洞悉信息系统：学科核心素养孕育的策略与方法

李友兴

摘要：作者以信息系统作为研究切入点，探讨了大概念与信息系统的重要性，并提出了留意信息系统的反馈、“回嚼”信息系统的计算、洞察信息系统的缺陷等策略与方法，以期通过这些方法培育学生的学科核心素养。

关键词：核心素养;大概念;信息系统;教学策略

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的本质，将其归位到大概念，尤其是围绕着学科大概念选择其一作为入口点，以这个点带动其他概念的内化，实现学生核心素养的培育与发展。

参考文献：

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[3]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：6.

[4]（美）J.Glenn Brookshear Dennis Brylow.计算机科学概论（第12版）[M].刘艺，吴英，毛倩倩，译.北京：人民邮电出版社，2019：147.