信息科技學(xué)科基本框架與核心內(nèi)容

來源：職稱成果咨詢網(wǎng)作者：趙編輯時間：2019-06-13 09:51

　　摘要：為了促進基礎(chǔ)教育領(lǐng)域信息科學(xué)與技術(shù)課程的建設(shè)，需要從學(xué)科的角度對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行篩選。本文對信息科技學(xué)科領(lǐng)域的基本框架、基本概念、基本原理與原則、基本方法與工具進行梳理，給出了一類認識信息科技學(xué)科的邏輯框架;指出了信息科技學(xué)科的核心方法是“建模—算法”，信息科技是一類基礎(chǔ)型的科技領(lǐng)域，它的上位學(xué)科是系統(tǒng)科學(xué);就基礎(chǔ)教育階段信息科技課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法提出初步的看法。這些階段性的認識與討論為中小學(xué)信息科技課程建設(shè)提供了直接的參考。

　　關(guān)鍵詞：信息科技;課程 ;學(xué)科框架

　　一、由來

　　如何加強網(wǎng)絡(luò)科技中信息技術(shù)應(yīng)用趨勢?以及信息科技究竟學(xué)什么、教什么? 這個問題在信息科技學(xué)科教學(xué)研究與實踐中無法回避。十年來，我們圍繞著“什么是技術(shù)”“什么是信息”和“什么是信息科技”三個主題學(xué)習(xí)與探索。

　　第一個主題，我們開展了對“什么是技術(shù)”的學(xué)習(xí) 與思考，發(fā)現(xiàn)了在自己身上對技術(shù)認識的誤區(qū)——“技術(shù)=工具、技術(shù)=工具操作”，這類工具論的技術(shù)觀其實是我們原有實踐中的固有觀念，于是在信息科技課程中教授計算機的操作、具體軟件的操作成了順理成章的事情。然而，技術(shù)的本質(zhì)是人主觀世界對客觀世界的主動構(gòu)造，這種構(gòu)造導(dǎo)致了我們使用工具;普通人是技術(shù)過程的內(nèi)在參與者，技術(shù)是一類普通人與客觀世界的互動手段與互動途徑(現(xiàn)代科學(xué)通過技術(shù)來影響普通人，現(xiàn)代科學(xué)從這個意義上來說相對技術(shù)更為專業(yè)化);技術(shù)是一類社會實踐的結(jié)構(gòu)，通過將實踐情境化和具體化，積極地達成人與自然、社會和諧的整體性[1]。

　　第二個主題，我們開展了對“什么是信息”的學(xué)習(xí)與思考(見《信息的定義與知識譜系中的信息科技——基礎(chǔ)教育信息類課程建設(shè)的思考之一》[2])，發(fā)現(xiàn)我們原有實踐中對信息的概念認識存在一些偏差：

　　(1) 看不到現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的整體性，沒有從知識論整體上來認識信息科技，過于拘泥于 “計算機技術(shù)”與“信息技術(shù)”，學(xué)習(xí)者的學(xué)與教活動停留在計算機操作層面上，對信息科技在知識整體中的基礎(chǔ)性認識不夠。

　　(2) 淡忘了人類這個主體要素，沒有很好地認識到信息存在著 “物理存在—信號―數(shù)據(jù)―信息―知識—人類智慧”這樣一個關(guān)聯(lián)梯度，在信息加工處理這個部分拘泥于相對低水平的手段，對信息運動中人類主體中信息到知識的轉(zhuǎn)換尚不夠重視。

　　(3) 忽視了人類這個主體要素，沒有能夠把握好在信息科技領(lǐng)域的實踐中，不僅存在著信息運動的過程維度，同樣也存在著“人—物化系統(tǒng)”維度，進而淡化了硬件方面的學(xué)習(xí)。

　　二、基本框架

　　我們有時候會下意識地認為計算機科技就是信息科技。的確，在信息科技領(lǐng)域計算機是一個不可缺少的手段要素，然而計算機科技圍繞著計算機，核心是一類工具手段的制造和運用，并不能夠涵蓋信息科技的全部。從歷史發(fā)展的角度來看，以計算機科技等同于信息科技的認識可能是人類認識發(fā)展的必然階段，所以，我們不能夠簡單認為這類觀點是錯誤的。當(dāng)然，隨著人類認識的深入，固執(zhí)于此就是一類謬誤了。

　　在幾年前，我們的認識逐步發(fā)展到承認了信息科技與計算機科技有非空交集。但是隨著知識的發(fā)展，計算機科技越來越成為信息科技的一個下位領(lǐng)域，以院系設(shè)置為例，清華大學(xué)的信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院包括了電子工程系、計算機科學(xué)與技術(shù)系、自動化系、微電子與納電子學(xué)系、微電子學(xué)研究所和軟件學(xué)院 (http://www.tsinghua.edu.cn/publish/th/6165/in-dex.html，2011-11-17)，北京大學(xué)的信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院包括了電子學(xué)系、計算機科學(xué)技術(shù)系、微電子學(xué)系、智能科學(xué)系、軟件研究所、現(xiàn)代通信研究所、數(shù)字媒體所、計算機語言學(xué)研究所、網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)研究所和信息科學(xué)中心等教學(xué)與研究單位(http://eecs. pku.edu.cn/index.aspx?menuid =5&type =article&lanmuid=109&language=cn，2011-11-17)。

　　另外，不同的文化背景，相同的樣式可能產(chǎn)生不同的效果。北美的教育強調(diào)學(xué)習(xí)者的自組織，在學(xué)習(xí)者有支持的探索過程中知識框架從隱而顯，盡管北美更習(xí)慣計算機科技的稱呼，但并沒有影響信息科技的發(fā)展與生活運用。而東方社會習(xí)慣接受學(xué)習(xí)，若無預(yù)設(shè)框架，再加上工具論的技術(shù)觀，中小學(xué)信息科技學(xué)習(xí)就會拘泥于計算機科技的概念，或致陷于孤立工具操作的泥潭，學(xué)而不會用或?qū)W了用不起來。

　　因此，基礎(chǔ)教育階段關(guān)于信息領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容決不應(yīng)該停留在計算機軟硬件的操作上，而應(yīng)該從信息科技整體框架出發(fā)厘定學(xué)習(xí)內(nèi)容。

　　我們選取了學(xué)科研究對象、信息運動本身的階段性、信息運動的時空尺度、信息科技與其他知識領(lǐng)域的相互關(guān)系、人與信息系統(tǒng)物化介質(zhì)等 4 個方面，試圖按照這 4 個維度勾勒出大致的學(xué)科框架模樣，并初步辨識基礎(chǔ)教育階段信息科技課程可能的涉及范圍。

　　1. 信息的概念

　　信息的概念源于香農(nóng)的傳播論界定、維納的本體論界定，我們在學(xué)習(xí)兩位先賢不同界說的時候，曾困惑其間，莫衷一是。我國學(xué)者鐘義信先生明確加入了人類主體要素，指出信息的定義有本體論、認識論兩個層次[3]：(1)本體論層次的信息：該事物運動狀態(tài)及其變化的自我表述;(2)認識論層次的信息：主體所感知(或表征)的，關(guān)于該事物運動狀態(tài)及其變化方式，包括這種狀態(tài)或方式的形式、含義和效用(如圖 1 所示)。

　　鐘先生本體論層面的界定，用語更哲學(xué)化，但是內(nèi)涵與維納先生的界定大致相似，而認識論層面的界定，則超越了香農(nóng)的界定，并將其包含于其中。這個全信息的界定在認識信息與信息運動的時候，注意了人的主體要素，我國系統(tǒng)科學(xué)學(xué)者李曙華先生在討論中也指出：“新理性的開端是科學(xué)回歸其主體，回歸科學(xué)得以創(chuàng)立的最終根源——人本身的開端”[5]。我們選取全信息概念作為信息的基本定義。

　　2. 科學(xué)與技術(shù)的對應(yīng)與信息技術(shù)的基礎(chǔ)性

　　科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史的研究指出科學(xué)和技術(shù)存在一定的對應(yīng)關(guān)系，比如貝爾納就梳理過這類對應(yīng)關(guān)系[6]，通過學(xué)習(xí)，我們整理出如圖 2 所示的科學(xué)與技術(shù)的對應(yīng)關(guān)系。

　　在這類對應(yīng)關(guān)系中，信息技術(shù)上位對應(yīng)于信息科學(xué)這類系統(tǒng)領(lǐng)域的學(xué)科。通過聚類分析，制造與工程技術(shù)和信息技術(shù)是一類基礎(chǔ)性技術(shù)。可以說現(xiàn)代技術(shù)的形成與制造技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展關(guān)聯(lián)在一起，其他技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展也相當(dāng)依賴制造技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展。另外，經(jīng)過 19 世紀科學(xué)的技術(shù)化、社會化，到 20 世紀現(xiàn)代科技時代，技術(shù)與科學(xué)形成了密切的相互關(guān)系。于是在圖 2 中，信息技術(shù)的位置我們用信息科技來標示了。

　　從這個聚類分析出發(fā)，就基礎(chǔ)教育階段信息科技學(xué)科學(xué)習(xí)的課程必要性與設(shè)置方式，可以開展進一步的深入討論。

　　3. 信息科技領(lǐng)域的學(xué)科體系框架、邊界與應(yīng)用聚類示意

　　蘇聯(lián)學(xué)者科林在知識論譜系中討論探索過 “信息科學(xué)”等概念，提出了信息科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科群大廈模型[7]，鐘義信先生則梳理出了涵蓋信息哲學(xué)、信息科學(xué)原理、信息技術(shù)、信息經(jīng)濟學(xué)、信息社會學(xué)這樣的一個學(xué)科體系。我們通過學(xué)習(xí)整合了兩位學(xué)者的觀點，提出了如圖 3 所示的一個信息科技學(xué)科群縱向框架。

　　我們基礎(chǔ)教育階段的信息科技課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可能較多地涉及信息科技的各類生活應(yīng)用、信息技術(shù)、信息社會學(xué)等內(nèi)容，在高中階段的選修課程、相關(guān)研究性學(xué)習(xí)中或會涉及一些門類信息學(xué)和少量理論信息學(xué)等內(nèi)容。

　　我們也梳理了信息科技與其他學(xué)科的關(guān)系，以及技術(shù)運用的類型，得到了如圖 4 所示的信息科技學(xué)科邊界與應(yīng)用聚類橫向框架。

　　信息科技與其他學(xué)科門類可能沒有清晰的界線，卻已經(jīng)是一類穩(wěn)固的領(lǐng)域，開放性、綜合性明顯。

　　4. 信息科技的研究對象

　　根據(jù)上述分析，我們認為信息科技的研究對象主要有：信息、信息的性質(zhì)及其運動規(guī)律，以及信息運動過程中相關(guān)手段與工具的設(shè)計研發(fā)與運用等內(nèi)容。

　　5. 信息過程的 4 個環(huán)節(jié)

　　說起信息運動，原來我們認為包含了以下 5 個方面——信息獲取、信息加工、信息儲存、信息表達、信息傳遞。根據(jù)全信息定義，認識主體加入后，典型的信息全過程如圖 5 所示。

　　據(jù)此，鐘義信先生指出信息過程包含了如下 4 個環(huán)節(jié)：(1) 信息獲取——從自然界直接獲取信息，從各類數(shù)據(jù)庫(廣義的)間接獲取信息。直接獲取方式關(guān)注物理信號，涉及傳感器等技術(shù)工具。間接獲取方式關(guān)注符號信號，涉及語言、圖形，以及信息檢索。(2)信息傳遞——通信的本質(zhì)是信息傳遞，信息儲存包含在這個環(huán)節(jié)中，涉及通信系統(tǒng)(含網(wǎng)絡(luò))、加密解密與安全的社會性。 (3)信息處理——針對一定目的的對信息進行的加工、操作、運算的過程。有兩類處理方式，一類是常規(guī)信息處理，對模擬信號、數(shù)字信號進行信號增強、特征抽取等加工;一類是智能信息處理，如邏輯運算、數(shù)據(jù)發(fā)掘、建模等。信息處理常常涉及文字識別、機器翻譯、語音識別、音樂編輯、現(xiàn)場監(jiān)視、目標檢測、感覺機器人等應(yīng)用。 (4) 信息執(zhí)行——將信息轉(zhuǎn)換為效用行為，以解決問題。主要包含了信息控制與信息顯示，常常涉及自動化工控、人機界面等事物。

　　6. 信息運動的三層時空尺

　　度根據(jù)全信息的概念和整體論的視野，我們不能夠?qū)⑿畔⑦\動孤立起來看待，而要將其與物理基礎(chǔ)、社會效用等放在一個整體中來考察。德本斯等學(xué)者就對信息這個概念放在 “物理存在―信號信息―知識智慧” 這樣一個跨時空尺度的連續(xù)梯度上進行討論[10]，即需要透過如圖 6 所示的三個關(guān)聯(lián)的時空尺度來考察同一個信息運動。

　　這提醒了我們在基礎(chǔ)教育的信息科技課程中不能夠忽視行為效用的目的性、社會影響問題。生活中常見的信息處理應(yīng)用學(xué)習(xí)不是孤立地教授軟件的操作，而是要作為一個系統(tǒng)來考察問題、解決問題。

　　7. 人與物化系統(tǒng)

　　考察信息科技框架的另外一個維度是個人與物化系統(tǒng)維度。這個維度從人的個體出發(fā)，經(jīng)由終端、軟件界面、網(wǎng)絡(luò)(局域、廣域)與另外一個人類個體連接;或是從人的個體出發(fā)，經(jīng)由終端、軟件、網(wǎng)絡(luò)(局域、廣域)與各種類型的數(shù)據(jù)庫連接;或是從人的個體出發(fā)，經(jīng)由終端、軟件界面、傳感器與各種類型的客體接觸;或是從人的個體出發(fā)，經(jīng)由終端、軟件界面、效用器等作用于客體等等……。于是，構(gòu)成終端、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、傳感器、效用器等的硬件和軟件，就是人類直接面對的信息技術(shù)系統(tǒng)的物化介質(zhì)。這提醒了我們：在基礎(chǔ)教育的信息科技課程中，需要提供必要的硬件知識和技能的學(xué)習(xí)。

　　三、結(jié)束語本文的研究只是我們通過學(xué)習(xí)得到的現(xiàn)階段認識，后續(xù)還需要在認知理論、實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對高中、初中、小學(xué)各學(xué)段學(xué)習(xí)內(nèi)容進行細化梳理。同時，期待更多的同行通過實踐與研究來修正、豐富這些認識，甚至是證否。

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