概念之道，溯源启智

黄佳渭

摘要：《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》以六条课程逻辑主线展开，基于学科特质发掘底层逻辑，确立了学科大概念。而在新课标的引领下，对于如何将大概念教学真正落地教师还存在一些困惑。为此，本文提出了指向大概念理解的教学策略，将学科概念“化字为图”“化静为动”“化看为做”，建构出一条切实有效的课程教学实践路径。

关键词：信息科技；大概念教学；计算思维；教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）11-0044-04

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条课程逻辑主线，设置了螺旋式上升的内容模块，规定了学生需掌握的基本原理及基本素养，但对于如何将这些课程内容真正落地教师还存在一些困惑，如信息科技学科大概念如何结合具体概念、如何建立大概念与具体概念之间的联系、如何在具体的情境问题解决中活化概念、如何践行概念实现育人导向等。因此，当务之急是建构出一条切实有效的课程实践路径。在本研究中，笔者以原理图为媒介，聚焦于概念的生长、活化、实践之道，用大概念统摄概念学习，建构起学科知识网络，用实践实现概念内化，真正实现学生计算思维的发展与核心素养的落地。

“化字为图”——概念生长之道

概念是对事物关键特征的表征，信息科技的学科大概念是经过高度凝练与抽象的具有统摄性的学科概念，如果未将其置于具体情境中学生将难以理解。为此，教师需立足于真实的问题情境，对概念进行联结与升华，通过构建原理图让学生真正理解概念内涵。

案例1：轻松调整图片。

以浙摄版四年级下册第4课《轻松调节图片》为例，数据、算法、信息处理等学科大概念究竟与本节课内容有何关系呢？“位图是由像素组成的点阵图像”“数据只有赋予具体意义才能成为信息”“算法是解决问题的方法与步骤”等，这些概念之间是离散的、孤立的。因此，教师需引导学生“化字为图”，建立概念之间的关系图，以更好地揭示其底层原理。

以“以‘学校足球嘉年华为活动背景，对图片进行修改，用于网上活动宣传”这一真实情境为例，教师应以“像素”作为中位概念，让学生一步步建立具体概念与大概念之间的关系网络，如通过UltraEdit解析图片，理解在算法的加持下，数据经过编码能生成特定格式的图片，而调整图片的方向、大小、亮度等实则是对像素数量、位置、RGB等的调整（如下页图1）。

“化静为动”——概念活化之道

概念的关系图谱揭示了概念之间的关系，在学生头脑中建立起了一张概念网络，但仅有静态的联结还不够，概念的活化应是“化静为动”，通过构建动态的原理图，让概念在原理图中流动起来，实现概念的迁移与运用。

例如，在教学“算法与程序设计”模块时，笔者通过流程图的方式描述算法，学生需理解算法执行的流程，然而由于程序执行过快学生未能看清执行过程，现有的流程图又是静态的。因此，如果既能保留程序的动态执行效果又能保留流程图简洁、抽象的特性，构建这样动态的原理图不失为一种好的策略。

案例2：“出题大师”程序设计。

在设计“出题大师”项目活动时，要在流程图的基础上体现程序的执行性，可以用“一个小球”作为媒介，以动画的形式演绎程序自上而下执行的过程。通过“小球的流动”来分析算法的执行过程与结果（如图2），并放慢程序执行的速度，让小球落至的每个节点都能很好地揭示其中变量的变化与数据的变动，从而让抽象的概念具象化，让学生能更直观地以数据与程序结构的视角把握程序的整体设计。

“随机出题”又该如何实现？学生一开始认为“问题的第随机数项”和“答案的第随机项”是对应的，无法建立随机数与变量在存取数据上的联系，导致问题与答案不匹配。而采用原理图动态演绎的方式，学生就能很好地建立“随机数”与“变量”概念之间的联系，从而理解“题号”变量的重要性，以此训练计算思维，促进信息素养的生成。

“化看为做”——概念实践之道

在理解学科概念的内涵后，还要把握概念的外延，即在具体问题解决情境中践行概念的适用性。笔者认为，教师要精准把握概念的内涵与外延，将一个个小概念升华为大概念，并引导学生从“会看”“会构建”原理图提升到真正“会做”，真正做到将学科大概念作为解决问题的基本思路与方法，践行聚焦大概念的学习活动。

1.聚焦——抽象概念，引领深度学习

在具体的项目化学习活动中，学生建构了概念关系图，但在实践过程中，又该如何应用概念完成项目活动呢？教师应引导学生以学科的眼光看待现象，挖掘其背后具体的学科概念，并对概念进行持续理解，将其组织成整体性的学习内容，从而走向深度学习。

案例3：绘制“航天逐梦”电脑绘画。

利用Flash进行绘画，学生头脑中可以先建立如下页图3所示的概念网络，线条与颜色是基本单位，进而再挖掘本学科特质的概念，无论是绘制线条还是填充颜色，其本质都是运用数学公式计算所得的图形，最终构建出一张矢量图。再从画面呈现角度看，用Flash绘制的矢量图又可由图层构成。概念网络图有助于学生构成知识体系，为实践奠定理论基础。

2.化简——逐步求精，构建计算思维

在解决复杂问题时，教师要善于引导学生从多角度看问题，基于概念的关系网络确定问题解决的思路，应用分解、模式识别、抽象、算法构建的步骤，经历计算思维的完整过程，即抽象出问题中的关键要素与核心特征，层层细化并逐步求精，找到其共通之处，以达成最优的问题解决策略。

案例4：绘制“航天逐梦”计算机绘画。

如何利用Flash软件将一张手绘稿转化为计算机绘画作品呢？首先要抽象出Flash绘画过程中蕴含的具体概念。其次，要将项目制作过程进行逐步分解，可从多个视角考虑，一方面借助“图层”概念将图画的内容进行分解，并安排好每块内容的叠放次序，再进行“分层”绘制，另一方面抽取出线条工具、钢笔工具、油漆桶工具，找准线条与颜色填充两个关键要素，在分层的基础上先对一个图层上的部件进行绘制，用线条勾勒框架，再进行颜色填充，如图4所示。模式识别一个图层的构建机制，一步步重构整幅图画的所有部件，最终完成整幅绘画作品。经历完整的绘制过程，不仅有助于具体概念的内化与应用，也有助于培养学生的计算思维。

3.升华——以小见大，促进大概念的“创生”

学科大概念的建构源于学生对学习内容的充分理解与应用，它是具体概念的附着点。学生在经历实践后，会对具体概念有更深层次的理解，使具体概念进一步向上一层级抽象，溯源至学科本质特征，最终以小见大，促进学科大概念的“创生”，使概念网络在头脑中更加系统化、结构化。

案例5：绘制“航天逐梦”计算机绘画。

经历绘制的过程，学生会发现，大概念已在头脑中的概念之树上慢慢生长，枝繁叶茂。以填色阶段为例，每种颜色的色调、饱和度、亮度、RGB等属性都可以用十进制数值表示，通过编码均可转化为以“#”开头的十六进制颜色码，这不就是无处不在的“数据”这个学科大概念吗？又如，为什么填色范围不是封闭的区域就无法上色？这实际上是运用了“泛洪填充算法”，类似于画图软件中的颜色填充，即从一个点的颜色填充开始，不断扩大去填充附近的像素点，直到封闭区域内所有像素点都被填充了新颜色为止。而针对Flash绘制的矢量图填充，则运用类似的算法思想实现了公式的计算，最终实现颜色填充，Flash还考虑到了“封闭空隙的容差”，这些都需要背后强大的算法加持与信息处理技术。

大概念视域下的信息科技教学，应以抽象概念建构为内核，以实践反思促成长，透过技术表层回归概念本源，在概念的联结与活化中积极实践，从而让碎片化的学习走向结构化的深度学习。这不仅体现在学生“学”的思维转化上，更体现在教师“教”的教学策略调整上，让教师在信息科技课堂教学中实现概念的降维与评价的优化，让学生在真实性学习中促进思维的生发与核心素养的生长，最终实现师生双主体的共同成长，达成理论知识与实践能力的螺旋上升，为新课标下的信息科技课堂教学赋能。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]熊璋.“科”“技”并重：义务教育信息科技课程标准解读[J].中国信息技术教育，2022（09）：4-7.

[3]费海明.以“大概念”创生技术理解的深度视界[J].中国信息技术教育，2021（01）：88-90.