李維明

教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》（簡稱《標準》）必修模塊有兩個：“必修模塊1：數(shù)據(jù)與計算”“必修模塊2：信息系統(tǒng)與社會”。這兩個模塊是整個高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是每個高中學(xué)生必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容。與2003版本的標準相比，此版《標準》理順了貫穿始終的學(xué)科大概念，提出了關(guān)乎發(fā)展的學(xué)科核心素養(yǎng)，構(gòu)建了評價檢測的學(xué)業(yè)質(zhì)量標準，劃分了內(nèi)涵豐富的核心素養(yǎng)水平。同時，在具體的內(nèi)容上增加了必修模塊的容量，修習(xí)的要求上加大了必修課程的難度。所以，在學(xué)科教學(xué)時必須厘清每個模塊的基本脈絡(luò)，明白模塊標準的內(nèi)涵外延，注重項目式等教學(xué)方法的理解與實施，創(chuàng)新檢測評價方式，以求取得預(yù)期的教學(xué)效果。

● 內(nèi)容基本脈絡(luò)

《標準》“必修模塊1：數(shù)據(jù)與計算”包括“數(shù)據(jù)與信息”“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”及“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”三部分內(nèi)容。其內(nèi)容結(jié)構(gòu)如左圖所示。

本模塊是整個高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)的開端，其基本意圖是“通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認識到數(shù)據(jù)在信息社會中的重要價值，合理處理與應(yīng)用數(shù)據(jù)，掌握算法與程序設(shè)計的基本知識，根據(jù)需要運用數(shù)字化工具解決生活與學(xué)習(xí)中的問題，認識到人工智能在信息社會中越來越重要的促進作用，逐步成為信息社會的積極參與者”。

其中“數(shù)據(jù)”是本模塊中最為重要的基本概念，更是貫穿信息技術(shù)學(xué)科的“大概念”之一。什么是數(shù)據(jù)呢？一般來說數(shù)據(jù)是描述事物的符號記錄，是信息的載體，是計算工具識別、存儲、加工的對象。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理并賦予一定的意義后便成為信息。在計算機科學(xué)中“數(shù)據(jù)”是能輸入到計算機中并被計算機程序處理的符號的總稱，包括了文本、聲音、圖形、圖片、視頻等非數(shù)值型數(shù)據(jù)。近年來，移動通信和云計算等技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了海量的“大數(shù)據(jù)”，而豐富的大數(shù)據(jù)又促進了人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。因此“數(shù)據(jù)”也不僅僅是計算工具所處理的對象或信息的載體，更成為人們獲得信息、推動信息社會發(fā)展的一項動力來源。

在本模塊中，數(shù)據(jù)概念貫穿整個內(nèi)容，是學(xué)習(xí)理解模塊內(nèi)容的基本脈絡(luò)。模塊第一部分“數(shù)據(jù)與信息”是通過對周圍世界信息技術(shù)應(yīng)用的體驗，“感知”數(shù)據(jù)，“理解”數(shù)據(jù)與信息、知識的相互關(guān)系，從而“認識”到數(shù)據(jù)對人們生活、學(xué)習(xí)的影響，“感受”到人們利用數(shù)字化工具和數(shù)字化資源的優(yōu)勢。第二部分“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”是通過應(yīng)用實例，“了解”數(shù)據(jù)采集、分析、可視化的方法，在此基礎(chǔ)上選擇工具“處理”數(shù)據(jù)，“分析”數(shù)據(jù)，“保護”數(shù)據(jù)。這兩部分內(nèi)容的脈絡(luò)很清晰，無論是“感知”還是“了解”，無論是“采集”還是“分析”“處理”，其操作的對象都是“數(shù)據(jù)”。所以此間脈絡(luò)，不言而喻。

在“數(shù)據(jù)與計算”模塊的第三部分“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”則是從實例出發(fā)，“概述”算法概念、特征，并通過恰當方式“表示”簡單算法。這里提到了本模塊第二個重要的基本概念——算法，這也是本學(xué)科的“大概念”之一。那么，什么是算法呢？專家認為，算法就是一個有窮規(guī)則的集合，其中規(guī)定了一個解決某一特定類型問題的運算序列。分析算法定義，可以把算法理解為若干基本操作及其規(guī)則作為元素的集合。在計算機科學(xué)中，為保證計算機有序執(zhí)行指令，算法應(yīng)具有指定輸入、指定輸出、確定性、有效性和有限性五個基本屬性。

當然，要“實現(xiàn)”算法，就需要“掌握”一種程序設(shè)計語言，并通過解決實際問題“體驗”程序設(shè)計的基本流程，“感受”算法效率，掌握運行調(diào)試的方法。從程序結(jié)構(gòu)來看，通過順序執(zhí)行、條件分支和循環(huán)三種結(jié)構(gòu)方式可基本完成算法的流程，實現(xiàn)復(fù)雜問題條理化和簡單化。在這里，實現(xiàn)算法的手段是編程，而算法作用的對象卻是數(shù)據(jù)。對于人工智能來說，算法是人工智能的核心，數(shù)據(jù)是人工智能的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)使人工智能的很多應(yīng)用變?yōu)榭赡?，包括語音識別、機器翻譯、計算機視覺，以及現(xiàn)在的下棋等，不管是理論還是應(yīng)用，都離不開數(shù)據(jù)。

縱觀本模塊的各個部分，數(shù)據(jù)脈絡(luò)無不貫穿其中。厘清了這條線，才能做到心中有“數(shù)”，在教學(xué)中才不至于迷失方向。

● 模塊教學(xué)方法

厘清了模塊“數(shù)據(jù)”脈絡(luò)之后，使用什么樣的方法才能抓住這條線有效地開展教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)業(yè)質(zhì)量目標，體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)培育的方向？《標準》特別地在每個模塊內(nèi)容之后，設(shè)置了“教學(xué)提示”相關(guān)內(nèi)容，以表達對教學(xué)的建議及導(dǎo)向，從中可以得到啟發(fā)。

“在本模塊教學(xué)中，教師可通過項目活動創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中感受信息技術(shù)對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀瑤椭麄兲骄繑?shù)據(jù)與計算的知識，提高利用信息技術(shù)解決問題的能力，發(fā)展計算思維?！薄稑藴省分械倪@段話，就表達了本模塊教學(xué)的方法和途徑，即通過“項目活動”式教學(xué)的方法，引導(dǎo)學(xué)生“探究”知識，“提高”能力，“發(fā)展”思維。

這里提到了項目活動式教學(xué)方法，這是指在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動中采用項目式教學(xué)（學(xué)習(xí)）來完成學(xué)習(xí)活動的一種教學(xué)形式，其對應(yīng)的具體教學(xué)法為項目教學(xué)法。項目教學(xué)法是以建構(gòu)主義為指導(dǎo)，以相對獨立的項目為對象，在教師的指導(dǎo)下，將項目交由學(xué)生分組討論，然后通過制訂計劃、分工合作來開展學(xué)習(xí)活動，并通過對項目完成情況的評估來評價學(xué)生具體的學(xué)習(xí)情況的教學(xué)方法。這個教學(xué)方法在操作層面，就是要“創(chuàng)設(shè)問題情境”，讓學(xué)生在真實的問題情境中去解決問題，發(fā)展思維。目前通過教育部審定、即將出版的《普通高中信息技術(shù)》教材中，有部分教材就十分鮮明地采用了項目活動的形式，設(shè)計了問題活動的情境，為教學(xué)中開展項目活動提供了藍本。

方法只是手段，“提高能力、發(fā)展思維”才是目的。有了項目活動式教學(xué)這件利器，抓住“數(shù)據(jù)”這條線索，認真分析教材相關(guān)內(nèi)容，合理設(shè)置項目活動情境，放手開展項目活動，方能實現(xiàn)教學(xué)目的。比如，數(shù)據(jù)編碼的內(nèi)容，學(xué)生缺乏實際感受。教學(xué)過程中，教師可創(chuàng)設(shè)“使用燈語交流”信息的活動情境，通過使用“數(shù)字編碼實驗儀”分組實驗，經(jīng)歷用莫爾斯碼編碼、發(fā)送、接收、譯碼等全過程，讓學(xué)生真正體驗數(shù)據(jù)編碼在信息交流活動中的應(yīng)用，從而深刻了解數(shù)據(jù)編碼的內(nèi)涵及外延。