碼均可轉化為以“#”開頭的十六進制顏色碼，這不就是無處不在的“數據”這個學科大概念嗎？又如，為什么填色范圍不是封閉的區域就無法上色？這實際上是運用了“泛洪填充算法”，類似于畫圖軟件中的顏色填充，即從一個點的顏色填充開始，不斷擴大去填充附近的像素點，直到封閉區域內所有像素點都被填充了新顏色為止。而針對Flash繪制的矢量圖填充，則運用類似的算法思想實現了公式的計算，最終實現顏色填充，Flash還考慮到了“封閉空隙的容差”，這些都需要背后強大的算法加持與信息處理技術。

大概念視域下的信息科技教學，應以抽象概念建構為內核，以實踐反思促成長，透過技術表層回歸概念本源，在概念的聯結與活化中積極實踐，從而讓碎片化的學習走向結構化的深度學習。這不僅體現在學生“學”的思維轉化上，更體現在教師“教”的教學策略調整上，讓教師在信息科技課堂教學中實現概念的降維與評價的優化，讓學生在真實性學習中促進思維的生發與核心素養的生長，最終實現師生雙主體的共同成長，達成理論知識與實踐能力的螺旋上升，為新課標下的信息科技課堂教學賦能。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]熊璋.“科”“技”并重：義務教育信息科技課程標準解讀[J].中國信息技術教育，2022（09）：4-7.

[3]費海明.以“大概念”創生技術理解的深度視界[J].中國信息技術教育，2021（01）：88-90.