大概念视域下对信息科技学科特质的追寻——以“过程与控制”模块为例

鞠敏 江苏省南通市北城小学

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）的颁布，使得信息科技课程从原来的重视技能的达成转向科与技并重，但在工具理性思维模式下，教师只关注利用信息技术手段来达成问题解决的目的，却忽视了对技术本身的追问，而对技术本身的追问也是信息科技学科承担的责任与义务，更是凸显学科特质的关键所在。那么，在信息科技课堂中，该如何凸显出其与综合实践、道德与法治等课堂的不同？如何上出“信息科技”的特色？

新课标依据核心素养和学段目标，围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条逻辑主线设计义务教育全学段内容模块。从意识层面到内容层面全学段的设计，为教师把握学科特质提供了抓手。例如，新课标在第二学段“在线学习与生活”模块中，对本模块的内容要求、学业要求有了精准的描述，如认识在线社会存在的意义与积极影响，了解在线社会的伦理规范、行为准则、道德观念和价值取向，树立正确的安全观等。两相对比可以发现，借助于六条学科逻辑主线，向上可以将意识层面的核心素养内容落地，向下可以凸显出信息科技学科特质，实现从知其然到知其所以然的突破。

那么，如何实现从技术导向到强调科技并重的教学转变呢？笔者认为，让学生在聚散自如中高成低就是一条切实可行的实施路径。

● “聚”与“散”之内涵界定

“聚”与“散”可以从抽象与具象的维度进行辨析，它与大概念教学也有着千丝万缕的联系。相比于具体的案例，大概念是对具体案例的进一步抽象，挖掘案例中的共性，以统领具象的杂多。“聚”与“散”之间的关系是概念与案例之间的关系，是上位概念与下位概念之间的关系，两者之间具有上下层级上的差异。

● “聚散自如”之策略分析

下面，笔者以“过程与控制”模块为例，谈谈在教学中如何利用“聚”与“散”的辩证性关系，来实现科技并重的课堂教学。

1.聚：确定上位概念

UBD逆向教学设计理论强调“理解”与“逆向”，且首要任务是确定预期的结果。新课标围绕核心素养设计了课程学习总目标，再依据总目标，在各学段内将其具体化，确定学段目标，之后将学段目标进行逐层的细化分类，形成内容目标。在这种自顶向下的设计中（如图1），各模块中的内容要求就是教师在确定课堂教学目标时的抓手。

图1 自顶向下

例如，在“过程与控制”模块中，内容要求第一条就是“通过体验和认识身边的过程与控制，了解过程与控制可以抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统”。根据此项内容要求的描述，笔者认为，相比于身边的各种形式的控制系统，将其抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统，这属于其更上位的概念。

从上位概念到具体案例，这种自顶向下的设计方式，让教师在选取合适的案例时，能够做到有的放矢。教师们以往熟悉的设计方式往往是先择取一个具体案例，然后从具体案例出发，逐步向上抽象，挖掘其上位概念，这是一种自底向上的设计方式（如图2）。在确定上位概念时，由于一个具体案例往往并非仅与一个上位概念相联系，而是能够与多个概念相勾连，所以该具体案例适宜于凸显哪一个上位概念，就有茫然不知所向之感。

图2 自底向上

例如，先确定上位概念——了解过程与控制可以抽象为包含输入、计算、输出三个典型环节，再来选择具体案例，如智能灯控系统、智能门锁系统、智能温控风扇系统等，这样教师就可以从“输入—计算—输出”这个视角来剖析这些具体案例。而对于自底向上的设计方式而言，如果确定了具体案例——智能灯控系统，这个案例既可以体现出算法，也可以体现出过程与控制的工作原理，那如何进行取舍？另外，自顶向下的设计方式，以核心概念为网上纽结，更适宜于进行高路迁移；而自底向上的设计方式，以具体案例为核心来串联知识，不适宜于迁移，而且这些散状的案例学习，无法帮助学生形成认知结构。

2.散：寻找案例支撑

什么样的案例适宜于支撑上位概念，这需要教师走进学生的生活，了解学生的学情。也就是说，学生不是单纯的认识体，而是能动的建构体，教师有必要了解学生当前的认知结构水平，理解他们是如何对外界信息进行加工的。

在学习“过程与控制”模块的内容时，虽然学生在生活中体验过多样化的控制系统，但是其工作原理与学生已有的知识结构之间并未形成联结。对学生来说，“输入—计算—输出”控制系统的这三个典型环节就像一座孤岛，外在于学生的知识结构。同时，在控制系统中，何为输入、何为计算、何为输出，学生对其有着似是而非的理解。在这种情况下，教师选择什么样的案例就尤为重要。在此教学案例中，笔者认为选择智能门锁控制系统较为合适，虽然学生不理解什么是控制系统的输入，但在日常生活中，输入密码、密码正确、密码错误的语言表达，就涵盖了输入与计算。因此，教师可以通过对密码锁的剖析，帮助学生理解“输入—计算—输出”的过程。这样通过门锁控制系统，在“控制与系统”和学生的认知结构之间就搭建起了一座桥梁。在门锁控制系统中（如图3），从密码式门锁到控制系统工作原理，再到使用其工作原理，观照自动感应门、利用人工智能实现的智能门锁，从案例到原理，从散到聚，再从聚到散，在聚散自如间，实现课堂教学从注重技能到科技并重的转变。

图3

3.“聚”“散”整合：重构认知结构

在未了解控制系统的工作原理之前，学生会孤立地看待各种控制系统。以灯控系统和门锁控制系统为例，学生之前很难发现这两种控制系统之间的关联，而在学习了控制系统的工作原理后，学生从其原理出发，就能发现两者之间千丝万缕的联系。在教学中，学生能够意识到:想要让灯控变得智能，可以改变其输入方式，利用人工智能中的语音识别来实现；不同小组的LED灯发出不同颜色的光，其实是在输出脚本中进行了不同的参数设置。

这种“回头看”的态度，一方面有助于学生形成认知结构，将“散点式”的认识用概念原理串联起来,另一方面也让学生的认知结构有了螺旋式发展的可能性，让浅层次的理解逐步深入，实现从浅层到深度到跨越。

“聚”与“散”并不是单向的活动，而是在多个回合之间的往返。仅仅由“散”至“聚”，虽然可以习得原理，但是也必然会导致其成为一种惰性的知识，成为一种孤立的原理，唯有在聚散整合中才能激活惰性知识，促进迁移，走向真正的核心素养。

从“聚：确定上位概念”到“散：寻找案例支撑”，再到“整合：重构认知结构”，通过这样的过程培育学生的核心素养，能有效实现课堂教学从技术导向到科技并重的转变。

● 结语

技术总是在润物细无声中发挥着它的作用，其隐蔽性导致教师将利用技术达成问题解决的目的作为终点。然而，教师还要对技术本身所体现的原理进行追问，只有这样才能让信息科技学科的教学更高效。