浅议信息技术信息技术实验定义和两个核心概念

编者按：本专栏主要介绍信息技术实验在基础教育信息技术课当中的典型案例，并期望这些案例能够促进信息技术课程学科地位的提升、丰富信息技术课的教学内容、拓展信息技术教师的课程设计视野。对此栏目有任何好的主意或建议，请发送稿件至towujunjie@16

3.com（主持人）或tougao1@chinaitedu.cn（杂志社）。

● 信息技术实验提出的背景
信息技术课程目前面临两个困境：一是基础薄弱地区开课不够、缺乏足够的师资和设备，二是经济发达地区开课不足，由于缺乏令人信服的教学内容，课时被挤占和压缩。从学科建设的角度来看，第二个问题比第一个问题更严峻，因为如果发达地区不再开设信息技术课，相对薄弱的地区的课程目标又在哪里？因此，许多研究者一方面在不断地研发信息技术课新的教学内容，另一方面也在不断探索信息技术课程中相对稳定的教学内容，出现了互动媒体、新兴程序设计软件、智能机器人普及教学、数字文化创作课程等多个和而不同的方向。这些方向的提出，丰富了信息技术课的教学内容，对学科的发展具有重要的促进意义。信息技术实验也将会是一个新的方向。信息技术实验研究的目的，第一是为了寻找适合帮助学生理解信息技术核心概念的可以定量研究的内容，第二是提出一些信息技术作为核心内容的跨学科问题研究的案例。前一个领域为的是提升信息技术核心概念的理解水平、落实一些信息技术实验的基本过程和方法，后一个领域是通过跨学科的研习，通过综合情境下的应用落实信息技术教学内容，提高学生应用信息技术综合地解决跨学科问题的能力。前者注重基础性和稳定性，后者注重丰富性和变化性。
● 信息技术实验的定义
作为一个新的研究领域，很难在一开始就提出一个明确的定义，定义提出的一般方法是归纳，因此从我和我身边的其他研究者的实践出发，我将目前的相关案例做一个共性的描述。建立概念的目的是对已有工作的总结，更主要的是期待能够利用概念，演绎新的案例，通过实践不断地修正信息技术实验的概念本身。信息技术实验是用科学研究的方法来研究信息技术领域内的核心概念或重要过程，以及以信息技术为核心研究其他领域中的问题的一系列学习活动的集合。这一领域，尤其是历史发展的脉络，在大学生计算机还没有普及的时候，很多大学的程序课都有“上机实验”的专门的课时，可见很早人们就潜意识地将计算机上的一些规律的发现、一些代码的研习称之为“实验”。伴随着信息技术的发展，计算机不再是奢侈品和少数人的专利，在各大院校供学生们上机的“计算机实验室”渐渐没落了，但是这并不是说实验这种方法不重要，而是“实验”的内容和实验伴随的隐性知识需要深入地研究和挖掘。在中小学，很多教师已经注意到让学生拆装和动手的重要性，传统的机器人项目姑且不论，在近期全国的公开课展评活动中就曾经出现“组装电脑”、“Scratch传感器板”等涉及硬件的教学设计，越来越多对信息技术学科发展怀有使命感和自觉性的老师开始意识到在教学中加入硬件的成分，特别是温州中学的谢作如老师开发的“互动媒体技术”系列课程更是代表着信息技术教学的一个新的方向。此外，北京师范大学项华教授提出了数据素养的概念，认为数据的获取、存储、分析、表达的过程中存在着大量的通用的能力，这种能力应该成为信息素养的有效抓手。因此，适时将实验的方法引入到信息技术的教学中应该是一件可以讨论和研究的事情。
● 信息技术实验的核心概念：数据、稳定的对应关系
信息技术实验中有两个核心概念，沿着这些概念有利于我们确定哪些内容是信息技术实验的核心内容。
数据：数据分成定性和定量两种，一般情况下，能够定量的数据就不要定性，即使定性的数据也需要尽量的定量化。数据按照定量的程度可以分为：①分类量：作为分类的标签，如苹果、梨这些名称。②二值量：只有是和否两种可能性，如开关的状态。③层级量：用于比较优劣，如客户评价中的十分满意、满意、一般、不满意。④可分量：存在着连续的可以逐级分解的单位，如长度，米之上有千米，之下有厘米。⑤可加量：数值a和b，存在c，代表a和b的和，如体积，可加量常常都是可减量。⑥密度量：表示可加量增长速度的快慢，如质量随体积增加，增加的速度就称为密度。上面的六种数据类型，是向下兼容的，高层级可以向低层级的降格。它们一般用于描述确定的事件，对于不确定事件还需要统计和概率的方式来定量描述。
稳定的对应关系：从数据的角度理解世界，是从信息技术的高度，对知识产生形式的一种高度概括，这种概括与数学和科学研究有关，计算机的介入又使得这种概括超越了纸面，变成了可以探究的实体对象。如果认为量化是信息技术实验的一个要点，那么寻找稳定的对应关系的过程就是信息技术实验的另一个要点。比如，反应时间对于每个人是一个稳定的常数，可以重复做实验获得很精确的数据，与此同时每个人还有自己反应时间的概率分布，对于自身而言反应时间还有诸多影响因素，对于群体而言，还有群体反应时间的概率分布，群体反应时间的代继变化，以及提高反应时间的训练策略等稳定的数据和稳定的对应关系。这种寻找规律的过程，涉及信息的获取、存储、分析和表达，是一种应该倡导的信息技术教学内容。编程可以制作研究工具，Excel可以作为数据处理软件，数据库可以作为数据存储和共享的媒介，网页、海报、研究报告可以作为结论的表达手段……这种开放性的研究选题，是传统学科所难以涉及的，因为没有一个传统学科能够容纳如此多的研究议题。传统学科通过知识体系来维系，而信息技术通过能力体系来维系，信息技术实验是一个很好的多元能力摘自：毕业论文 格式www.618jyw.com
的载体，而将稳定的对应关系的探究作为教师设计信息技术实验的选题依据，给了教师很大的自由度。作为一个体系，稳定的对应关系的探究难度同样也是有差别的，目前的研究阶段还不好定论，但是与实验装置的搭建、数据量、所涉及的数学知识的程度、是否需要外出获取数据这些指标有关。
除了上述的核心概念之外，信息技术实验的核心概念还有编码、通讯、效率和信息量，限于本人目前掌握资料和思考深度所限，这些概念将会在后面的文章陆续分析。也期待着读者能够参与信息技术实验的讨论。