把握学科本质，理清概念脉络

朱林强

人类在认识和发展的过程中，把一些感知到的事物的共同特点，从感性认识上升到理性认识，抽象出事物的本质属性，从而形成了一系列的概念。概念是一门课程基础知识的重要组成部分，信息科技课程作为相对比较年轻的课程，涉及的概念有的有明确的定义，有的只是一个形象的词语，有的还是比较模糊的说明，没有准确的定义。每一个概念都是课程的重要组成部分，都为学生提高学科素养提供重要的基础知识和理论体系，因此，概念教学要体现概念的定义和特征，通过列举学生生活学习中的范例帮助学生加深对概念的理解，举一反三，引导学生解决实际问题。

● 学科概念的本质

概念随着人类社会历史和人类认识的发展而变化。信息科技学科教材中出现的概念很多，但细细分析和理解，真正给出明确定义的却很少，归纳一下信息科技教材中的概念主要有以下几种表现形式。

1.有明确的定义

严格意义上说概念都要有明确的定义。例如，“算法”概念在教材中的定义为：解决问题的具体方法和步骤。用算法的定义可以解释生活中许多解决问题的方法和途径。内涵是用顺序、选择和重复等方法来处理问题。外延是在具体用语言、流程图、伪代码等描述时要增加一些非常严格的条件限制，如每条规则都是确定的、可行的，不能有二义性等。在用计算机解决实际问题的过程中，“算法”概念的列举在运用具体的语言设计环境中能得到很好的体现，内涵和外延在程序调试过程中能够一一得以验证和实现。

2.以词语形式出现

信息科技教材中出现最多的是以名词为主的“概念”，而且整个课程中不同学段的教材内出现时都没有具体的定义，大都是以比较抽象化、判断化或功能化的名词作为概念出现。例如，计算机网络、路由器等用抽象化来定义;局域网、广域网等用判断化来定义;交换机、声卡等设备都是用功能和用途来定义的。显然，作为概念，这些词语都没有明确的定义，但通过一系列的说明和实物展示，学生都能很快理解。所以，在教学设计或教学过程中，教师都必须强调并解释清楚。

3.没有明确的定义

信息科技教材都是围绕信息、信息技术和对信息的处理等内容展开教学的，但信息概念至今没有确切的定义，一般从分类、用途、媒体等多方面对其进行定义，但都没有真正抽象出信息这个对象的本质，类似这样的概念，教学中只能意会，不能言传。

● 概念教学中的误区

在信息科技学科教学中，对概念的教学应该精准无误，但有时教师自身对概念的理解有差异，从而导致在教学过程中出现误区。

1.“信息压缩”概念教学误区

上海市高中信息科技（华师大版高中信息科技第一册试用本）有关信息压缩概念的教学存在误区。从字面上理解是非常容易的，信息压缩就是在不损失有用信息的前提下，按照一定的编码规则对数据进行重新组织，形成去冗余数据后的新数据。信息压缩有无损压缩和有损压缩，无损压缩由专用软件完成，如用WinRAR、WinZip等压缩软件形成压缩包，使用时必须用这些压缩软件还原，恢复到原来的数据后再使用，可以应用于对所有数据的压缩。

有损压缩是相对于无损压缩而言的，它被广泛应用于动画、图像和声音文件的处理，在压缩过程中会损失一定的信息，但对图像和声音的影响相对比较小。教师在教学时对这个概念的解释一般没有问题，但具体用什么软件来实现有损压缩呢？教材上列举了用格式转换来实现信息的压缩，即把一种数据类型转换成另外一种数据类型，格式转换是对媒体的另外一种处理方式，和信息压缩完全是两个概念，不能混为一谈。例如，一张大小为5.46MB的照片，用360压缩软件压缩以后是5.25MB，但用Windows系统自带的画图软件经过格式转化后只有几MB甚至几KB容量，显然两者是有本质的区别的。

2.“信息编码”概念教学误区

对概念的理解和应用要有课程意识，不同的场合对概念的引用是有局限性的，而且也要有局限性思想。例如，“信息编码”这个概念，教材上对信息编码的解释是：编码是对原始信息符号按一定的规则所进行的变换。尽管省略了“信息”两个字，但还是能揣摩教材对概念定义的意图，接着用学籍号、身份证号码、车牌号等说明信息编码的主要目的，这个概念其实是一个泛指的大概念，可以根据记忆的便利进行处理。而编码后的信息在计算机内部是以二进制方式存储的，所以如果要让计算机来处理这些信息，就要进行重新编码，要让计算机能够接受由一系列0和1组成的编码，如字形码等，都是有固定的国际或国内标准的。因此，在教学中可以不区分细解，但作为教师应该关注这些概念外延的区别。

● 概念教学的策略

概念是学科知识体系的重要组成部分。近几年来，上海市开展概念教学研究，各区围绕教研主题开设了许多教学公开课，并组织汇报交流，取得了一定的成效。广大教师能围绕概念这个核心展开教学研究，构建概念情境，将概念教学与学生生活实际相结合，追寻概念出处并以故事案例形式来帮助学生理解概念，挖掘概念的内涵和外延。

1.理解概念的本质

对概念的定义有一定的规则和结构，有内涵和外延，每个概念都有问题背景，如信息处理的主要工具——计算机，它曾经被命名为电脑、微机等，体现了时代的特征。所以对于一些相对比较抽象、变换的概念，在教学中教师可以创设一些情境，或故事，或實例，或相仿的内容进行迁移，引导学生概括其中的关键词，寻找概念隐喻的文字，分清主要属性和非主要属性，再一起组织归纳，产生准确的概念定义，切记不要让学生死记硬背。

2.理解概念的特征

概念有了定义，光记忆不行，还必须理解它的内涵和外延。信息科技学科知识更新速度快，概念内涵不断发生变化，有些概念的界定本来就不是很清晰，有的或开始模糊，如教材中关于计算机的五大逻辑部件的说明，以往教材上有对应的输入设备和输出设备器件，如键盘是输入设备，显示器是输出设备，但随着触摸屏的出现，两者之间的界限就比较模糊，触摸式计算机的屏幕既有输入信息的功能，也具有输出显示的功能，所以分类和归纳时要做到科学合理。

3.理清概念间的联系

概念本身可以分门别类，概念有前概念和后概念。例如，高中教材把计算机系统分成了三个部分，即冯·诺依曼思想，计算机结构和指令、程序、软件。初中教材把计算机系统分为硬件系统和软件系统，那是否矛盾呢？当然不矛盾，因为教材编写者考虑到了初中生和高中生的认识角度和层次不同，概念只是从不同的视角来描述的，所以并不矛盾。

4.学会概念的应用

学生理解了一个概念，但具体怎么用还有个转变过程，因此，概念教学可以通过实例（也可以是反面的）加以形象化。例如，教学IP地址内容时，以网络规模的大小来区分IP地址，为IP地址分类，避免资源的浪费，用类比的方法讲授信息编码的意图，如学生的学籍號、公民的身份证号码等。教师教学时，要注重概念所隐含的学科素养，如网络部分教学主要关注的是信息安全和对社会责任感意识。

● 概念教学案例分析

对于理论性比较强的知识概念，教师一般都采用讲解方式进行教学，从而使学生被动地接受学习。那么，如何从概念教学设计角度开展教学活动，使相对比较理论化的基础知识吸引学生学习呢？这就要求教师在教学设计时要从学生的兴趣和主动学习的角度考虑。以华东师范大学出版社出版的上海市高中信息科技（2017年版）（第一册）（试验本）第一章中的《信息编码》（1.2.2）内容为例，信息编码概念从字面上比较容易理解，但要真正理解还要通过实例加以诠释。因此，结合教材编排的内容，教师可从重点（知识）剖析和实践（示例）操作两个方面设计基础知识点的学习，从作业（回顾）设计和评价（巩固）设计两个方面来加深对基础知识学习的落实，除了抓住这两条主线展开教学设计外，还可利用教材中配有的交流讨论和知识链接，帮助学生拓展学习内容。

教师要在理解课程标准和教学基本要求的基础上，全面了解教材内容编排，从课时、单元、章节乃至整个教材出发设计课时教学内容，尝试从教学目标、学习活动、作业设计和评价四个方面设计教学环节。例如，华中师范大学第三附属中学的信息科技备课组对信息编码教学内容的设计就值得借鉴：预先有10节微课供学生预习和复习使用，教师在课前通过微信了解了学生的学习情况，课堂教学过程中设计了五个活动完成知识目标的学习，最后通过在线测试及时巩固学习内容。实践操作环节设计了认识ASCII码、认识汉字内码、我来“造”字、比较矢量图和位图的区别、我来画图五个活动。每个活动又设计了若干个实践操作示例。其中，认识ASCII码的示例操作是，打开记事本（或文本文档），按住Alt键，输入数字65后放开Alt键，观察屏幕上出现的内容，再分别输入ALT+66、67、97、49又会出现什么呢？对照教材附件的ASCII码表，引导学生观察对应字符的二进制编码，并通过计算把它们转换成十进制数进行反向推理，要想在屏幕上显示字母“E”，请问输入什么值呢？显示“e”又输入多少呢？通过这样的实践示例，学生学习信息编码知识的过程变得非常有趣，对ASCII码表的意义和功能也有了更好的理解。

因此，教师要讲清楚一个概念必须理论联系实际。理论知识是由课程提供的，通过教材得以实现，所以，教师必须把握学科本质，深入挖掘教材，才能落实学科素养，使学生能够真正学以致用。