強化科學原理 注重實踐應用

林文英

摘要：自《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布后，科學原理與實踐應用被提到同樣重要的位置，本文闡述了課程內(nèi)容中科學原理的必要性、實踐應用的經(jīng)驗積累，以及如何強化科學原理注重實踐應用，以期為“科”與“技”并重的課程理念理解提供思路。

關鍵詞：信息科技課程；科學原理；實踐應用

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）02-0018-03

規(guī)律是理論的內(nèi)核，理論是實踐對規(guī)律的總結(jié)。科學原理與實踐應用并重是信息科技課程的重要理念之一，也是教師在進行備、教、學、評一體化設計時需要遵循的基本原則。那么，在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）改革背景下，信息科技學科教師應如何踐行“遴選科學原理和實踐應用并重的課程內(nèi)容”的課程理念呢？下面，筆者從課程內(nèi)容中科學原理的必要性、實踐應用的經(jīng)驗積累、如何強化科學原理注重實踐應用三個方面進行具體闡述。

課程內(nèi)容中科學原理的必要性

信息科技迅猛發(fā)展，技術(shù)工具層出不窮，因此，信息科技課堂教學中遴選的課程內(nèi)容的時效性和豐富性受社會環(huán)境和時空制約，所選內(nèi)容不僅要滿足當前需要，還要作為未來信息科技發(fā)展的基礎以及解決問題的素養(yǎng)積累。基于此，在選擇教學內(nèi)容時，所要遵循的一個基本的原則就是始終以學生的發(fā)展需要為出發(fā)點，辯證地看待科學原理，體系化選擇教學內(nèi)容。

1.辯證看待科學原理的客觀性

科學原理的本質(zhì)屬性具有客觀性，它是在科學研究中總結(jié)出來的規(guī)律和原則，科學原理使得科學研究按照一定的規(guī)律進行，并且能夠?qū)ψ匀缓蜕鐣F(xiàn)象進行系統(tǒng)的解釋和預測。但是，從另一個角度看，科學原理同樣具有主觀性的特點。例如，一個問題的解決有多種方法，而方法建立在人的實踐經(jīng)驗的基礎上，其中的算法構(gòu)造、模型建立、協(xié)議規(guī)定、效率視角等都具有主觀性。又如，不具有價值觀但卻能有所傾向的數(shù)據(jù)訓練集，識別傾向性的大規(guī)模語言模型背后的價值觀、主觀性都帶有個人主觀性。因此，教師在遴選注重科學原理的課程內(nèi)容時，應在當前條件下盡可能客觀。

信息科技課程承載著培養(yǎng)適應數(shù)字時代的人才的信息社會責任，信息、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡、人工智能等課程內(nèi)容有時效性、局限性、地域性和人的主觀性。因此，課程內(nèi)容的選擇應充分考慮學生邏輯體系和螺旋上升的發(fā)展需求，以對抗時間和空間引發(fā)的工具性變革，確保學生對技術(shù)的適應力和對個體責任的勝任力。

2.科學原理的學習有利于透過現(xiàn)象看本質(zhì)

（1）知其然并知其所以然，彌補學生數(shù)字生活經(jīng)驗不足

中小學階段是學生價值觀、判斷力、社會責任感形成的關鍵期，《道德經(jīng)》里有“有道無術(shù)，術(shù)尚可求也；有術(shù)無道，止于術(shù)”一句，意思是術(shù)是基礎，道是發(fā)展?？茖W原理就是知識與技能的“道”，能激發(fā)學生創(chuàng)新創(chuàng)造興趣，引導學生花費時間和精力深入學習課程內(nèi)容，滿足學生對科學的精神需求。

（2）具象化科學原理，避免被誤導

學生如果沒有經(jīng)過系統(tǒng)學習，對科技的深層認識經(jīng)驗會相對缺乏，不了解科技發(fā)展的科學基礎，可能會出現(xiàn)完全依賴電子產(chǎn)品，甚至將重大決定交給“機器”的現(xiàn)象，長此以往容易引發(fā)偏見和倫理上的問題。因此，教師應給予學生正向引導，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，以實踐應用為載體，具象化科學原理，避免被誤導。

3.以科學原理為支點，體系化鏈接課程內(nèi)容

信息科技課程的學習對象是將要生活在未來的學生，當前課程無法精準預測他們需要什么樣的知識與技能，但未來科技的發(fā)展和創(chuàng)新一定不是創(chuàng)造全新的東西，而是在原有科技的基礎之上，解決某一痛點的創(chuàng)新，更新某種理念的創(chuàng)新。同時，受現(xiàn)有經(jīng)驗和需求驅(qū)動的影響，體系化鏈接課程內(nèi)容應以開放包容的心態(tài)，以科學原理為支點，將數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡、人工智能、信息社會責任等課程內(nèi)容串聯(lián)起來，建立從基礎到進階、從進階到拔高的中小學信息科技課程內(nèi)容體系，讓不同年級的學科知識體系在繼承和發(fā)展上能螺旋上升。

在新課標舊教材的過渡期內(nèi)，以學生核心素養(yǎng)發(fā)展為目標或以工具強化應用為目標統(tǒng)攝課程內(nèi)容，會使課程內(nèi)容的支點有所不同。例如，以“網(wǎng)絡交流”為例，當將“網(wǎng)絡交流”內(nèi)容定位為在線交流的工具應用時，在演示觀摩和訓練過程中強化的是工具應用本身的程序性知識，不利于學生進行遷移應用；而當以學生核心素養(yǎng)發(fā)展為目標時，則重點是剖析應用工具的某一應用功能背后的邏輯原理及如何解決技術(shù)開發(fā)難點等問題，學生開始思考工具的使用邏輯和功能開發(fā)的思維方式。當技術(shù)應用熟練到一定程度時其工具屬性會被忽略，轉(zhuǎn)而關注技術(shù)工具所承載的內(nèi)容。[1]

課程內(nèi)容中實踐應用的經(jīng)驗積累

新課標屬于頂層設計文本，在將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體教材內(nèi)容時，存在教材編寫組和資源選擇的主觀性，同樣，教師對新課標的解讀及對教材內(nèi)容的提取以及資源整合、表達能力，也會影響課程內(nèi)容的解釋效果。因此，教師在教學中應引導學生把握科學原理，自主將信息科技應用與生活經(jīng)驗結(jié)合起來，在具體的實踐應用中探尋真實情境蘊含的規(guī)律，更好地理解課程內(nèi)容。

1.以學生經(jīng)驗為切入點，深入真實生活尋找答案

教師通過與學生的深入交流篩選若干有代表性的內(nèi)容或主題讓學生選擇，引導學生融入自身經(jīng)驗或者讓學生成為實踐應用主體部分參與其中，讓課堂內(nèi)容活起來，以激發(fā)學生的探索欲，使其在實踐應用過程中形成數(shù)字素養(yǎng)與技能。例如，網(wǎng)絡通信工具的原理是抽象的，但教師可以通過微信具象化移動智能技術(shù)，而智能手機、移動網(wǎng)絡、微信等都是學生具備的經(jīng)驗，在將這一工具使用預設為學生的基本生活技能時，教學關注點便轉(zhuǎn)向了具體的文字、圖片、視頻等載體所蘊含的信息，進而引導學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。

2.以學生為主體，在實踐中積累經(jīng)驗通達科學原理

在信息科技課堂教學中應以學生為主體，引導學生通過實踐經(jīng)驗的積累深入了解科學原理。通過對科學原理的實踐探索，學生可以深入了解科學方法和思維方式，同時可以培養(yǎng)科學實踐能力、對科學的理解和應用能力。為了達到這一目標，教師可以提供必要的教學支架，設計有趣的實驗項目，還可以鼓勵學生自主設計實驗。例如，在“過程與控制”模塊的教學中，教師以“智能化的家”創(chuàng)設生活情境，在適當時機補充人機交互控制策略，使學生在實踐應用中通達科學原理。

3.以社會責任為準則，從實踐中增強學科思維和思辨能力

教師在選擇課程內(nèi)容時要充分考慮科技利弊、學科責任、道德規(guī)范和科技倫理等。例如，生活中常常會出現(xiàn)微信盜號、偽基站、呼叫轉(zhuǎn)移、聲音模擬、人工智能等科技詐騙現(xiàn)象。為避免詐騙發(fā)生，學生可以在實踐應用中滲透經(jīng)驗，通過可信任的第三方核實情況，增強自己的辨識意識。同時，學生可以增強對科學研究中基本規(guī)律和原則的理解，運用學科思維應對“無孔不入”的詐騙等問題。[2]

課程內(nèi)容中的科學原理與實踐應用并重

信息科技兼顧科學與技術(shù)維度，注重抽象的科學原理、思維方法、過程控制和工程的實現(xiàn)。[3]因此，信息科技課程在具體實施時，應透過現(xiàn)象看本質(zhì)，思考如何強化科學原理，如何進行實踐應用。

1.科學精神與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)要務實

培養(yǎng)學生科學精神與創(chuàng)新意識，要回歸到基礎知識與技能的學習上來，應引導學生理解學習基礎知識的目的和意義。此外，無論是觀摩類實踐、實體類實踐還是軟件類實踐都是在構(gòu)建學生的經(jīng)驗，提升其對真實社會和新技術(shù)的適應能力。例如，數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會組織與秩序的科學基礎，學生可以從生活經(jīng)驗中尋找數(shù)據(jù)編碼的身影，也可以在觀摩課中思考編碼的意義，還可以深入到智能編碼的算法學習中理解過程與控制的本質(zhì)。

2.在跨學科重組解決真實問題的過程中淡化分科

將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為課堂教學內(nèi)容，面臨“需要怎樣經(jīng)驗化改造與拆解”“處于學生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)嗎”“用什么樣的形式”“什么時間”“教學模式是獨立的還是交互的”等問題。筆者認為，教師可以綜合運用跨學科知識解決上述問題。以“信息編碼”一課為例，首先，教師以“信息”知識為基礎，引導學生理解為什么要編碼（真實問題）、怎樣進行信息編碼（數(shù)學、物理、信息科技等跨學科重組實踐體驗）；其次，引導學生理解問題解決的科學原理和新穎見解（背后的科學原理）；再次，引導學生尋找信息編碼服務于生產(chǎn)生活的案例（遷移應用）；最后，借助湊數(shù)游戲引導學生理解計算機選擇二進制進行編碼的理由（物理實現(xiàn)），歸納出信息編碼的全覆蓋與唯一性（規(guī)律總結(jié)）。通過“信息編碼”課程內(nèi)容的學習，學生可初步建立應用編碼方法處理信息的意識，利用編碼鑒別信息的有效性，發(fā)展數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力。

3.立足國情，高瞻遠矚建立學科文化

信息科技是現(xiàn)代科學技術(shù)領域的重要部分，對全球經(jīng)濟、社會和文化發(fā)展起著越來越重要的作用，遴選“科”與“技”并重的課程內(nèi)容是數(shù)字時代經(jīng)濟、社會和文化發(fā)展的要求。在教學中，教師應及時分享國內(nèi)外信息科技的前沿成果，注重以科學原理指導實踐應用，從信息科技實踐應用出發(fā)，探索“場景分析—原理認知—應用遷移”的教學，提升學生知識遷移能力和學科思維水平。[4]

參考文獻：

[1]魏寧.從現(xiàn)象學視角看技術(shù)應用[J].中國信息技術(shù)教育，2022（05）：19.

[2]邱元陽.假如詐騙沒有發(fā)生[J].中國信息技術(shù)教育，2022（05）：20.

[3]鄭燕林，馬蕓.“數(shù)”說《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》[J].中國教育信息化，2023，29（10）：112-119.

[4]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.