面向学科思维的信息技术课程设计

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  对话嘉宾:
  祝智庭:华东师范大学终身教授,教育技术学博士生导师;现任华东师范大学教育信息化系统工程研究中心主任暨上海数字化教育装备工程技术研究中心常务副主任;兼任教育部教育信息化技术标准委员会主任、国家发改委促进智慧城市健康发展部际协调专家组成员、全国教育科学规划领导小组成员暨教育信息技术学科组组长、全国信息技术标准化委员会专家委员、北京市教育信息化专家委员会副主任、上海市信息化专家委员会委员、国际标准组织ISO IEC/JTC1 SC36-WG6联席、联合国教科文组织(UNESCO)ECNU联系中心副主任暨首席专家、多家国际学刊编委等职。
  主要研究领域:教育信息化理论、教育信息化顶层设计与系统规划、教育信息化系统架构与技术标准、网络教育应用、教学与训练系统设计、面向信息化的教师发展、技术促进教育文化变革等。已承担国家与省部级项目20余项,在国内外发表论文270多篇,出版著作40多部。
  对话嘉宾:
  刘姝弘:天津大学硕士研究生,天津市第四中学高中信息技术教师,天津市特级教师。“全国中小学信息技术创新与实践活动”教学实践评优赛项评委,全国青少年机器人竞赛裁判,天津市中小学“265农村骨干教师培养工程”授课专家、讲师团成员,天津市“千名计划”培训实践基地领衔教师,天津市信息技术优质课评审专家,天津市科普项目评审专家。参与编写全国新课程标准信息技术教材2本、教师用书1本,面向全国发行;主持和参与10项国家、市区级课题研究,获天津市基础教育教学成果一等奖,并有10余篇论文在全国、市、区各级刊物发表或获奖;组建学生信息技术俱乐部、智能机器人活动室,指导学生获国家级奖励10余项,市级一等奖60多项。
  对话教育技术专家
  面向学科思维的信息技术课程是期望学生将信息技术学科思维方式合理迁移至日常生活与学习之中,将信息技术的学科方法渗透到解决信息问题之中,成为信息化社会的问题解决者、革新者和创造者。
  刘姝弘:信息技术的迅猛发展给当今社会带来了翻天覆地的变化,人们每天都在享受着信息技术所带来的便利。随着信息技术的发展,信息技术课程也在不断地发展变化。祝教授,请您介绍一下在中小学信息技术课程的发展过程中都出现了哪些课程开发取向?
  祝智庭:国际上的中小学信息技术课程可以追溯到上世纪70年代的计算机教育,我国的计算机教育是从上世纪80年代中后期开始的。近十年来,随着计算机、网络技术的发展,以及人们对技术与社会关系认识的深入,它逐渐演变为一个目标多元、内容丰富、方法多样的现代教育领域,并成为许多国家中小学的基础教育课程。综合信息技术课程的发展特点,可概括为“面向学科知识”“面向学科工具”和“面向学科思维”的三种课程设计取向。
  面向学科知识的信息技术课程是以学科逻辑为依据,围绕学科知识与技能设计与开发的课程。受上世纪80年代“程序设计文化”观念影响,早期中小学计算机课程主要是通过“程序设计语言”展开的。例如,我国中小学计算机教育起始阶段就是将“发展学生程序设计技能”作为主要教育目标,学习内容主要包括“基本的BASIC语言,读、写程序和上机调试”等程序设计知识。从教育发展来看,面向学科知识的计算机课程为青少年创造了接触和了解计算机的机会,推动了中小学计算机文化的普及。但是从学生心理发展和实践效果来看,它脱离了具体的生活情境,忽视了学生自身学习特点,并在抽象地向学生灌输程序设计知识的计算机课程实施过程中,出现了“知识学不懂、语言学不会、计算机课程流于形式”的问题。
  面向学科工具的信息技术课程强调技术工具的应用特征。上世纪90年代计算机操作系统和应用软件日趋成熟,一些数据库管理系统、电子报表系统、文字处理系统开始安装到微型计算机上,越来越多非专业的人员开始从事计算机应用工作。社会对计算机应用的现实需求促使中小学计算机教育从“程序设计”转向“工具应用”,中小学信息技术课程内容也从前期的“程序设计”发展为“计算机基本组成、计算机基本操作与使用、计算机常用软件介绍、计算机对现代社会的应用”等实用性技能。这种“学以致用”工具性课程开发取向有其存在的合理性,一定程度上激发了学生的学习动机,特别是对即将毕业寻找工作的高年级学生来说,有助于他们掌握一些在社会生存中实用的计算机操作技能。但是,从教育发展来看,基础教育毕竟不能等同于社会职业教育,其最主要的任务还应是促进学生综合素质的全面发展。
  面向学科思维的信息技术课程注重学科知识与学科思维发展的结合,其目的是帮助学习者在知识学习的过程中形成独特的信息技术学科思维方式,全面理解现代信息世界。多元智能专家霍化德·加德纳教授在对学生多元智能发展研究中指出,“只限于学科知识的学习虽然可以暂时增加学生的信息量,但过于强调知识记忆也会导致学生丧失解释新问题的能力,这就需要寻求一种新的教育设计方式,即面向学科思维的课程”。面向学科思维发展的信息技术课程摆脱了“纯技术”教育的狭隘观念,从社会生态学的视角来理解信息环境中各要素的关系,引导青少年在“学技术”“用技术”的基础上,从现实情境中批判性地认识技术变革给社会发展带来的整体影响,应用学科思维解决信息社会生活中的现实问题。
  刘姝弘:随着信息技术“傻瓜化”和“日常化”应用的不断增多,引发了学校信息技术课程究竟应该“学什么”的争论与困惑,甚至对中学开设这门课程的必要性产生了怀疑。正当大家困惑彷徨之际,您提出了面向学科思维发展的信息技术课程设计思路,为中学信息技术课程的建设和发展指明了方向。祝教授,请您谈谈面向学科思维发展的信息技术课程设计思路、框架与结构。
  祝智庭:面向学科思维的课程设计是知识技能学习与应用情境的结合,它不仅关注学生需要学习“哪些内容”,同样也引导学生理解“为什么要学这些内容”“怎样学习这些内容”,以及“如何用这些内容进行专业交流”。因此,面向学科思维的课程设计既不能脱离“知识”孤立地谈“学科思维”,也不能忽视“学科方法”讲普遍性的“思维方式”,而是要在综合分析学科结构、学生特点、社会需要的基础上,对学科课程的学习缘由、知识内容、探究方法和交流方式进行一体化的架构。   首先,要树立科学、技术与社会(STS)三元课程观。科学技术革命引发了生产工具的变革,同样也使得整个“科学范式”发生了根本性的转换。在此过程中,如果人们缺少了对人、科学技术、社会一致性的思考,忽视技术生态“范式”的重新建构,就很有可能会引发人类生存环境的潜在危机。STS课程观以学科综合、生活应用等多样化的方式描述科学技术与社会的关系,将学生的个人生活、科学技术和社会发展等有机结合起来,实现人、科学技术和社会的一体化的教育。在实施方式上,STS课程观强调应为学习者学习科学技术提供一个真实的社会情境,其中既包含了技术原理上的知识,也融入了生活应用等其他方面的因素,这种课程理念本身就具备发展学生创造性的教学环境特点。因此,承担着培养数字化公民的中小学信息技术课程就需要树立STS的科学课程观,实现知识学习、技能掌握、思维发展的统一。
  其次,要融合原理、方法与工具三类知识。一门充分发展的学科课程应有其独特的核心概念、逻辑结构和表达方式,以此反映学科课程的本体价值。中小学信息技术课程作为一门基础性课程同样需要明晰知识结构,辨清逻辑关系,融合课程本身所固有的原理、方法、工具三类知识。2013年英国教育部重新修订完成了中小学信息技术课程标准。该课程标准从信息技术领域的核心概念、关键过程、技术工具等方面构建内容体系,从“程序与计算”“数据与表征”“抽象与设计”“交流与合作”等维度出发形成结构框架,突出“计算(Computing)”在本学科的核心地位。可见,面向学科思维的信息技术课程也要对学科原理、方法与工具三类知识进行融合,构建课程内容体系,明确核心概念,理顺要素关系,并通过引导学生理解信息技术学科的本体价值,发展学生独特的信息技术思维方式。
  最后,课程还应渗透信息技术学科方法与探究过程。学科课程的本质特征既取决于它特有的学科逻辑体系,也表现在它独特的研究方法和话语体系。科学的学科课程既要包括重要的学科事实、概念、法则、理论,也要反映出探究方法、认知活动的逻辑操作和思维方式。因此,中小学信息技术课程的建设还应帮助学生了解信息技术学科的话语体系和探究方法,鼓励学生用信息技术的学科方法和研究过程去理解信息现象,思考信息问题。梳理国内外信息技术课程的最新研究成果,“关注学科思维发展的关键过程,强调学生通过‘交流’与‘合作’的方式,体验利用信息技术获取、分析、判断、加工、综合、创新、发布信息的过程,激励学生尝试使用‘结构分析’‘模型设计’‘程序开发’和‘调试完善’的学科方法进行信息交流”已成为信息技术课程改革的重要特征。
  刘姝弘:信息技术课程在合理安排信息知识与技能、强调学生信息技术解决问题的应用行为时,更需要关注学生利用信息技术处理问题的内在思维发展,形成利用信息技术认识世界的独特思维方式。请祝教授谈一谈,在信息技术课程中应着重培养学生哪些思维方式?
  祝智庭:你说得没错,信息技术课程更着重于帮助学生形成利用信息技术认识世界的独特思维方式。这些思维方式主要包括计算思维、设计思维和批判性思维。
  信息技术课程需关注学生计算思维。算法是应用于计算机中产生特定结果的一种精确、系统的方法。从技术实现来看,它直接体现着计算机解决问题的方法与过程。从人机互动的角度来看,渗透了算法的计算思维是人与机器(计算机)一种重要的可以共通的思维方式。近年来,随着信息技术工具的普及与推广,算法思想已广泛渗透于人们的日常生活、工作与学习之中。发展学生计算思维就是要“像计算机科学家”那样去思考信息化问题。当然,这些问题绝不只是应用于计算机科学领域,它适合信息技术所渗透的每一个角落。当前,高度信息化社会的思维方式已超越了传统计算机环境中“为计算而思维”的学术观念,将其放在了信息化社会大背景下进行研究,形成“用计算而思维”数字化生存的普适理念,以算法为核心的关注人机互动的计算思维已成为信息化社会中处理问题的一种重要思维方式。
  信息技术课程需关注学生设计思维。设计是一种创造性的规划活动,其目的是为事件、过程、服务以及在整个活动周期中所构成的系统建立一个高效组织方式。设计思维正是设计者经过相应的设计活动或学习相应的设计知识后,所具备的擅长于设计的专业技巧,是一种特殊的思维形式,表现在处理问题上包括“现象分析”“问题识别”“事实表征”“概念产生”“方案形成”“方案评价”的过程。从表现形式来看,设计思维更强调通过形象化、结构性的方式来表示设计进程中模糊的属性,以此来明确所需设计的作品和研究过程的方案。如今,随着越来越多的信息技术应用于人们的生存空间,怎样区分复杂的信息现象,如何基于现实需要合理选择技术工具,怎样制定与验证应用信息技术解决问题的可行方案,都是对信息化社会成员设计思维的考查。通过信息技术课程发展学生的设计思维也有益于学生将所学习的信息知识与技能迁移于解决实际的设计问题之中。
  信息技术课程需关注学生批判思维。所谓批判思维是指人们对某种事物、现象和主张发现问题所在,并根据特有的思维逻辑作出的理性思考。它指向了“价值判断”这一核心要点。近年来,青少年接触信息技术和媒体信息的频度和时间迅速增长,也引发了“迷恋电视”“沉迷网络”等严峻的社会问题。因此,青少年如果缺少了对信息及信息工具的批判意识与分析能力,将个人陷于信息技术固有的程序控制之中,也就很有可能成为信息技术的“奴隶”,并被技术所“异化”。2008年,国际教育技术协会(ISTE)分析了学生使用信息技术工具中的现实问题,重新修订了“面向学生的教育技术标准(NETS·S)”,并将批判思维作为一项重要内容标准,明确提出要“发展学生批判思维的技能,引导学生合理地使用数字化工具和资源并作出信息选择与判断,解决具体问题”。因此,发展学生的批判思维,提高学生对信息应用的自控能力和价值判断是中小学信息技术教育的内在价值之一。
  刘姝弘:计算机的无处不在,网络的日臻发达,智能手机的大量普及,智能家电的迅速崛起,无不映射出人类与信息技术日益紧密的融合。青少年是这些新技术的最大用户群和追随者,因此当前的中学信息技术课程也面临着重重困惑。祝教授,请您分析一下应该如何重构高中信息技术课程,才能实现知识技能与方法过程的统一,发展学生信息技术学科的思维能力?   祝智庭:其一,建立信息技术学科思维的表现性标准。表现性标准解释了在一定学习水平层次上学生应表现出来的行为特征,是一种可操作性的、具有等级特征的标准体系。从应用效能来看,它既可以把抽象的学习目标细化为可操作性的具体要点,也可以表述这些具体要点之间的相互关系,保持学习目标的整体特征。在面向学科思维的课程设计中,为了能明确学科思维的具体学习结果,知道学习结束后所应具备的信息技术的学科能力,就有必要建立与之相对应的表现性标准。建立一套清晰、具有可操作性的信息技术学科思维表现性标准,既有利于师生对学科思维的理解,也便于组织教学内容,有针对性地开展教学。
  其二,设计与表现性标准一致的学科知识结构框架。学科思维之所以能够对学科规律作出间接的、概括的反映,一定程度上它是以学习者自身的知识经验为基础的。没有足够的知识经验,学科思维也难以很好地发挥作用。信息技术课程的重构也需要按照信息技术科学的内在逻辑体系和学科思维的表现性标准建构与之相对应的知识结构和内容框架。借鉴国际先进研究成果和国内经验,可以通过分析信息技术自身的原理、方法和工具特征,梳理其中的核心概念和内在关系,从计算、通信、控制三个维度建构促进高中学生信息技术学科思维发展的知识结构框架,将此融合于学科活动情境之中,为学生提供解决信息问题的知识与技能支撑。
  其三,组织信息技术学科思维迁移的教学活动。面向学科思维的信息技术课程是期望学生将信息技术学科思维方式合理地迁移至日常生活与学习之中,将信息技术的学科方法渗透到解决信息问题之中,成为信息化社会的问题解决者、革新者和创造者。从现代学习心理学理论来看,思维的发展是一种富情境化的过程,脱离了真实情境的说教式教育很难真正实现学生思维能力的迁移。国外一些学者在发展学生思维研究中开发了面向问题的学科思维发展模式,通过“学科情境问题、专业思考与探究、情境问题表述与解决、深入交流与反思”的方式将学生学科知识的建构与学科思维的发展结合在一起。因此,为了促进学科思维的学习迁移,高中信息技术教学活动就不应停留于知识的讲解和技能的操练上,同样还需要创设隐含计算方法的、与学生生活和学习相类似的学习情境,引导学生在其中发现计算问题,并应用信息技术学科方法设计与解决问题,将学科思维迁移于真实的问题情境中,逐步完善和发展这种思维方式。
  刘姝弘:据了解,目前国家正在修订高中信息技术课程标准,我想不久的将来信息技术教材也将随之变化。您认为在未来的新教材中应该如何体现信息技术的学科思维?
  祝智庭:教材是制约学校教学的一个重要因素,它在一定程度上直接影响着学生学科思维的发展。信息技术教材受知识更新快、实践应用性强、技术环境要求高等因素的影响,面向学科思维的信息技术教材建设本身就具有了特殊性。
  从教材结构来看,信息技术教材要突出项目活动的设计。思维教育强调的是知识学习与能力提升的结合,其目的是在活动过程中利用原有知识和当前信息生成新的知识,理解生活中的世界。项目活动是以自主探究为基础,强调应用学科知识、方法或思维方式去解决实际问题的一种学习方式。它鼓励学生在活动中发现问题、寻求信息、解决问题、建构知识,突出了“用中学”。因此,信息技术课程是活动性较强的课程,其教材在组织结构上就需要设计出一些与学生认知能力相符合的项目活动,这种活动要和学生的生活相结合,与学生的学习相结合,与其他学科内容相结合,通过真实的活动促进学生建构知识,发展思维,形成创新能力。
  从教材内容来看,信息技术教材要科学渗透学科概念逻辑结构,反映信息技术学科领域特有的“话语体系”。前面讲过,一门充分发展的学科课程要有其特有的核心概念、逻辑结构和独特的表达方式,以此反映其本体价值。信息技术课程作为中小学的基础性课程,其教材内容的组织也要体现出该学科的核心概念,梳理出概念之间的逻辑关系,清晰地呈现知识内容结构,让学生感受到信息技术学科领域的“话语体系”,通过学科“话语体系”与他人交流,理解并解决问题,发展学科思维。
  从教材呈现方式来看,信息技术课程要加强数字化学习资源的开发和应用,朝着“智慧课程”方向发展。信息技术课程的知识更新快、实践性强、技术环境要求高等因素对教材建设提出了新的挑战。数字化课程的“富媒体性、交互性、关联性和开放性”的技术优势不仅可以随时拓展信息技术的学习内容,也有益于学生利用信息技术环境去学习信息技术。而且信息技术课程最适合于嵌入创客教育内容,因此要注意“创材”(创客教育器材)的开发。最近我提出智慧课程的学习资源生态观,认为课程资源应该包括学材(面向知识学习)、习材(面向技能发展与综合应用)、创材(面向创造潜力发展)。我热切希望修订后的信息技术课程能够真正突破传统的课程框架,为智慧教育发展开辟道路。
  鸣谢祝智庭教授团队的李锋副教授为本文所做的重要贡献。
  对话印象
  和蔼的祝智庭教授
  初识祝智庭教授是在12年前,当时我有幸参与到新课程的教材建设中,参加了普通高中国家课程标准教科书的编写工作。更幸运的是,我们请到了在国内外声誉卓著的祝智庭教授做教材主编,这使我有机会与全国教育信息化领域最著名的教育专家、学者共事。
  本以为像祝教授这样泰斗级的人物、大牌专家可能不好接近,没想到第一次见面就感到祝教授是那样和蔼可亲、平易近人。在我们面前他从不摆架子,非常乐于倾听我们这些来自一线教师的意见和建议,他认为我们的想法是最接近事实的。从祝教授那里,我也了解到了许多国际上的前沿知识和理念,明白了什么是做研究,什么是教育上的创新。
  睿智的祝智庭教授
  祝教授是亲切和蔼的,更是睿智机敏的。这一点在编写教科书的过程中,我感受颇深,印象深刻。记得在上海和天津研讨时,祝教授无论多忙都会亲自和我们一起商讨教科书的设计,如案例选取、内容编排等。他对新课程标准和理念的深刻理解及分析,对新教科书方向和基调的准确把握及定位,让我们所有编者无不钦佩折服,他的理念与思想使我们明确了方向,增强了信心。
  祝教授说:“课程发展就是教师的专业发展,教师和课程改革是共同成长的。”正是祝教授在学术和专业上的引领点拨,使我迅速实现了专业化成长,成为课程改革和发展的亲身实践者和受益者。
  高效的祝智庭教授
  祝教授身兼数职,工作无比繁忙,却极为高效。这从祝教授承担了国家与省部级项目20余项,在国内外发表论文270多篇,出版著作40多部的丰硕成果中可略见一斑。
  这次应《中国信息技术教育》杂志的邀请与祝智庭教授对话,我是抱着试试看的心理开始的。因为我知道祝教授有多么忙碌!没想到祝教授接到我的电话后欣然应允了,让我着实感动。暑假本是休息时间,我却不得不总是打扰祝教授,心里很是过意不去。但是祝教授每次的回复都非常迅速,这让我看到了什么是高效率的工作,汗颜之余更暗下决心要好好地向祝教授学习!这就是我熟悉的祝智庭教授,从他的身上我受益无穷!
  ——刘姝弘
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