洞悉信息系统：学科核心素养孕育的策略与方法

洞悉信息系统：学科核心素养孕育的策略与方法学科核心素养与学科大概念息息相关，脱离大概念谈信息技术学科核心素养的培育，其路径是不存在的。事实上，大概念是一个“宝藏”，之所以能称之为“大”，是因为它不是一般概念，而是核心概念，相当于信息技术学科知识体系的“细胞核”，是生发其他知识的源泉。因此，重视学科大概念，并以其为核心提升学生的核心素养尤为重要。因此，笔者选择了学科大概念之一的信息系统作为研究切入点，引导学生去留意信息系统本该有的互动与反馈信息，增强学生的信息意识，让他们用敏锐的信息意识“回嚼”信息系统自动化处理的整个过程，促进其计算思维的发展，从而洞察系统的缺陷，产生对原系统改进与创新的动机，促进学生数字化学习与创造。留意信息系统的反馈，增强信息意识信息系统之所以被称之为人机交互系统，是因为它在无人值守的环境下，能回应与反馈一些重要信息给用户，让用户做出判断与调整再进行具体实践。而信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。笔者认为，教师可以借助信息系统的交互与及时反馈功能，引导学生多留意系统所回馈的信息，并做出重要的判断与尝试实践，这样学生才能有效地获取、评估、鉴别、使用信息。用这样的方式不仅能增强学生的信息意识，而且能发展他们的计算思维，培育其终身学习的意识和能力。例如，学生在学习组装计算机时，看到主机箱后有多个接口难以下手，生怕接错造成各种故障，此时教师就要提出关键性的问题：“哪些信息在默默向我们说话？”引导学生自己去观察与留意，并共同讨论出主机箱后面的图标、接口的形状、针孔数对应关系等。又如，学生在学习程序语言时，往往会遇到语法错误问题，此时教师可引导学生借助“编译器”的反馈功能，关注出现的错误提醒，再将错误信息通过另外一个信息系统（如百度等）进行在线检索，解决问题。这种学习方式能够让学生学会自己调试程序。“回嚼”信息系统的计算，发展计算思维学生有了一定的信息意识后，要趁热打铁，继续往前，将初步具备的信息意识及时展开应用，并使其得到一定的强化刺激，教师要引导学生深挖信息系统给予的反馈信息，追寻其背后原理。信息系统的处理过程，本质上是在计算机内部展开的一个激烈的计算过程，这个过程是快速的、短暂的，有时是不明确的、隐藏着的。教师要引导学生去慢慢“回嚼”系统的计算过程，将计算的过程放慢与放大，将整个过程“晒出来”，让学生进行对比、分析、抽象，并进行模式识别，即它是如何将不可计算的转为可计算的？进而让学生感受计算机自动化运行所带来的高效率价值，习得系统内部运转的机理，体验像计算机、科学家一样利用系统进行处理的整个过程。例如，在学生使用Word居中对齐功能时，Word的处理是快速的、短暂的，教师可以将这个看似最为平凡的居中功能深挖，把这个过程进行抽象。首先，假设一行可以容纳的字符数为N，需要居中的字符串长度为M，要学生计算需要居中的字符串首位字符应在什么位置。然后步步推进，让学生通过具体数据分析，从具体到抽象，从特殊到一般，得出最终答案为（N-M）/2。通过这样的过程，学生明确了实现自动居中功能背后的算法原理。又如，在学习Excel填充柄时，当利用填充柄进行批量自动计算时，倘若教师只停留在对功能的演示上，重结果，不重系统的处理过程，则学生的计算思维是无法得到发展的。事实上，Excel的强大智能化处理很容易震惊到学生，此时，应该放慢系统快速处理的过程，将每个单元格中隐藏的公式“晒出来”，并提出一个关键性问题：“哪些在变？哪些却没变？”让学生带着这个问题进行对比与分析（如图1）。学生会发现：行号在变，其他都没变。然后再回到利用純数字公式编写，此时学生已理解了利用单元格与纯数字编写公式的利与弊。这一系列的发现与思考，学生经历了对多个公式的模式识别，以及抽象、分解、算法的构造等复杂过程。洞察信息系统的缺陷，促进数字化学习与创造任何事物都不存在绝对的完美，都有其一定的局限性。信息系统也如此，但信息系统中的缺陷正是教学的宝藏，因为有缺陷，所以要去修补与优化，甚至去创造。数字化学习与创新指的是在数字化环境下，通过教师的铺垫与引导，让学生参与具体的学习过程，最终创造性地解决问题。因此，教师应引导学生洞察系统中的各种问题，激发学生学习兴趣，并使其付诸行动去学习与创造。笔者通过教学实践，梳理了系统中典型的问题，并将它们分为以下三种类型。第一种：功能的不足。每个工具都有其自身的功能特质指向，都有它的适用场合，在不同的应用场合切换时，就会显露其功能上的不足，无法满足新的需求与运用。这种功能上的不足，有时较适合在教学中引出一款新软件，进而激发学生对新工具学习的欲望与强烈需求。例如，Word表格单元格是不支持计算功能的，教师就可以引导学生感受此功能不足的痛点，顺势引出Excel单元格的强大计算功能。同样，在学习画图软件时可以利用画图功能的不足引出PS的强大功能，使学生感受其图层功能，激发对新技术的学习兴趣。第二种：工具的漏洞。技术工具本身有时会存在一定的缺陷，这种缺陷其实是一种漏洞，教师如果能有效利用漏洞，可增强学生学习与创造的动机，促使其自主修补漏洞，进行改良优化。但对于大多数学生来讲，这个过程难度较大，教师在引导学生发现系统漏洞后，可先行开发修补漏洞的小软件，进行现场演示，给予学生漏洞修补的信心和勇气，并邀请部分学生参与开发学习。例如，Word文件在保存时，会出现文件名保存不全的现象，系统在保存文件名时会自动截取标题，而这个标题是不完整的，此时教师可利用通过VBA开发的小软件现场进行操作演示，让完整的标题自动保存成文件名，修补了系统功能上的漏洞，激发了学生创造性学习——修补漏洞带来的成就感。第三种：实例的BUG。它是一种作品实例本身的缺陷，适合教学中利用它的缺陷激发学生进行学习，一个实例实际上就是一个小的信息系统，引导学生洞察系统的缺陷，激发学生学习兴趣，改进、优化系统功能。例如，在学习多分支嵌套时，教师可以事先提供一个有BUG的实例，让学生去试用，使其发现多分支嵌套存在缺陷，并修复该BUG（如图2），激发学生的学习与创造。除了以上三种策略与方法外，还可以引导学生细品信息系统的人性，增强责任担当。信息技术的发展给人类生活、学习带来诸多机遇与挑战，作为社会成员在享受信息技术带来便利的同时，也要承担相应的信息社会责任。信息系统是人开发的，反过来也供给人去使用，开发者在设计系统时用心良苦，不仅要考虑功能上的强大，还要考虑以用户至上，让用户体验方便与舒适为理念，让用户感受到人性的设计，如界面友好、方便操作。所以，信息系统里必定富有人性的元素，因此，教师可在教学中通过让学生体验，让学生去关注，观察并细致品味设计者的责任担当，让自己也成为社会责任担当的一分子。另外，概念的存储量在一定程度上可以表征一个人的思维力，在追求存储量的同时，若是能追求概念的层次系统性，那么一定可以成为有思想有高度，并能适合未来社会需要与自身终身发展学习的人才。盲目地吸取碎片化的小概念实在过于杂乱，应该牢牢抓住小概念