信息科技课程中数字素养与技能的理解与培育

张宏杰 广东省东莞市教育局教研室

黎荣辉 广东省东莞市东莞中学初中部

●从信息素养走向数字素养与技能

2003年，教育部发布的《普通高中技术课程标准（实验）》指出普通高中信息技术课程的总目标是提升学生的信息素养，其中包括：对信息的获取、加工、管理、表达与交流的能力；对信息及信息活动的过程、方法、结果进行评价的能力；发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中实际问题的能力；遵守相关的伦理道德与法律法规，形成与信息社会相适应的价值观和责任感。信息素养教育将“信息处理能力”与“读、写、算”作为同等重要的生存技能，强调了信息技术工具的掌握和信息处理方法。[1]

中央网络安全和信息化委员会印发的《提升全民数字素养与技能行动纲要2022-2035》指出，数字素养与技能是数字社会公民学习工作生活应具备的数字获取、制作、使用、评价、交互、分享、创新、安全保障、伦理道德等一系列素质与能力的集合。[2]同时，有学者对照行动纲要中的数字素养框架，提出一个数字素养能力模型，即数字素养必备的五种能力：数字生存能力、数字安全能力、数字思维能力、数字生产能力、数字创新能力。[3]

由此可见，信息素养强调的是获取、评估、组织和利用信息的能力，包括信息资源利用、信息检索和信息传达等。数字素养则更加聚焦于数字环境下的能力，包括理解和应用数字工具、技术和平台，以及数字信息处理和数字安全等。因此，信息科技课程不应局限于信息获取、加工、管理、表达和交流等技术操作层面的训练，而应按照学生在数字时代中生活、学习、创新以及未来工作需求，在基本原理、学科方法、解决问题过程、伦理道德等方面发展学生数字素养与技能。[4]从信息素养向数字素养与技能的转变是为了更好地培养学生的综合能力，以适应数字时代的需求；从信息素养转向数字素养与技能是适应信息科技发展和数字化社会需求的必然趋势。

●在信息科技课堂教学中培养数字素养与技能

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）将学科的课程性质描述为：信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。[5]而新课标研制专家组组长熊璋教授撰文指出，信息科技课程要培养的核心素养，主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。这四个维度有各自的特征，同时又互相支持、互相渗透，能够共同促进学生数字素养与技能的提升。[6]因此，在课堂教学中，教师可以从科学原理、思维方法、信息处理、工程实现四个方面实现数字素养与技能的培育。

1.体验信息处理的过程，提升数字处理能力，培育生存与安全能力

信息处理的过程，既有对信号的加工，也有对数据的加工。在信息科技课堂教学中，不仅要注重学科技术层面的信息处理过程，还要理解其中的计算思维和技术文化。

以“使用电子表格软件处理视力调查数据”为例，其具体的教学步骤为：①设计问卷。引导学生设计一份视力调查问卷，内容包括学生姓名、年级等。②发放和回收问卷。学生在学校或班级内发放问卷，并按时回收问卷。③数据录入或导出数据。学生将填写完毕的问卷数据录入电子表格软件中，或者将问卷数据导入到电子表格中。④分类和整理。学生根据问卷中的信息，将数据分类并整理成表格，使用排序和筛选功能将数据按照学生姓名、年级等分类。⑤比较和分析。使用电子表格软件中的函数和公式来执行比较、求和、平均值等计算操作，计算不同年级的视力平均值，比较男女学生的视力水平，并对数据进行分析。⑥呈现和分享。使用图表、图像和数据报告等方式展示视力调查分析结果，并与同学和教师分享自己的分析方法和得出的结论。这个案例，不仅可以让学生在信息处理的过程中深入体会相关的科学原理和思维方法，在技术应用的过程中培养他们的计算思维和信息的数字化处理能力，还可以激发学生对数据分析的兴趣和创造力，提升他们防范数据泄露风险的能力、数字处理能力和技术文化素养。

2.注重思维方法的培养，提升使用数字技术解决问题的能力，培育思维与创新能力

计算思维是个体运用计算机科学领域的思想方法，在解决问题的过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。具备计算思维的学生，其问题解决能力和创新创造力都很强，能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案，同时可以迁移运用于解决其他问题。

以“设计一个简单的交通信号灯的模拟程序”为例，具体的教学步骤为：①抽象。学生思考交通信号灯的基本现象和功能。②分解。在编程实践（验证）的过程中，学生将整个过程分解为多个步骤，如红灯亮与灭、绿灯亮与灭等。每个步骤可以看作是一个不同的代码块，需要按顺序组合在一起来模拟交通信号灯的变化。③建模与算法设计。创建一个名为“交通信号灯”的背景，绘制红、黄、绿三种颜色信号灯的图案；在代码区，使用“当开始点击时”块来开始程序，使用“重复无限次”块来创建一个循环；在循环中，使用“切换到背景[交通信号灯]”块来切换到不同的灯色（红、黄、绿），使用“等待[秒]”来控制每个灯亮的时间间隔。在编程实践中，学生通过拖拽代码块的方式来组合逻辑，从而学习编程的基本原理。此外，也可以使用软件编程模拟交通信号灯的设计过程，仿真实现信号灯运行效果。在高年级可以结合物联网知识实现智能交通灯的设计，从而提高学生解决真实情境问题的能力。

3.借助工程实现的方式培育生产和创新能力

信息科技中的科学原理、思维方法和处理过程，最终需要通过工程设计实现对人类社会的影响。在信息科技教学中，让学生体验“工程实现”的意义在于培养学生解决实际问题、设计和实施完整解决方案的能力，同时让他们理解科学原理、思维方法和处理过程如何应用于真实场景，并通过工程实现对人类社会产生影响的过程，培养他们的数字创新能力。

以“设计一套植物生长光线辅助系统”为例，教师可以利用光线传感器监测光线的亮度强弱，利用控制器自动控制LED灯的开关，同时也可以通过物联网平台远程控制LED灯的开关。在课堂教学中，可以引导学生按照以下步骤进行设计与实施：①定义问题。明确问题是什么，如怎样在长期光线不足的室内提供充足的光线促进植物生长？②分析需求。分析问题所需的功能和要求，如系统需要根据光线强度自动控制LED灯的开关，同时还可以通过物联网平台进行远程控制。③确定方案。根据需求分析确定所需的硬件和软件。④设计电路。学生需要根据方案设计电路连接各个组件，要考虑如何将传感器与主控板连接，以及如何将主控板与LED灯及其他部件连接。⑤编写代码。学生需要通过编写代码，并设计根据光线强度控制LED灯的开关程序。⑥运行测试。调试运行程序，确保系统能够根据光线强度自动控制LED灯的开关，并通过物联网平台进行远程控制，排除各种因素引起的故障，确保运行稳定顺畅。⑦工程展示。学生通过解释自己的设计思路、演示系统的功能来展示工程设计的成果，并提出新的问题，讨论该系统对人类社会产生的影响。学生通过设计和实施一个真实的植物光照系统，亲身感受从理论到实践的完整过程，并体验到实践创新的意义和应用创造的快乐，在不断迭代优化作品的过程中提升分析问题、解决问题能力和数字化创新能力。

4.通过科学原理的探索，理解学科的核心概念和基础原理，综合培育数字素养

信息科技的科学原理集中体现在数据、算法、网络、信息处理、信息安全和人工智能六条逻辑关联的主线上。学习和理解本学科的逻辑主线及相关概念的意义在于帮助学生理解和掌握信息科技背后的科学原理和运行机制，以及如何应用这些原理来解决实际问题。学生不仅能够运用已有知识解决实际问题，还能将这些知识融合并创造新的价值，从而促进数字素养与技能的提升。

例如，在数据与编码模块的学习中，通过深入理解编码原理，学生能更好地理解不同编码方案的科学原理。在信息安全主题的学习中，可以引导学生将数学知识与密码学原理相融合，通过计算不同数位密码组合的种类，让学生深入了解密码的长度以及不同组合方式对安全性的影响。这种基于科学原理的学习方法，能够帮助学生建立对编码和密码学等概念的深刻理解；这种基于科学原理和实际应用的案例教学有助于培养学生问题解决能力、创新思维以及数字生存与网络安全能力。

●总结与展望

在信息科技课堂教学中，数字素养与技能的培养已经成为数字时代育人的重要使命。通过掌握处理过程、培养计算思维、实施工程设计和学习科学原理，学生能提升自己的数字素养与技能，适应当下和未来的数字社会。未来，教师应不断提高自身的专业能力和教学方法，为学生提供更好的信息科技教育，以培养更多具备创新思维和解决问题能力的新一代数字公民。