摘要：針對很多教師對學科大概念“沒感覺”“抓不住感覺”等現(xiàn)狀，本文探究了學科大概念的教育理念及意義，并結合課堂教學、項目學習等實例，提出了運用學科大概念思想方法、思維方式開展信息技術教育的途徑及方法，力求從學科大概念思想入手，進一步理解課標精神、領會教材意圖、完善育人方式，落實立德樹人的根本任務。

關鍵詞：高中信息技術；學科大概念；高中

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）21-0000-03

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課標”）確定了“數(shù)據(jù)”“算法”“信息系統(tǒng)”“信息社會”學科大概念，體現(xiàn)了學科特有的核心概念邏輯結構和表達方式，反映了學科課程的本體價值。學科大概念強調(diào)從眾多零散知識出發(fā)，在知識之間建立盡可能多的聯(lián)系，從中歸納、抽象出少而重要的學科觀念（學科大概念）。在聯(lián)系、歸納、抽象的過程中，學生能真正理解知識產(chǎn)生的過程及原理，并且在運用學科大概念解決問題的過程中進一步迭代完善既有的學科大概念，逐步養(yǎng)成專家思維，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。學科大概念的理念及作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①在對眾多知識點進行聯(lián)系及結構化的過程中，促進對知識的理解；②在遷移應用學科大概念的過程中，提升解決實際問題的能力；③在認識、理解信息世界的過程中，形成既有知識基礎上完善、創(chuàng)新的專家思維。因此在教學實踐中，筆者從以下幾個方面開展了學科大概念思想的應用探索。

探究知識之間的內(nèi)部邏輯，實現(xiàn)對知識的深度理解

在常用計算機程序設計時，往往涉及數(shù)據(jù)類型的分析及應用，但學生對數(shù)據(jù)類型應用分析的必要性以及可行性總是似懂非懂，有時即使使用正確了也是知其然不知其所以然。而如果將各數(shù)據(jù)類型所占字長、計算機以字節(jié)為單位存儲數(shù)據(jù)、從存儲器中提取數(shù)據(jù)時會根據(jù)首地址結合該數(shù)據(jù)類型字長來實現(xiàn)等知識聯(lián)系起來融會貫通，則不但能讓學生很好地理解數(shù)據(jù)類型在運用算法進行計算時的必要性、高效性，而且也能使其產(chǎn)生學習計算機科學原理的興趣。

例如，在教學必修2模塊《信息系統(tǒng)與社會》時，教師如果單純地講解什么是數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)、常用簡單加密算法的程序?qū)崿F(xiàn)，只能使學生粗淺地了解數(shù)據(jù)加密的知識，對為什么要數(shù)據(jù)加密、何時需要數(shù)據(jù)加密、根據(jù)實際情況如何設計數(shù)據(jù)加密算法等則不會深究。而如果結合信息系統(tǒng)組成的五大要素（硬件、軟件、通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、人），從五大要素出發(fā)分析數(shù)據(jù)潛在的安全隱患，聯(lián)系各種典型情境下針對性的加密方法等，則不僅能讓學生順理成章地理解數(shù)據(jù)加密的必要性、適切性、發(fā)展性，更能為其今后設計、搭建信息系統(tǒng)時創(chuàng)造性地設計數(shù)據(jù)加密方案積累必要的信息意識和計算思維。

關注聯(lián)想與結構化，形成信息技術學科的思維方式

高中信息技術學科有著其需要研究的現(xiàn)象、需要解決的問題，運用學科大概念廣泛聯(lián)系、結構化抽象的思想方法，教師要有意識地從這些研究對象、問題求解過程中歸納、抽象出學科所特有的分析方法、思維方式，進而加深學生的學科認知，發(fā)展學生的學科思維。

在算法與程序設計領域，運用大概念思想可以形成“循環(huán)與迭代”“遍歷”“累加器模型”等設計思想和分析方法，遷移運用這些思想和方法，學生可以解決一批具有相關特征的算法設計問題。

例如，在面對最小代價子母樹模型問題時，可以設計出查找算法、排序算法解決問題，進一步運用“循環(huán)與迭代”思想，基于“取最小值、維護最小值特征位置的數(shù)據(jù)結構特征”，可以漸進地設計用二叉樹來存儲、維護數(shù)據(jù)，并更進一步地基于“數(shù)據(jù)處理后不改變原有順序，從而b9d01c4a6a01d8ea1bfbe88d194f55efb25451c3091629738e1e8485546692b1提升數(shù)據(jù)維護效率”的思考，迭代地設計出用雙隊列存儲、維護數(shù)據(jù)的線性維護算法。

又如，在選拔性考試的總復習及試題講解時，教師同樣可以運用學科大概念思想形成“初始化策略”“計算邏輯”“模擬策略”“歸納策略”“分類討論”等思想方法幫助解題，將學生從乏味的題海戰(zhàn)術中解放出來，既提升學生的學業(yè)水平又發(fā)展了學生的思維能力。

運用學科大概念優(yōu)化項目設計、指導項目實施，促進學科思維向高階發(fā)展

運用學科大概念思想方法形成的大概念（大觀念）、學科邏輯去設計、優(yōu)化學習項目，可以增進學習項目的科學性、系統(tǒng)性。在學生開展項目實踐時，教師可借助既有的學科大概念，通過逐級細化，延伸出具體的設計和操作，最終完成項目。

例如，在設計一個室內(nèi)煙霧報警系統(tǒng)時，很多學生會不知從何入手，但如果能借助數(shù)據(jù)采集、處理、呈現(xiàn)等大概念逐步分析各個環(huán)節(jié)所需的設備，就能完整地設計出從傳感器到計算機再到執(zhí)行器的系統(tǒng)主框架。而如果進一步借助界定問題、抽象與建模、設計算法、描述算法等學科大概念，還能在采集數(shù)據(jù)的基礎上完成編程解決問題所需的算法設計。在這樣一個抽象形成大概念、應用大概念并迭代反思完善的不斷循環(huán)的過程中，學科大概念將得到不斷完善，學生的專家思維將不斷得到提升，學生的學科思維也會逐步向更高水平發(fā)展。

用學科大概念的眼光分析課標及教材，源于教材超越教材地應用教材

教師用學科大概念的眼光研讀課標與教材，開展教學設計，能讓學生從教材和課堂中感悟?qū)W科大概念統(tǒng)領下的具體學習內(nèi)容，并在知識習得的同時，逐步建立科學的學科思想和方法。

例如，高中信息技術學科的大概念有“數(shù)據(jù)”“算法”“信息系統(tǒng)”和“信息社會”等無論是課標還是教材，在必修1《數(shù)據(jù)與計算》中，都從“數(shù)據(jù)”、“算法”兩個學科大概念出發(fā)，在對大概念不斷分化過程中，呈現(xiàn)“什么是數(shù)據(jù)、為什么要數(shù)據(jù)計算（為了得到新的有意義的數(shù)據(jù)，即信息）、如何進行數(shù)據(jù)計算（用數(shù)字化工具處理或編程計算）”的概念結構和學科內(nèi)容（如下圖）。同樣，在必修2《信息系統(tǒng)與社會》中，從“信息系統(tǒng)”和“信息社會”兩個學科大概念出發(fā)，呈現(xiàn)了“數(shù)據(jù)在哪里計算（信息系統(tǒng)）、什么是信息系統(tǒng)、如何設計和搭建信息系統(tǒng)完成計算、如何科學應對信息系統(tǒng)對社會的影響”的概念結構和學科內(nèi)容。

具體到教材內(nèi)容，在必修1《數(shù)據(jù)與計算》中，教材內(nèi)容將“算法”與“方法”進行比較，通過聯(lián)系加深學生對算法的理解，并提煉出“抽象與建模、設計算法、描述算法”的過程與方法，為學生用算法解決問題提供思維支架。在必修2《信息系統(tǒng)與社會》中，教材抽象出了“控制與反饋”來幫助學生理解各種自動化、智能化信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集、處理、控制（輸出）的學科邏輯。在選擇性必修1《數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結構》中，教材首先基于學生熟悉的、蘊含迭代思想的現(xiàn)實情境，提出“迭代”的概念，再過渡到“迭代算法”，最后發(fā)展性地提出迭代思想的各種應用，通過迭代與現(xiàn)實的聯(lián)系、迭代與算法的聯(lián)系來引導學生掌握迭代算法、理解迭代思想、形成迭代思維。

結語

學科大概念不但為信息技術課程內(nèi)容結構的確立提供了依據(jù)，其所蘊含的思想方法、價值理念，更為理解學科知識與技能、掌握過程與方法、養(yǎng)成科學正確的情感態(tài)度與價值觀提供了開展教學實踐的目標、途徑與方法。

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