对地理信息科学的理解篇1
关键词：信息素养，信息技术教育，概念，应用
abstract：thispapermainlytalksabouttheconceptionofinformationliteracyandinformationtechnologyeducation，andfuthertheapplicationsofboth.
Keywords:informationliteracy,informationtechnologyeducation,conception,application
一、信息能力与信息素养
信息能力是对各种信息技术的理解和活用能力，即对信息的获取、理解、分析、加工、处理、创造、传递的理解和活用能力。
信息能力是一种基本的信息素养，它是一种在技术层面、操作层面和能力层面上的素养，它是信息素养的重要内容。除信息能力外，信息素养还应包括在认识、态度层面上的内容，即对信息、信息社会、参与信息过程和信息社会的认识和态度层面上的内容，这也是每一个信息社会的成员，我们称这为信息人所必须具备的素养。信息技术教育的教学目标应包括以下的三个方面：
1．对信息科学的理解
通过信息技术、信息科学的基本理论和方法的学习，学生应能深入地理解各种信息手段的我，深入理解各种信息技术的基本原理和具体方法，能对给定的信息进行适当的处理，并能对各种信息的活用进行评价和完善。对信息科学的理解不是单纯理论上的，知识内容上的理解，应能通过信息科学的理解，指导信息活用时，合理地选择信息手段和信息处理的方法，并能对它们进行有效地评价，用以完善信息活用和信息处理的过程。以信息科学的理解是信息活用的基础和条件，没有对信息科学的基本理解，不可能实现有效的信息活用。对信息活用的评价和完善是指导信息科学基础学习的重要根据。
2．对信息、信息社会的认识，态度与参与
对信息、信息社会的认识和态度包括对信息社会的认识；对信息在信息社会中的作用、对人们生活的影响的认识；对信息的情感、对信息的道德与伦理、对信息的责任与态度以及信息安全与信息犯罪的认识与态度。信息技术教育中，应重视培养学生主体的、积极地参与信息社会的态度。
二、信息技术教育
信息技术教育是以培养学生的信息能力，提高学生的信息素养为目标的教育。根据信息技术教育的目标要求，在信息技术教育中应注意处理好以下的几个问题：
1．信息技术教育的两个方面
（1）信息技术课
为了培养学生的信息能力，提高学生的信息素养，学校教育中，应开设信息技术课（也可称信息系统基础、信息科学基础）。课程的学习内容应根据教育目标的要求决定。学生通过信息技术课程的学习，应对信息科学的基本理论、方法和技能有一定学习和掌握。在信息技术课程的学习中，应特别重视基本原理、基本方法的学习。对于学生实践能力的培养，应特别重视学生以信息技术的方法，解决实际问题能力的培养。在解决问题的过程中，对信息的理解、对信息的判断和评价比具体机器的操作、具体软件的使用更为重要。
（2）与其它学科的整合
学校中的信息技术教育不应只限于信息技术课程的学习，应将信息技术教育贯穿到党校教育的各个方面，特别是其它课程的教学过程中。为此，应高度重视信息技术与其它课程整合。信息技术课程与其它课程的整合包括两个方面的含义：一个方面是以信息技术促进其它课程的学习，即以信息技术的方法，例如使用多媒体，使用因特网学习其它课程的有关内容；另一方面，通过其它课程的学习，充实，完善或补充信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
2．对信息技术课程性质的认识
信息技术教育是一门有关信息科学基本知识和基本技术的学科教育，它也是一种培养学生信息素养的素质教育。信息技术教育中，应浒有关信息科学基本理论和基本方法的学习。信息技术教育中，必然会大量地使用各种信息机器，也可能使用机器、设备的时间占相当大的比例，我们不能因此将信息技术课变成信息机器操作、软件使用的技能课。如果这样，将偏离信息技术课的教学目标。
3．信息技术教育与计算机技术的学习
在进行信息技术教育时，应处理好与计算机技术学习的关系。如前面所讨论的那样，信息技术是指信息的获取、分析、处理、创造和传递。计算机作为信息获取、分析、处理的一种重要工具在信息技术教育中顺重要的位置，但我们决不能以计算机知识与技能的学习、掌握代替信息技术的学习与掌握，只能将计算机作为信息获取、分析、处理的工具进行学习。对计算机技术的学习应从信息技术的高度、信息技术的角度进行学习，而不是脱离这个前提进行学习。以算法语言的学习为例。单纯的算法语言学习，主要是介绍各种语句及如何以这些语句进行编程。在讨论语句的使用方法时，可通过一些实例进行说明，这些实例是用于说明语句及其应用的。
4．应处理好的几个关系
（1）基本知识、基本理论的学习与技能的掌握
信息技术课程的学习必须涉及大量机器的操作，软件的使用，有些人甚至认为信息技术就是机器和软件的操作技术，这是一种错觉。各种机器的操作、软件的使用，应基于一定的理论指导下予以选用。信息技术教育中，应特别重视基本知识、基本理论的学习，应在一定理论的指导下去选择，去完成一定的具体操作。没有一定的理论知识的学习，就不可能对操作的结果进行有效的评价，就不可能完善具体的操作过程。某种操作技能只有在一下的理论指导下才能发挥作用。
（2）完成任务与驱动知识的学习
对地理信息科学的理解篇2
关键词信息科学；信息技术课程；基础教育
中图分类号：G423文献标识码：a文章编号：1671-489X（2013）03-0016-03
BasicFrameworkofinformationScienceandHierarchicalStructureofinformationtechnologyCurriculum//wangRongliang
abstractthispaperexaminedthehistoryofthedevelopmentofinformationscienceinthepast100years，andanalyzedthebasicframeworkofthedisciplinesofinformationscience.informationscienceiscomposedoftheoreticalinformaticsandappliedinformatics.wedescribedtherelationshipbetweentoolinformationScienceandFieldinformationScienceintheappliedinformatics.wedescribedthree-levelframeabouttools，informationandpeople，andexplainedthecorecontentofinformationsciencecurriculum.
Keywordsinformationscience；informationtechnologycurriculum；basiceducation
在基础教育信息类课程中，信息技术课程是从计算机课程发展而来的年轻课程，仅10余年历史；上溯到计算机课程，也只有近30年历史。作为一门年轻课程，学什么、教什么，一直在探索与实践。本文从信息科学发展视角讨论信息科学学科的基本框架和中小学信息技术课程的核心内容。
1信息科学发展历史考察
信息科学就是研究信息问题及其规律的科学。信息科学是以信息为主要研究对象，以阐明信息过程的机制和规律为主要研究内容，以扩展人的信息功能特别是其中的智力功能为主要研究目标的一门科学[1]。
在信息科学的发展史中，香农（C.e.Shannon）于1948年发表《关于通信的数学理论》是现代信息科学开端的标志性事件。尽管“信息”一词早已有之，但人们开展系统研究是从20世纪20年代开始的，当时为实现讯号通信而发现效益与可靠性之间存在一种理论上的极限，电讯通信的实践促使相关数学理论的发展。1928年，哈特莱（R.V.L.Hartley）提出有可能用信号数的对数来作为信息的度量，信息是可测的，可以用数学方法对信息从数量上加以测度。香农以“信源—信道—信宿”为模型，提出信息传输和度量的数学描述，也有力地支持了通信技术的发展。当然，香农的信息论是狭义的信息论，只考虑了信息的形式与消除不确定性的范围；只涉及统计信息与信息传递，不考虑信息的含义与价值；不分析模糊现象与非统计信息；未揭示更广泛更重要的其他信息过程的原理和规律[2]。信息论有待进一步发展。
与香农狭义信息论几乎同步发展的计算机技术，因其对数据处理具有高速、自动等特征，能够有效地完成信息的传输、存储、加工、控制等功能，成为信息处理工具。至20世纪50年代，计算机开始应用于科研、军事以及社会生产生活等各领域，信息学研究也涉及多方面的应用领域。典型的应用有：20世纪50年代Dna发现后，以计算机技术为手段和工具，同时采用数学、统计学的模型、模拟研究方法开展研究，促进生物信息学高速发展；60年代，计算机在文献检索方面闪露曙光，极大地刺激了图书馆学的发展；70年代出现了以医学信息为主要研究对象，以医学信息的运动规律及其应用方法为主要研究内容，以计算机为主要研究工具，以扩展医务工作者的信息功能为主要研究目标的医学信息学。
人们在解决信息处理的“个性”应用时，也开始研究对一切信息现象、对每一门信息学科都适用的公共理论，以通用于解决每一个具体领域的信息理论问题，成为信息科学的基础和核心。1959年，美国宾夕法尼亚大学莫尔电子工程学院首次提出“信息科学”的概念，用来代表一组计算机方面的课程，计算机走进课堂，并用来解决各领域内各种具体的信息处理问题。这一概念既包含了信息理论，也包含了信息技术。
20世纪80年代，在香农信息论的基础上，美国哈佛大学的雷斯尼科夫（L.H.Resnikoff）和我国北京邮电大学的钟义信教授等学者先后创立了自己的信息科学理论，分别在模糊信息、概率与非概率信息、语法信息、语义信息、语用信息等方面做了大量的工作。随着信息技术的进步，人工智能问题被突出，人类尝试用电子装置去完成人脑的某些信息处理、认识和思维过程，人的因素引入到信息理论研究之中，使得信息问题的研究更加普遍化和复杂化。
信息论的另一创始人维纳（n.wiener）在20世纪40年代就提出了超越狭义信息论的经典命题：“信息既不是物质，也不是能量，信息就是信息。”第一次将信息论映射在哲学上。20世纪80年代以后，邬焜教授等学者开展对信息哲学的研究，从而使信息的知识体系形成一个庞大的学科群，包含了信息科学和信息哲学两个大的类别。
考察信息科学发展历程，可以发现，现代信息科学主要经历了以下过程：信息通信、信息工具、多领域信息应用、信息理论、信息哲学。其中，各过程也是交替发展。
2信息科学框架分析
归纳信息科学的发展历程，可以把信息科学分为两大部门：理论信息学和应用信息学。理论信息学是对一切信息现象、对每一门信息学科都适用的公共理论，它能用于解决每一个具体领域的信息理论问题，是信息科学的基础和核心。
在应用信息学中，信息科学几乎涉及所有的学科应用领域，所以也可以把这些具体领域的应用统称为领域信息学。随着应用的拓展，领域信息学也在不断扩容。同时，计算机科学、控制理论和通信理论地位特殊，因为这些学科是以信息处理为研究目标的，同时又在其他学科领域中得到应用，使相应的学科信息化、智能化。因为三个学科具有信息处理工具属性，可归为工具信息学范畴，所以应用信息学可分为领域信息学和工具信息学（图1），工具信息学与领域信息学中每个领域有交叉。
纵观完整的信息科学体系，由信息哲学、理论信息学、应用信息学三部分组成其学科群，按学科抽象程序的高低和发展的先后顺序，形成如图2所示知识体系层。
分析信息科学基本框架，可能得出下面的结论。
结论1：应用信息学是在理论信息学之前发展起来的信息学科，它主要是信息技术及其在特定领域中的具体应用的知识体系。信息理论学是信息科学的理论核心，是回答“为什么”的问题，往往是抽象的，而信息技术与相关应用都属于应用领域，是回答“怎么样”或“如何做”的问题，通常是具象的。应用信息学的发展需要理论信息学的指导和支持，并促进了理论信息学的发展。研究信息科学领域的学者非常清楚理论信息学和应用信息学的关系，以及信息科学与计算机技术、通信技术的关系。在高校院系设置中，基于一般理论和方法研究的信息学专业并不设立在信息学院，而信息学院下设的计算机系、通信系等都属于应用信息学特别是工具信息学的范畴。在基础教育中，因从计算机课程到信息技术课程的演变过程，造成相关人员认为计算机技术就是信息科技的误解。
结论2：信息科学是研究信息领域中信息的个性特征和运动变化的特殊规律，以及贯穿一切信息领域的信息共性和共同规律。工具信息学的发展促进领域信息学的发展，并形成应用信息学。领域信息学涉及生产、生活各方面，并不断拓展。因此，信息科学技术已不再是与数、理、化、天、地、生平行的一门学科，不再是主要以研究信息获取、存储、处理为主的一门单独的学科，而是更加强调与社会、健康、能源、材料等其他领域的紧密联系，它的外延涉及各个学科[3]。
结论3：工具信息学所研究的是信息在机械中的存在、传输、变换、行为及处理规律，工具即处理信息的机械。在工具信息学中，通信只是控制和计算的基础，目的是控制，信息过程的核心是计算。通信机械的主要目的在于信息的传输和再现，计算机技术的主要目的在于信息的处理和再生。同时，具备通用性和智能化的计算机，可以依据通信理论和控制理论，实现信息的通信和控制。显而易见，在三个学科中，计算机科学处于核心地位。
3信息技术课程的内容层次架构
基础教育的信息类课程是以培养学生在信息社会中自如地获取、加工、管理、表达、交流信息的能力为主要目标的，应该在信息科学基本框架下结合学生的认知特点和实际需求构建相应课程。源于信息科学的信息技术，恰好能够有效地实现信息的获取、加工、管理、表达和交流。
根据学生认知特点和解决实际问题的需要以及结论1可知，在具体的应用信息学和抽象的理论信息学之间，信息技术课程除了涉及少量的、必须的信息科学基础知识以外，应聚焦应用信息学。
根据结论2可知，由于领域信息学种类繁多，且需要相关专业知识背景，信息技术课程宜聚焦具有通用属性的工具信息学，并以学生学习生活作为领域应用背景。工具或信息处理机械是信息技术课程的关注重点。
根据结论3，所谓工具是指实施信息通信、计算和控制的电子装置及其相关规则和程序，计算机和网络是典型的、通用的信息通信、计算和控制工具，也是信息技术课程的学习对象和载体。
由此，信息技术课程主要是围绕人、信息、工具三者的关系展开（图3），信息是研究的对象，人是主体，可以处理信息，工具位于人与信息之间，在一定程度和范围内帮助和替代人处理信息。信息技术课程可以围绕以下三个层次展开教学：人是如何处理信息的；人是如何运用工具处理信息的；工具是如何处理信息的。
第一层次，“人是如何处理信息的”反映了人与信息的最基本关系，也是信息技术课程需要解决的根本问题。该层次属于人类信息学范畴。人类信息学是研究信息在人类社会成员之间传递、传播和交流规律，人类信息学所关注的信息是迄今为止所有类型信息中人们使用得最多的一种，涵盖了信息的一切原始含义[4]。信息技术课程只能涉及其中一小部分，由于人们处于信息社会庞杂的信息包围之中，信息技术课程要求学生掌握信息处理的一般方法以后，更主要的是解决第二层次“人是如何运用工具处理信息的”，以提高信息处理的效率和质量。
第二层次反映了人用工具高效处理信息的基本技能以及有效使用工具的意识。目前，国内以信息素养培养为课程目标的信息技术课程主要就是反映了第二层次的学习要求。
站在认识论的视角理解信息，人作为主体处理信息，具有一定智能的工具也能处理信息。第三层次，“工具是如何处理信息的”反映了工具信息学的学科思想和方法论。在信息技术课程中体现第三层次的教学要求有三方面的好处：其一，其学科思想可以迁移至其他应用；其二，有利于应对信息技术的飞速发展；其三，为将来从事信息技术专业发展的学生提供基础。当然，第三层次的深度值得探索。
4结语
信息技术作为一门新兴课程，探索其课程的核心内容是有意义的。本文从信息科学的发展历程构建信息科学的基本框架，并以此为基础提出信息技术课程的内容层次结构。从三层次内容结构，可以推导信息技术课程的核心内容：
1）人处理信息的一般方法。由于人们关于信息处理的一般知识与技能的习得是渐进的、多渠道的，信息技术课程对这部分内容并不具有独占性，也很难像数学、物理课程一样系统论述。
2）常用信息处理工具使用方法。这是信息技术课程的主体学习内容，也是信息社会的公民应该具备的基本技能。由于信息技术的飞速发展，这部分学习内容最不稳定，这也是信息技术课程的困惑所在。
3）信息技术工具的工作原理。通过对原理的追求可以接近信息技术学科的核心，这是信息技术课程中这部分内容学习的价值所在。尽管信息技术操作学习是低门槛的，但原理学习是高起点的，这就要求合理选择学习内容，使其既适合学生学习，又体现学科思想。
信息技术作为一门发展迅速的学科，探索其相对稳定的教育价值是必须的。例如，算法思维作为一种解决问题的过程性思维方式，就是信息技术的最基本的思维方式[5]；在信息技术课程中，相比算法思维，工程思维有两个特点：其一，更具有普遍性，涉及信息技术课程中更多的学习领域；其二，更关注技术和工具，强调用信息技术工具有效地解决问题[6]。算法思维和工程思维都是从“信息技术工具的工作原理”视角体现信息技术课程的教育价值。关于从信息技术课程三层次学习内容演绎学科思维和方法论，还有待进一步研究。
近年来，信息科学在当代基础科学和复杂性科学的发展中扮演了十分重要的角色，这是因为信息科学的概念和方法为现代科学的发展提供了一个新的科学范式、一套新的研究方法，并成为现代科学发展的现实逻辑[7]。在信息科学中，无论是为信息建模提供的方法和工具，还是更深层次的虚拟现实方法，都会对传统研究领域的方法论产生影响。从信息科学视角探索信息技术课程的学科思维和教育价值是很有必要的，尽管对信息在各学科领域进化过程中，以及在人类社会的进化过程中所起的作用需要一个更完整的了解，但有理由相信，人们对信息科学乃至信息技术的了解和掌握的需求越来越大，也更需对信息技术教育开展深入研究。
参考文献
[1]钟义信.信息科学与信息论[J].通信学报，1990（1）：45-51.
[2]黄小寒.从信息本质到信息哲学[J].自然辩证法研究，2001（3）：15-19.
[3]李国杰.信息科学技术的长期发展趋势和我国的战略取向[J].中国科学，2010（1）：128-138.
[4]闫学杉.关于21世纪信息科学发展的一些见解[J].科技导报，1999（8）：3-6.
[5]王荣良.信息技术课程中算法学习的价值探索[J].中国电化教育，2008（8）：79-81.
对地理信息科学的理解篇3
1 地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。
附图
图1 钱学森论人类的知识体系
fig.1thestatementofhumanknowledgesystembyqianxuesen
钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。
附图
图2 科学分类的网络体系
fig.2thenetworksystemofscienceclassification
在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
表1 社会主义建设的系统结构（略有修改）
tablelthesystemstructureofsocialismconstruction
附图
2 地理信息科学
20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。
附图
图3 五个开放的复杂巨系统
fig.3fiveopencomplexgiantsystem
地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。
随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。
总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3s(remotesensing,globalpositioningsystem,geographicalinformationsystem)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。
对地理信息科学的理解篇4
随着社会的发展，纵观近几年小学信息技术教育杂志的发展，可以发现计算机技术以及相关多媒体技术和网络技术已经渗透到社会的每一个层面，并以前所未有的强劲的态势向前拓展，极大地改变着人们的工作、生活和思维方式，给教育方式带来巨大的变化，同时也对人才的知识结构和能力素质提出全新的要求，带来全新的教育质量观。
2小学信息技术特点分析
2.1小学信息技术的基础性
信息技术教育主要是对信息技术人才的培养起到关键性的作用。现代社会，人们必须具备的基础能力与素质就是读、写、算，然而，信息技术已经成功地代替了这一点。因为就目前计算机和互联网为核心的信息技术的发展速度而言，任何学科都已经无法与之匹敌，硬件和软件的不断更新换代，信息技术将主导未来的社会发展。所以应当让学生从小掌握一定的信息技术知识与技能。
2.2小学信息技术的应用性
小学信息技术的应用性非常强，其核心意义是培养学生应用信息技术解决实际问题的能力。学生应当学会如何应用信息技术，而不只是对计算机的构造进行了解，更应该学会灵活地掌握信息技术的运用。因此，学生应当学会如何在浩瀚如海的信息世界中搜索、筛选、鉴别、使用、表达和创新，更应该学会运用信息技术来解决生活中的问题。
2.3小学信息技术的整合性
小学信息技术具有较强的整合性，因为它涉及的学科众多，比如文学、美学、哲学等。信息技术课程的优势是得天独厚的，同时也需要注意，在使用信息技术教学的过程中，信息技术学科不应该与其他学科脱离而独立存在。
2.4小学信息技术的趣味性
小学生的心智发展决定了趣味教学的关键性。小学生对知识的强烈渴望主要体现在是否产生学习兴趣，兴趣越高，学习动力就越大，效果也就越好。小学信息技术的兴趣培养将决定学生今后一生对信息技术的态度。所以，教师在教学过程中要着重把课程的趣味性激发出来，培养学生对信息技术学科的学习兴趣。
3针对小学信息技术课程的特性提出教学建议
3.1基础性教学着重培养学生基础技能
小学信息技术教育是基础性的教育，重点在于培养学生的基本技能，所以应当着重培养学生对信息技术的基本原理、理论和方法的学习。对基本信息的知识不够了解，就不可能对处理信息和活用信息起到关键性的作用。例如，在讲解画笔工具时，只需要重点讲解一个工具即可，学生在掌握工具的使用方法后，自然可以应用到其他的工具。
同时，软件知识也占一定比重。计算机软件知识在信息技术课程中占有很大的比重，切不可盯住一个具体的功能详细讲解，应当概括地讲解一类软件，注重对核心内容和基本操作的筛选，如“文字处理”选用wpS作为教学内容，应重点对其汉字输入、文字编辑、美化和图片插入等基本技能做详细讲解。
3.2应用性教学着重培养学生发现问题和处理问题的能力
根据这一特性，教师应当从生活中选取实际例子用于教学，让学生在生活当中解决问题，让学生可以更好地掌握信息技术学科。知识和技能应当以任务的方式来传授，培养学生解决问题的能力，让学生在分析问题、采集和处理信息、归纳总结、完善创新中来提高。在这一过程中，学生既得到了锻炼，也增强了对问题的处理能力。
3.3整合性教学着重于学生之间的合作
根据信息技术学科的整合性，在教学时应当注意把其他学科的内容尽可能地与信息技术学科融合在一起，让学生学习其他学科的同时对信息技术有一定的了解。在布置学习任务时应该与其他学科联系在一起，让学生通过一门学科的学习也能了解到其他学科的知识，更好地发挥整合性的作用。学习方面应提倡学生合作学习，让学生在合作当中相互学习。
3.4趣味性教学着重培养学生对知识的兴趣，在学中玩、玩中学
小学生的普遍心理特征体现在好动、好问、习惯于游戏，容易被形式新颖的东西所吸引。因此，在教学过程中通过演示和游戏的方式更能让学生接受，游戏教学起到的作用是非常显著的。小学生接受和学习的能力是很强的，又因为好玩的心理特性，所以通过游戏所传达的知识更能让其接受。
对地理信息科学的理解篇5
环境科学专业的培养目标是让学生掌握环境科学的基本理论、基本知识和基本技能，了解学科发展的现状和动态，培育具有创造性思维、理论联系实际、独立从事科学研究和实际应用能力的人才。
随着信息化技术的发展，越来越多的国家和地区在监测系统中将3S(3S具体指地理信息系统-GiS、全球定位系统-GpS、遥感-RS)等信息技术与传统监测技术方法联合运用，扩展了获取环境质量信息和污染源排放信息的手段。日本在全国各地建立了包括水质、大气、噪音、振动、地表沉降等项目的自动观测网络，在各种观测数据的基础之上建立了基于GiS的环境信息系统，从而可以完成各种监测统计表格、监测统计图形及污染源分布图的输出，同时还具有环境预测和管理决策的各种功能。
美国应用遥感与GiS技术对密西西比河流域的地形、岩性、土壤类型、气候条件、植被类型、城市布局、两岸工厂和排污口分布等多种因素进行分析，根据环境模型可以计算出流域的水质变化，进而判断出密西西比河的水质受流域自然环境背景和人工排污量影响的程度。
信息技术在环境科学的相关领域如环境监测、科学研究、决策制订、环境规划与预测等各个领域发挥了重要的作用，在环境科学以及环境决策与管理方面扮演着越来越重要的角色。
一信息技术在环境科学领域的具体应用
1.环境信息挖掘
环境科学所涉及的大量环境信息具有时间性和动态性特点，另外还具有空间分布的特点。信息系统的最大特点在于把社会生活中的各种信息都能落实在地理位置中，并可根据用户需要对这些信息进行分析，与反映地理位置的图形信息有机地结合在一起。
随着经济社会的发展及人口的增加，环境污染问题日益突出，迫切要求大范围、经常性和连续地监测环境参数。如何科学合理并有效地利用这些数据就显得尤为重要。多种途径得到的数据自身有一定的相关性，而且分布上有独特的空间差异，由观测到的环境变量衍生出新的环境数据是环境信息挖掘的重要方面。信息系统可以对环境实况数据采集与分析，结合强大的空间分析功能，对获取的环境信息进行深入的信息挖掘，对数据进行环境参数的定量、定性分析及环境动态变化的预测分析。
2.环境信息监测
环境科学是研究人类所处的自然环境的一门学科，而自然环境是由大气、水体、土壤等组成的复杂系统，信息技术中以遥感为代表的检测技术具有大范围、多时相、高分辨率、多光谱的特点，因此遥感信息技术在全球气候变化、局地水体监测、大气臭氧耗损监测以及多尺度范围的环境变化等全球环境变化研究中发挥着不可替代的作用。大范围的环境演变的周期较长，规律不容易被发现，但是由于其特殊性，一旦失衡，就难以复原。
因此，综合应用信息技术监测环境的变化规律、模拟环境演化，做到防患于未然就具有非常现实的意义。通过地理信息系统技术对多时相、多数据源的遥感数据分析，可以对全球的环境演变进行动态的监测。通过对多源、多时相遥感图像的分析，能对过去一段时间的环境变化过程进行反演与模拟，并可以根据模拟的结果对未来一段时间内的环境演变进行仿真的模拟和演示。
3.环境信息建模
环境模型是进行环境评价和环境预测的有力手段，是环境学研究中较为成熟的一个领域。由于许多环境问题和环境过程都具有非线性、空间分布特性、随机性以及随机变化特性，因此环境模型大都比较复杂，而信息系统如地理信息系统是专门针对地理数据及相关数据进行采集、存储管理、分析处理与实时显现的操作系统。
在地理信息系统中，基本概念是时空分布的拓扑关系，而研究的主题内容被抽象成点、线、面的空间实体及其相关属性。而在环境模型中，基本概念是物质、能量及其运动转化，而这些基本研究对象诸如水的扩展、土壤有机质层次结构、大气运动、污染源在区域的分布等明显具有空间分布特性的环境要素。地理信息系统的属性结构和环境模型在概念和研究对象上具有很好的耦合性，这使得二者的结合是自然、合理又具有潜力的。
传统的环境模型空间数据的操作尤其是在结果显示方面仍捉襟见肘。而空间分析和空间数据管理正是信息技术的优势，GiS可以为环境模型提供一整套基于地理信息系统逻辑原理的空间科学范式，用以反映具有空间分布特性的环境模型研究对象的在地理空间上的移动、扩散，以及在时间范围内的动态变化及相互作用。环境模型对各种环境问题和环境过程描述准确、算法精练，能够体现环境问题的空间特性，比如现在常用的水质模型、大气扩散模型、污染物在地下水中运移模型等都可以在二维和三维中得到很好的应用。
二强化信息技术在环境科学专业应用的意义
信息技术是对各类信息系统的分析、设计和应用。在环境领域也存在并需要各种各样的信息系统，环境信息就是通过加工的、能够用于环境保护工作的数据和符号，它反映了环境系统各个环节的时间、空间和状态特征，因而掌握这些基础知识十分必要。人类进入21世纪后，环境与人的关系得到了前所未有的重视，在我国亦是如此，特别是在发展中的典型区域环境与发展之间的矛盾日益突出。信息技术手段是近年来在各学科都得到长足发展的新生力量。
随着现代化技术手段的发展，人类对于环境科学的认识不断提高，传统意义的技术手段已不能满足人类对于环境的科学探索，因此需要强化信息技术在环境科学中的应用，所以在环境科学专业培养方案的制订中，应突出强调信息技术在环境科学中的重要作用。
对于信息技术在环境科学应用中的研究，可以对学校环境科学专业以后的教学相关内容做尝试性的分析。重点分析信息技术在环境科学中的具体应用;学校的环境科学专业在信息技术应用方面的理论课程和实验课程如何开设;为适应就业市场对人才的特殊需求，如何强化学校环境科学在信息技术应用方面的技术特长，为学校环境科学专业的发展壮大提供依据。
三强化信息技术在环境科学专业中的应用途径
通过环境信息技术应用理论课程的设置以及实验平台的建设，让学生掌握信息技术在环境科学中的具体应用。利用所学的地理信息系统、环境遥感、数据库、管理信息系统进行环境保护系统的开发，拓展应用技能。通过学习掌握环境科学的基础知识，了解环境污染控制和管理的各种手段和方法，了解环境信息系统的结构和开发过程，熟练掌握环境信息系统的概念、作用及应用。通过对地理信息系统的特征、内容和基本结构及一些常用软件的运用和分析，掌握地理信息系统组成、数据结构和环境信息的空间分析，并学会如何用地理信息系统这门空间数据科学来解决环境科学中的一些管理、规划等问题。
通过信息技术的学习，能够对遥感技术和全球定位系统概念、应用及图像处理技术有所掌握，对环境信息系统数据的来源和收集方式有一定了解，并能掌握环境信息技术在环境监测和环境评价中的实际应用。所研究的内容主要集中在以下几个方面：
1.对环境科学专业信息技术课程开设的可行性论证信息技术已经在环境科学中得到了广泛的应用，但是不同学校的课程设置与本学校的学科背景以及师资状况有着密切的联系。培养什么样的人才及如何培养在一定程度上决定了开设课程的性质。根据重庆工商大学的软硬件情况，构建环境科学专业信息技术应用教学的相关课程。
2.分析实验平台建设的现状及不足
信息技术平台由于自身的特征使得对庞杂的空间数据进行定量分析处理和信息的综合评价、预测成为可能，从而为环境科学研究与规划管理走向自动化、定量化和科学化开辟了广阔前景。我们学校已经在信息化教学方面特别是经济学相关专业建立了相对完备的技术平台和计算机信息中心，与经济信息教学有着密切的联系也有着明显的区别，该研究将在对现有的实验平台分析的基础之上，分析学校加强环境信息技术应用方面的优势与不足。
3.师资共享的联合机制探索
每个学校在专业设置和院系组合方面都有自己的优势，不同的专业之间有着较强的联系和互补。如何有效利用现有的师资，促进环境科学专业的建设则成为环境科学快速健康发展的必由之路。
四结语
近年来，环境问题特别是经济发展过程中由人类活动而引起的环境问题较为突出，已成为制约经济和社会可持续发展的重要因素。环境科学是一个复杂的学科体系，涉及人口、资源与环境的各个方面。随着现代化技术手段的发展，社会对环境科学专业人才在环境信息处理能力方面有较高要求。
当前状况下，如何系统地构建学科体系、利用现有的软硬件设施强化信息教学、让学生掌握信息处理能力、优化学科脉络，是环境科学专业需突破的重要方面。以学校现有的师资状况、基础实验环境为基础，采用理论分析、实验模拟、高校走访、问卷调查等形式进行环境信息技术理论课程和实验课程设置的可行性论证，为环境科学专业的健康快速发展服务。
从粗放型的发展到集约节约型的可持续发展思路的转变，使得环境科学的相关学科得到了长足发展。各级部门和组织对环境问题尤为重视，围绕着环境问题开展了一系列的科学研究和实验观测，积累了大量的科学数据。环境信息技术是目前计算机技术应用方面继人工智能、信息系统、预测系统后，管理信息系统中最活跃的研究领域。因此，信息技术对环境数据信息的设计、开发和应用等工作也就显得格外迫切。
对地理信息科学的理解篇6
1、地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设,下面分别表述原著与解解的内容。
钱学森将当今人类对科学知识的体系,分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读,可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象;而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象;建筑科学界于客体与主体科学之间;军事科学实际上是指谋略科学(包括经济、政治、军事等),是在掌握所有科学基础上的智慧较量;美学是纵贯于各个学科的;数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。
在五个开放的、复杂巨系统中,地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列,其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部中,除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外,特别提出地理建设,笔者将其修改为地理系统工程,并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
2、地理信息科学
随着航天技术的迅猛发展,来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加;随着计算机技术的迅猛发展,处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生,使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展,带动了整个地理科学的建立与发展。
随着遥感信息的大量获取,数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类,使用的数学工具主要是数理统计的方法,把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量;物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因,因此采用反演的方法,使用辐射传输方程为主的数学工具,事实上不承认地理现象的不确定性;大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息,快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统,其信息量远不可与遥感信息量比较,地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息,与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合,也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合;确定性与不确定性(包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性)辩证统一;图像与方程(一个像元或一个图斑、一个方程)耦合;抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
3、地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识,已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时,必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立,可以进行定量预报和回溯,因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面,这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题,无不属于地理系统工程。
地理现象是复杂现象,地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时,如果国家各个部门各行其是,石油开发只考虑石油开采与输送管道;交通只考虑公路建设;铁路只考虑铁路建设;水利只考虑南水北调问题;城镇建设只考虑城市规划等,那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象,例如修了公路没有物资运输;城市居民结构不尽合理;劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来,地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。
4、理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段;另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8],为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论;其次是地理类比的广义相似理论;第三是一般地理复杂模型理论与地理数学;第四是地理数学在部门地理―部门子地理系统工程与区域地理―区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究,那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究理论地理科学也是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,理论地理科学的建立指日可待。
5、地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”,然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的,按照发达国家的水平,一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现,人类一方面需要依靠科学技术开发资源,如太阳能的利用,靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射,靠纳米技术直接转化太阳能为电能;另一方面是靠信息技术节省资源、能源,如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一,靠航天技术获取外层空间信息源,靠计算机技术建立信息网络。由此可见,地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用。随着地理信息科学的发展,地理系统工程与理论地理科学的发展,将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析,可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识,地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分,因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的,是既有继承性又有发展性的;是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁,切不要轻视技术,高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
参考文献:
[1]钱学森,等.论地理科学[m].杭州:浙江教育出版社,1994.1-325.
对地理信息科学的理解篇7
一、信息哲学:自然化运动进程中的一个“副产品”
20世纪英美哲学界占主导地位的思想倾向是自然主义。自然主义的渊源可以追溯到古希腊，但它在当代的复苏和盛行，则首先得益于自然科学在解释世界时所获得的巨大成功。相对于前科学时代的一切自然哲学和形而上学体系，自然科学的概念、方法和规律对世界的解释更能令人信服。以物理学为主要代表的自然科学的昌盛，使自然主义焕发出前所未有的生机。所以，到了20世纪的最后几十年，几乎没有哲学家乐意说自己是一个非自然主义者。［1］121分析哲学是自然主义盛行的另一个动力。维特根斯坦在《逻辑哲学论》中就表达了鲜明的自然主义倾向:能说的东西就是能用自然科学命题所说的东西。此后的分析哲学家无不受此倾向影响。从维特根斯坦、石里克到奎因再到普特南和福多，分析哲学的演进同时体现出自然主义的发展脉络。自然主义者认为，哲学研究和科学研究在目的和方法上是一致的，差别只在于两者关注的对象不同。自然科学关注具体问题，而哲学则关注一般性问题。世界是统一的实在，因而可以构建统一的理论来加以说明，这就是自然主义的总则。自然主义的研究纲领和操作方法称为自然化(naturalizing)，就是要运用分析、还原等方法，通过自然科学的概念、术语、原则，对传统哲学所关注的意义、价值、认识、真理等一般性问题做出自然主义的说明。通过自然化就可以使要说明的对象具有科学上的合理性、合法性，进而证明它在自然界中具有存在地位。自然化的方案众多，自然科学领域内的一切学科都可以充当解释项。所以整个自然科学就既是一种本体论标准，又是一个“终极解释装置”。质言之，科学是存在的尺度。不能被科学验证的东西是值得怀疑的，其或者没有研究的价值，或者在认识地位上次于科学。自然主义所引发的争论在根本上可以归结为两点。第一点体现在方法论上，表现出的问题是:有没有诸如第一哲学之类的东西?第二点体现在本体论上，表现出的问题是:世界能否被自然化?对这两个问题的回答，代表着自然主义的方法论和本体论承诺。自然主义对第一个问题的回答是否定的。因为既然自然科学和哲学的研究方法具有一致性，那么当然就不可能存在先在于或者独立于感觉经验和经验科学的第一哲学。第二个问题是自然主义关注的焦点和难点，其中最大的难题就是心理现象，特别是意向性问题。“任何想要把人类和心理现象当做自然序列的一部分的人都必须用自然主义的术语来解释意向关系(intentionalrelations)。”①所以，当代自然主义者从事的工作基本上都是围绕着对心理现象，尤其是意向性的自然化展开的。
对意向性的自然化就是用自然科学术语来说明意向性。为了达成这一目标，自然主义哲学家们进行了各种各样的尝试。自然科学领域中几乎所有的学科都被自然主义者当做工具，纳入到自然化的解决方案当中。其中一个显著的标志就是，自然主义哲学家往往会使用他所依据的自然科学的学科名称或者概念来命名他所建立的自然化理论。比如，阿姆斯特朗(D．armstrong)、刘易斯(D．Lewis)等人以物理学为基础对意向性进行的“同一论”说明，米利肯(R．millikan)、博格丹(R．Bogdan)和塞尔(J．Searle)等人分别依托生物科学作出的“新目的论”说明和“生物学自然主义”说明，哈曼(G．Har-man)、沃菲尔德(t．warfield)、布洛克(n．Block)等人借用计算机科学中十分流行的“功能作用”概念进行的“功能作用语义学”说明，德雷斯基(F．Dretske)以通信理论为基础作出的“信息语义学”说明，福多(J．Fodor)以计算机模块理论进行的“模块论”说明等。自然主义者在运用各种科学技术理论对意向性进行自然化时，体现出很强的宽容性和开放性。因此，即便在表面上看来他们建立的理论毫无共同之处，但实际上从事的却是相同的工作。所以也有人称哲学正在经历一场“自然化转向”。［2］452从上世纪70年代开始，自然化运动中增添了“信息”元素。德雷斯基、福多等哲学家在探索意向性自然化的新路径时，发现信息科学技术存在着巨大的解释潜力，因而将信息及其相关概念引进到自然化的解决方案当中。德雷斯基在1981年出版的《知识与信息流》(KnowledgeandtheFlowofinfor-mation)时至今日，仍然是以信息为基础进行自然化操作的代表作，其主要目的就在于完全利用信息概念对知识、信念、意向性等作出自然主义的说明。正如德雷斯基自己所言，他的“整个工程可以被视为自然主义的一次实践”［3］。而在福多看来，有信息封装的计算系统就是模块，利用模块理论对意向性进行的自然化就是“为表征构筑自然主义条件”［4］31。正是通过这些具有自然主义倾向的哲学家的努力，原本只是单纯作为科学概念的信息在哲学中有了一席之地。所以从渊源和背景来看，如果说以计算机为代表的信息科学技术和通信理论的发展为信息哲学的诞生准备了技术前提的话，那么分析哲学和自然主义，尤其是自然化运动则可以被视为信息哲学的思想背景。如果需要在哲学史中为信息哲学进行定位的话，我们认为其逻辑顺序是这样的:自然主义传统科学主义传统和分析哲学自然化运动信息哲学。自然主义传统在近代科学的刺激下复苏，进而通过科学主义表现出来，在分析哲学的推动下形成了声势浩大的自然化运动，而信息哲学则只是自然化运动所采用的众多方案中的一种。所以，从起源来看，信息哲学完全是在分析哲学和自然主义传统主导下的自然化运动的一个“副产品”。
二、信息哲学与自然化运动内在关联的逻辑起点之发生学演进
“信息”作为信息哲学的核心和基础概念，是信息哲学的逻辑起点。对信息概念进行历时性考察，探究其如何从单纯的科学概念演化为一个具有“哲学身份”的概念，能够在逻辑上再现信息哲学的发生过程，在发生学上揭示信息哲学与自然主义和自然化运动的内在关联。按照信息概念内涵的演化，这一过程可大致区分为以下三个阶段:(1)“科学概念”阶段。20世纪中叶，《信息论》和《控制论》问世，信息概念成为“科学概念”。1948年信息论之父申农(Shannon)发表了划时代的论文《通讯的数学理论》，第一次将信息纳入科学研究的视野。通过这篇论文，信息正式成为一个被广为接受的科学概念。但是，作为科学概念的信息只关心信息量，而不关心信息内容。因此，申农所创立的信息论实际上是一种信息的数学理论。在此背景下，申农把信息定义为不确定性的降低或者可能性的减少。在同年出版的《控制论》中，美国数学家、控制论的主要奠基人维纳(wiener)对信息作出了这样的描述:“信息就是信息，不是物质也不是能量。不承认这一点的唯物论在今天就不能存在下去。”［5］155申农和维纳都看到了信息概念的复杂性和多义性，但受制于其自然科学研究的目的和背景，他们对信息的认识主要停留在科学层面。维纳对世界的“物质、信息、能量”三元论说明过于简单和草率，在哲学界并没有引起广泛关注。但是，他们对信息的科学说明却为哲学家的工作奠定了基础。(2)“科学概念”向“哲学概念”的过渡阶段。早在1953年，受到物理主义影响的卡尔纳普(R．Car-nap)为了对符号的意义进行自然化，便在《语义信息》一文中大胆预测，申农的信息论“会在不久的将来发挥重大影响”［6］147－157。在该文中，他还率先提出，对语义信息(semanticinformation)和实用信息(pragmaticinformation)进行区分是一项重要工作。［6］147－157从信息的定量分析入手解决信息语义问题，至此开始成为哲学家切入信息哲学研究的一条基本路径。麦凯(D．mackay)于1969年提出“定性信息的定量理论”，认为信息与其接收者知识的增加有关。20世纪七八十年代以后，信息科学技术的广泛应用和发展，引起了自然主义哲学家的广泛关注。信息概念开始出现在各种自然化理论当中，由此迎来了信息概念的第二次质变。对信息进行哲学界定一时间成为哲学界的时尚，哲学家互相抱怨对方误解和误用了真正的信息概念。西尔(Sayre)批评“阿姆斯特朗和丹尼特滥用了‘信息’一词”［7］53。哈姆斯(Harms)也认为查莫斯(Charlmers)“不应该把信息理论看作是可能存在的状态，以及这些状态如何相关和构造”［8］475。在这一时期，美国哲学家德雷斯基所做的工作最具有开创性和代表性。在他看来，进行意向性的自然化，主要就是要说明“纯物理系统如何可能处在知识和信念(内容)的状态之中”［3］。为此，他从申农的通信理论出发，用信息来说明知识和信念。他认为，申农所建立的信息论目的虽然在于对信息的量进行度量，但其中也隐含着说明信息内容的功能。这种功能是作为自然科学成果的通信理论本身所具有的，所以利用这种功能所进行的信息论说明就是纯粹的自然化的说明。为了满足自然化的需要，信息概念在本体论、认识论和因果论层面都得到了较为系统的说明。正是自然主义者从事的这些工作，才使信息完成了从科学概念向哲学概念的过渡。［1］121(3)“哲学概念”的认可阶段。以信息论为基础的自然化，使信息概念在哲学中的地位获得日益广泛的认可。丹内特甚至断言:“信息概念有助于最终将心、物和意义统一在某个单一的理论中。”［9］对信息与知识、表征、真理、意向性等之间关系的探讨，带动了对信息的本质、地位和存在方式等信息哲学元问题的研究。1998年，《元哲学》出版的《数字凤凰———计算机如何改变哲学》对信息哲学的发展作出了肯定。［10］1随后，英国哲学家弗洛里迪(L．Floridi)又发表了《什么是信息哲学》等文章，第一次明确提出了信息哲学研究的范式、目标和纲领。进入新世纪之后，以信息哲学为研究课题的著作不断涌现，标志了信息哲学作为一个独立的哲学分支得到哲学界的认可。从对信息概念内涵演化之三个阶段的分析可以看出，以信息概念为逻辑起点的信息哲学与自然主义和自然化运动具有深刻的内在关联性。对信息哲学作为一个相对独立的哲学分支的“认可”，并未表明信息哲学从此成为一种新的研究范式，并未表明其已独立于自然化运动。因为其一，信息概念被纳入到自然化方案当中经过近半个世纪的发展，尽管其强大的解释功效逐渐显现，吸引了越来越多的哲学家投身到此项研究当中，但结果只是造就了一个以信息概念为共同基础的强势自然化派别的出现。其二，自信息概念被引入哲学领域以来，围绕信息的哲学研究在方法、旨趣、纲领等方面从未发生过根本性变化，即使弗洛里迪抛出“信息哲学”的提法，其实际意义并没有表面上看起来的那么重大，从信息的定量分析入手解决信息的语义问题，仍然是信息哲学研究的基本方法，或者说信息哲学的基本研究方法没有超出自然主义的视域。事实上，信息哲学试图建立统一信息理论的核心目标，就崭露着无法掩饰的自然化烙印。
三、哲学的“信息转向”现实地蕴涵于自然化运动
对地理信息科学的理解篇8
从iCt到Computing：英国正在发生的信息技术课程变革
从最初的程序设计是第二文化，到信息技术工具论，再到后来注重信息处理能力，世界各国的信息技术课程一直在发展演化，人们变革信息技术课程的脚步也未曾停止。信息技术课程一直是英国中小学的必修课程之一。随着时代的发展、计算机软件的更新换代和学生的变化，单纯学习办公软件的英国iCt课程越来越受到学术界、产业界等方面的质疑。有学者这样批评道：“学生仅仅知道如何消费技术，却不知道如何创造技术。”此后，越来越多的人认为应该学习软件背后的原理和规则，即计算机科学知识。从2006年开始，英国信息技术教育研究者就试图在iCt课程中加强计算机科学教育。2012年，英国皇家学会（RoyalSociety）在《关闭还是重新开始：英国中小学中计算的方式》的报告中明确地提出，目前的英国iCt国家课程标准将计算机科学、信息技术和数字化素养等整合在“iCt”的标题之下，其结果就是计算机科学经常被忘记或者忽略，导致信息技术课程的教学偏向“怎么样使用办公软件”，而不是指向能够支撑学生未来生活的知识。这个报告认为，应该重新定义iCt，并考虑是否可能把它分解为清晰的领域：数字素养、信息技术和计算机科学，以便恰当地分清在每个学段需要设置的课程内容。他们在报告中建议，“每个儿童应该有机会在学校学习计算，包括将计算机科学作为一门严肃的学术科目”。与此同时，英国教育大臣迈克尔·高夫（michaelGove）宣布终止当前的iCt课程，并将给予学校自由，让学校选择合适的课程与教学资源。2013年2月，英国教育部颁布了Computing学习计划草案。2013年9月11日，英国教育部正式公布了Computing课程学习计划。英国Computing课程的核心是计算机科学，在这门学科中，学生学习信息与计算的原理，数字系统如何工作以及如何通过编程使得这些知识得以使用。基于这些知识与理解，让学生应用信息技术创造程序、系统等。
英国从iCt到Computing的课程变革告诉我们，必须正视目前信息技术课程的危机。“改革往往产生于某种已经感受到的危机，这种危机呼唤着大规模快速行动以应对危机”。从社会需要以及学生个人发展等不同的角度出发，只有去改变目前的信息技术课程目标与内容，才能够真正地适应变化。回归计算机科学课程也许是重构信息技术课程的一条出路。
计算机科学课程理论支点：计算思维
没有正确的理论作为指导，行动就会陷入盲目和被动。缺乏正确的认识基础，方向就会迷失，机会就会丧失。信息技术快速发展与普及以及对单纯信息技术操作技能教学内容的反思，全世界的信息技术教育研究者开始寻求新的课程理论支点。计算思维（Computationalthinking）理论所倡导的像计算机专家一样思维的理念恰恰契合了国际上社会发展的需求。国际计算机科学课程正是将计算思维理论作为指导性理论，并将计算思维作为计算机科学课程的核心目标。
计算思维概念是由时任美国卡内基·梅隆大学（CmU）计算机科学系主任的周以真（Jeannettem.wing）教授在2006年3月首次提出的。周教授从思维的视角阐述计算机科学，并以此来探索计算机学习的教育价值。她认为，计算思维不仅仅属于计算机科学家，它应当是每个人的基本技能。计算思维理论有助于人们从以往单纯学习信息技术操作技能的泥潭中解脱出来。周教授在2013年接受笔者的访谈时曾指出：“学习怎么样使用应用软件并没有什么错误，但是我想我们的学生能够学习更多和更深的概念。”
计算思维理论一经诞生，就得到世界各国计算机教育研究者的高度重视。计算思维理论影响着国际计算机科学课程变革。英国CaS组织公布的《计算机科学：学校课程》（Computerscience：acurriculumforschool）中明确提出：“计算机系统对我们生活的社会产生着深远的影响，计算思维提供了一个新的‘镜头’，通过它我们可以看看我们自己和我们的世界。”在国际上，各国计算机科学专家和信息技术教育研究者召开了系列的学术研讨会，探索并讨论与计算思维有关的主题。英国新设立的Computing课程正是将计算思维理论作为课程的指导性理论，核心目标是让学生通过计算思维来理解和改变世界。
国际计算机科学课程的设置状况
从国际发展趋势来看，各国和地区的信息技术课程都是从最初的计算机科学课程发展而来的，随后信息技术工具的使用以及信息处理的方法逐渐成为主流。但是最近几年，随着信息技术的快速普及以及操作简单化趋势，各国和地区对于计算机工具论指导下的信息技术课程进行深度反思与批判，计算机科学课程重回人们的视野。尤其21世纪以来，国际上出现了重视计算机科学课程，甚至以计算机科学课程取代信息技术课程的呼声与做法。
1.美国计算机科学课程
由于受教育分权制的影响，美国各州中小学信息技术教育的目标分为信息素养、教育技术和计算机教育三大类别，反映出不同的技术教育取向——信息素养关注信息能力，教育技术凸显创造与革新，计算机教育强调计算思维。三者虽有融合交叉，但关注点各不相同。
美国计算机协会下的计算机教师协会一直致力于推广计算机科学课程。自20世纪80年代起，美国计算机协会就先后了多个计算机科学课程模型供各地教育行政部门选择。2011年，美国计算机教师协会在全美中小学计算机教育调研基础上制定了最新的“计算机科学教育标准”，从“计算思维”、“合作”、“计算实践与编程”、“计算机和交流设备”以及“社区、全球化和伦理影响”五个方面制定了不同学段学生需要达成的计算机学习标准，并建议以核心课程的方式在中小学开设计算机科学教育。
2.新西兰程序设计与计算机课程
2008年，新西兰修订了中小学数字化技术的课程，从2011年明确地表述为“程序设计与计算机科学”。改变的动因是“在最近时间，新西兰学校已经很少教授计算机科学，经常性的是计算机教育聚焦在一般性的应用和技能上，甚至更糟的是，有的时候计算机仅仅被认为是一个工具。当然，学生能够使用计算机是重要的，但是应该让学生了解到计算是一个领域”。“中小学计算机课程在中小学涵盖三个不同的方向：将计算机作为一个工具来用于教学（如电子化学习）；将计算机用于一般性的目的（有的成为信息技术）；计算作为一个独特的领域（包括程序设计和计算机科学）。由于管理者被这些不同的角色所困扰，导致计算机科学不能够成为一个独立的领域”。
3.日本的信息科学课程
日本从20世纪80年代开始在中小学推广信息科学课程，并特别强调信息处理能力，认为其是课程的核心。即使如此，日本的课程体系中仍然保留着相当多的计算机科学内容。在1999年公布的高中学习指导要领中，高中信息科学课程分为必修科目“信息a”、“信息B”、“信息C”，分别侧重于信息技术运用能力、信息科学的理解、参与信息社会的态度，学生可选择其中一门作为必修。在2008年颁布的新学习指导要领中，他们将这三个必修科目修改为“社会与信息”与“信息科学”，学生在其中选一个科目进行学习。
从课程设置来看，国际上的总体趋势是逐渐加大了计算机科学课程内容的比重，且有一些国家独立开设了计算机科学课程。
国际计算机科学课程的目标与内容
1.美国计算机科学课程的目标与内容
美国计算机协会将计算机科学定义为：“计算机科学是计算机和算法过程的学习，它包括其中的原理、硬件及软件设计、应用软件及其对社会的影响。”因此，美国的计算机科学课程主要包括：编程、硬件设计、网络、图形、数据库与信息搜索、计算机安全、软件设计、编程语言、逻辑、编程模式、两种抽象之间的转换、人工智能、计算机的局限性（计算机不能做什么）、信息技术应用与信息系统以及社会问题（因特网安全、隐私、知识产权等）。
2.日本信息科学课程的目标与内容
日本“信息科学”科目的内容包括四个部分：（1）计算机和信息通信网络。包括：计算机和信息处理、信息通信网络的构成、信息系统的机能和提供的服务。（2）解决问题和运用计算机。包括：解决问题的基本方法、问题的解决和处理程序的自动化、模型化和模拟。（3）信息的管理和问题解决。包括：信息通信网络和问题解决、信息的存储与管理、对问题解决的评价和完善。（4）信息技术的发展和信息伦理。包括：社会信息化和人类、信息社会的安全和信息技术、信息社会的发展和信息技术。
3.英国计算机科学课程的目标与内容
英国2013年9月公布的正式国家课程Computing的目标是：让学生理解和应用计算机科学的基本原理和概念，包括抽象、逻辑、算法、数据表示；能使用计算术语来分析问题，并具备为解决这些问题不断地编写计算机程序的实践经验；能评价和使用信息技术，包括新兴的或不熟悉的技术，分析性地解决问题；成为有责任心、有能力、自信的、有创造力的iCt使用者。
启示
不难发现，世界各国均充分认识到了信息技术课程偏重于应用信息技术软件的缺陷，计算机科学课程成为信息技术课程的主要组成部分已是大势所趋。我国现行的信息技术课程正遭受诸多的质疑与批判，已走到一个发展的十字路口。分析我国信息技术课程的未来发展走向，可从国际经验中得到一定的启示和借鉴。
1.计算机科学课程应有独立的地位与体系
我国的信息技术课程最初是从计算机选修课开始发展的，但不久后计算机科学的内容由于被质疑不够实用等原因而逐渐丧失其应有的课程地位，因而现行的信息技术课程更加偏向软件工具操作。但是随着时代的发展，如今信息技术工具的使用技能可以在家庭中得到普及和应用，而计算机科学的内容仍有其独特的价值，应该在信息技术课程中重新确立其独立的地位与体系，特别是我国教育决策部门应该充分地认识到我国从信息技术大国向信息技术强国转变的过程之中，计算机科学课程所具有的独特价值。
2.计算机科学课程内容体系的开发
若想计算机科学课程得到迅速的普及和发展，必须从宏观上对计算机科学课程内容体系进行设计与开发。从国际经验来看，各国都根据自己国家的实际情况，设计了小学、初中和高中不同阶段的计算机科学课程内容标准。我们显然需要一套适应新情况、考虑地方不同弹性需求的计算机科学课程标准来推进我国计算机科学教育。根据我国目前的实际情况，信息技术课程需要区分为两个部分，一是信息技术部分，偏重信息技术工具学习与信息处理方法，二是计算机科学部分，偏重计算机科学的原理与方法。而在我国小学阶段，信息技术部分和计算机科学部分都应该有一定的比重，以信息技术部分为主，计算机科学部分为辅。在初中阶段，信息技术部分应该以信息技术工具综合应用以及信息处理方法为主，计算机科学部分比重加大。到了高中阶段，则应该以计算机科学部分为主，再辅以使用信息技术进行创造的部分。
3.研究先行探索计算机科学课程发展路径
从国际计算机科学课程的经验来看，计算机科学课程发展并不仅仅是教育领导的简单意志，而是研究先行。从最初的对于计算机科学课程实施现状的调查，到全面审视计算机科学课程，再到深入国际比较研究计算机科学现状，再到开发计算机科学课程，最后才到国家层面的政策行为。没有前面的研究基础，各国绝对不会贸然地开展计算机科学课程。但是，在我国信息技术课程发展之中，先行的研究还做得不够。我们当前最紧要的任务不是简单地制定一个课程标准，而是首先厘清计算机科学课程的理论基础和内在逻辑。唯有踏实而有效的研究，才能够真正推动我国信息技术课程健康、有序地发展。
如今，我国的信息技术课程正处于变革期，如能适应社会需要与学生发展需要，信息技术课程定会浴火重生，否则，延续单纯技能化倾向，必然丧失其独有的价值和地位。计算机科学课程给重构信息技术课程带来了一缕阳光。国内的有识之士早已进行了有益的实践尝试，我们要借鉴国外先进经验，总结国内有益尝试，重构课程体系，才能不负时代的责任。
参考文献
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对地理信息科学的理解篇9
缺失特色理论一门学科的特色理论至少有两方面的作用:一是代表本学科的科研水平与发展趋势,成为学科发展的里程碑标志;二是对专业特有概念和特有规则从理论的角度进行系统解释,使本学科区别于其他学科。笔者认为,现阶段还没有一套成熟的基础理论能够明确标志卫生信息学成熟与完善程度,即卫生信息学尚缺乏较为系统的特色理论。究其原因,一是卫生信息学现有特色理论研究有待进一步的深化研究,理论阐述本身系统性欠缺,不能充分凸现卫生信息学的存在特征和发展需要;二是,卫生信息学的特色研究之间的关联研究不够。卫生信息学由于其是一门新兴边缘学科,主要由信息学、图书馆学和档案学在卫生领域的应用而产生,因此,生命周期理论、核心价值理论、价值理论、全宗理论和价值鉴定理论被看作为卫生信息学基础理论。但是卫生信息学有其本身学科特色,也有其特有的概念,这些特有的概念引伸出与卫生信息工作相符合的卫生信息工作规则与规律。如果简单地把信息学、图书馆学和档案学的理论套用到卫生信息学中,将会妨碍对卫生信息学自身理论特色理论深层面的挖掘。简单套用现象从信息学、图书馆学和档案学中“套用”其原理和方法应用于卫生信息学学科是现阶段该学科的主要研究方法。卫生信息学中涉及情报学、信息学、图书馆学和档案学等学科,它们之间的界限日趋模糊,套用信息学、图书馆学和档案学的原理和方法,并移植于卫生信息学,能够为本学科开拓出许多新的研究领域。然而这种方法容易造成简单套用信息学等相关学科理论,使得卫生信息学基础理论产生生搬硬套、生吞活剥的套用现象,失去学科生命力。笔者认为,应在卫生信息学研究中灵活运用信息学、图书馆学和档案学相关学科的概念、理论、公式,并使之与卫生信息学进行有机融合,使套用而来的理论根植于卫生信息学学科,使卫生信息学学科理论更精巧、理论理解更简便,并在此基础之上发展卫生信息学的特色基础理论。理论与应用脱节对卫生信息学进行理论与应用的研究有利于适应高科技带来的新现象、新方法、新经验。卫生信息学既是来源于实践,又反作用于实践。现阶段卫生信息领域的现状是基础理论研究远落后于应用实践。如电子病历,由于卫生信息领域的特殊要求,信息技术、标准、电子签名技术、数据库技术等运用与信息学学科是相一致的,但是其理论研究却远落后于信息学学科,进而造成电子病历的理论研究与实际操作相互隔阂,阻碍了电子病历信息资源的进一步开发与利用。另外,在卫生信息学基础理论研究中,对新事物、新技术不敏感,人云亦云,甚至生搬硬套外国卫生信息学者的研究,或把外国卫生信息学者的某些言论作为金科玉律。如对电子病历的研究,其中有些研究者并不精通信息技术、计算机技术、通信技术与网络技术方面的知识,对国外文献不能领会其意,因此其研究成果让人不知所以[3]。无庸讳言,如果这种情形得以存续,卫生信息学基础理论研究将很难深入。
卫生信息学基础理论研究思考
明确学科意义,调整理论研究的思维方式研究卫生信息学基础理论的前提是明确什么是卫生信息学学科。卫生信息学学科是一个门类繁多、层次分明、结构复杂的知识系统,在这个系统中,不仅包括自然科学、技术科学和社会科学方面的知识,而且也包括在这三大领域之间由于门类交叉、学科交叉、知识交叉、方法交叉所产生的知识。但是任何科学知识,都有自己发育的过程,都有自己的演化历史。卫生信息学学科知识也经历了四个演化阶段:准科学、前科学、常规科学、后科学[4]。该学科现阶段仍处于前科学阶段,它是研究者从各个不同侧面观察和研究事物表现效应的结果,因而对同一卫生信息实践现象有着多种不同的认识和看法。前科学阶段的批评或反驳对方的批评,无论怎么激烈,谁也难以取代谁。前科学阶段,科学存在的形式乃是“多重态”的科学,不可能形成排斥异己的所谓“科学共同体”。这个阶段的卫生信息学研究对象的众说纷纭,卫生信息学内容结构划分方法的各异,卫生信息学理论研究现状的不同评价,片面追求学科分支的逻辑增长,过量移植相关学科的理论与方法等等。这是大科学观正确认识某一学科的思维方式,这种思维方式,是以解放思想超越自身有限经验的局限为前提,以人类卫生信息活动的全部历史和实践为对象的开放型思维,这一开放型思维是开展卫生信息学理论研究的思想基础。拓展研究范畴,探寻理论研究生长点探寻卫生信息学学科新的知识生长点是面对新的信息环境研究卫生信息学基础的重要课题,不研究这些新课题,卫生信息学基础理论就没有生命力,卫生信息学学科也就可能萎缩。研究卫生信息学基础理论必须掌握卫生信息学学科坚实、宽广的基础理论和系统深入的专业知识,必须掌握与本学科研究领域有关的相关学科的理论知识和先进的技术方法,只有如此才能创新性研究卫生信息学基础理论。卫生信息学基础理论的研究范畴,始终处于不断更新和拓展的过程中,没有更新就没有发展,没有局部的拓展就没有全局的进步。在这方面,既不可墨守陈规,也不可人为地设置禁区和障碍。不能只强求“同”,而不谋求“和”。应更加注重学科和学者的多样化,更加关注学科的融合,探求卫生信息学基础理论多元发展模式[5]。卫生信息学研究不能仅从病案、医院等实体来进行研究,而是要顺应跨学科研究的趋势,将现代信息技术与卫生信息学理论结合起来开展前沿性课题的研究。探寻学科新的知识生长点与加强卫生信息学理论研究不是矛盾的,而是有助于卫生信息学理论的创新。信息环境新变化和卫生事业的变革为卫生信息学基础理论研究创造了发展的良机。在理论发展的前科学阶段,卫生信息学基础理论研究更多地是研究学科对象、性质、内容、结构、相关学科、研究方法等方面;而当卫生信息学处于整体变革这一特殊阶段时,基础理论研究应关注变革中出现的新问题,总结变革中出现的新理念和新方法,推动卫生事业变革的进行;要审时度势,注重学科新的框架建构,为新理论、新方法的发展提供可容纳的空间;还要关注卫生信息学应用领域中的基础理论问题,离开了应用领域中具有普遍意义问题的研究,卫生信息学基础理论就将成为无源之水。理论与技术融合,促进学科发展优势融合理论与技术,创造学科发展新优势,是卫生信息学基础理论研究的一个新趋向。当前现代信息技术突飞猛进,卫生信息产业快速发展。卫生信息学特有的分类、编目、索引、文摘、检索语言等专业理论和方法仍然占有重要的地位,卫生信息学在虚拟知识空间中并没有失去继续存在和发展的机会。信息技术专家主要考虑怎样提供一种智能化、自动化、高效率的信息存取机制,而卫生信息学专家更多地考虑卫生信息内容本身的合理逻辑性,寻求科学的知识建构、组织和控制的途径。这两者应该相互补充和支持,因为卫生信息学是技术敏感型的学科,在卫生信息学发展史上,信息技术总是渗透到其业务工作和技术设备之中,并武装了卫生信息管理员,成为卫生信息管理领域中最重要的生产力因素。在卫生信息学研究中,应用性技术研究无疑占有相当重要的地位。卫生信息学理论和方法必须与现代信息技术紧密地结合起来,只有这样才能创造交叉发展的学科优势,并继而使之转化成为资源优势,在虚拟知识空间中产生显着的效益。理论与技术相融合的关键,在于正确处理基础与应用的关系。重应用轻基础乃至否定基础研究的价值,这是当前卫生信息学研究中应该反对的一种思想倾向。基础理论和应用技术既相对独立而又不可分割,应用技术的发展与完善是以相应的理论和方法为条件的;没有基础理论的指导,便没有应用技术的发展,也无法解决卫生信息实践所提出的现实问题。
对地理信息科学的理解篇10
中小学信息技术课程可以追溯到20世纪50年代的计算机教育。近年来，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，成为许多国家中小学的基础教育课程。考察国内外信息技术课程的发展历程，它大体经历了“面向学科知识”、“面向学科工具”和“面向学科思维”的课程开发取向，每种开发取向也表现出不同的课程特征。
1.面向学科知识的信息技术课程
以学科逻辑为根据、围绕知识结构组织起来的学习内容体系，即为面向学科知识的课程组织。20世纪70年代末，微型计算机的快速普及引发了教育学界的广泛关注，为占得信息化社会发展的先机，世界发达国家纷纷开设中小学计算机课程，程序设计成为当时计算机教育的主要内容。1981年，前苏联计算机教育学家叶尔肖夫(a.p.ershov)在第三届世界计算机教育应用大会上作了《程序设计———第二文化》的报告，提出了“程序设计文化”的观点，他认为“是否具有编排与执行自己工作的程序的能力是人们能不能有效完成各种任务的关键。现代人除了传统的读、写、算能力以外，还应该具有一种可以与之相比拟的程序设计能力”。该观点反映出计算机程序学习的理念：希望学生通过程序原理的学习，了解计算机知识，掌握计算机操作过程，以适应计算机时代的生活。受程序设计观念的影响，我国中小学计算机教育初期也将“发展学生程序设计技能”作为主要教育目标。设计了掌握基本的BaSiC语言，并初步具备读、写程序和上机调试的学习内容。从实施过程来看，程序设计课程为青少年创造了接触和了解计算机的机会，推动了计算机文化的普及。但是，从学生心理发展和学习过程来看，脱离了具体生活情境、忽视学生自身学习特点、抽象地向学生灌输计算机程序知识，无疑也是对青少年身心成长的一种摧残。此外，面对不断变化的信息化世界，计算机课程并不是要把每位学生培养成程序设计专家，而是希望学生能够具有信息技术学科的思维方式，正确理解计算机、人与社会的关系。因此，如何调动学生学习积极性、激发学生学习兴趣、发展学生独特的学科思维就成为信息技术课程设计所面对的新挑战。
2.面向学科工具的信息技术课程
20世纪80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（如Dbase）、电子报表系统（如Visculc）、文字处理系统（如wordStar）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”向“工具应用”转型，学习内容从前期的BaSiC程序设计发展为计算机基础知识、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主要内容。例如，美国东田纳西州大学科尔教授在第四届计算机教育应用大会上发表的《面向职员的计算机课程》中将计算机教育的目标界定为应用者能够在自己的教学科研、管理服务中把计算机作为一种有效的工具使用，其教学内容应该包括文字处理、电子报表处理、数据库、图像处理等应用软件的使用。这种“技术学以致用”的观点有着其存在的合理性，能够激发学生学习动机，特别是对即将毕业寻找工作的高年级学生来说，他们也非常希望学习一些实用的操作技能。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。事实上，如果过于强调信息技能操练，忽视信息技术本身所特有的解决问题的思维方法与应用策略，随着信息工具的快速发展，“当学生离开学校进入社会之前，他们所学的工具技能就已经落后于信息化社会的现实需要了”。
3.面向学科思维的信息技术课程
面向学科思维的课程设计强调学科知识与学科思维（Disciplinarythinking）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学科思维方式，全面理解生活中的世界。近年来，信息技术的革新推动了全球信息化的发展。随之，大众传媒摆脱了传统的单向、线性、控制的信息传播模式，进化为多元、互动、开放的信息化环境。信息受众也从被动的“接受者”成为信息“者”。在此充满新奇、变幻乃至诱惑的信息环境中，中小学信息技术课程就不应局限于信息知识掌握和信息技能操练上，甚至也不应停留于生活问题的解决上，而是更需要帮助青少年用信息技术学科思维方式理解信息世界，正确认识技术、个人、社会的内在关系，发挥信息技术的积极因素。多元智能专家霍化德•加德纳教授(Gardner,H.)在对学生多元智能发展研究中指出，“只限于学科知识（Subject-matter）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”。美国教育技术协会在《学生教育技术标准》的修订版中就反映了信息技术学科思维的理念，增加了“批判性思考”和“数字化公民”的指标，指出学生要批判性地选择工具和资源，理解与技术相关的人、文化、社会的相关问题，安全、合法、负责任地使用信息和技术。面向学生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，希冀帮助青少年在“学技术”、“用技术”的基础上，能够从现实情境中，批判性地认识技术变革给信息环境带来的整体影响，并应用学科思维解决信息生活中的现实问题。综上可看出，信息技术课程开发的三种取向并不是截然对立的，而是随着研究者对信息技术课程认识的深入，从一个阶段向另一个阶段的发展。面向学科思维的信息技术课程是在继承信息知识、技术工具课程取向的基础上，关注学生内在思维发展，希望学生能够像“信息技术学科专家”那样深刻地思考信息化世界。
二、信息技术课程的学科思维：本质与特征
加涅（RobertmillsGagne）在认知心理学研究中将认识领域的学习结果分为三大类，即言语信息、智力技能和认知策略。其中，认识策略是指学生学习后形成的对内控制能力，以及调控认知活动的特殊认知技能，是学生内在价值的学习结果。就学科教育而言，其认知领域的教育意义既体现在外显的知识与技术学习方面，也反映在内隐的认识策略学习上。因此，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，即计算思维、设计思维和批判性思维。
1.信息技术课程需关注学生的计算思维
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。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。2006年，卡耐基梅隆大学周以真教授（Jeannettem.wing）在计算机科学协会（aCm）年会报告中，明确提出发展学习者以算法为核心的计算思维（Computationthinking），她认为“信息化社会的思维方式应是涵盖了计算机科学领域中所采用的最广泛的心理工具，是对问题解决、系统设计、人类行为理解的综合能力反映。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。”显然，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（thinkingforComputing）”的学术观念，而是将其放在信息化社会大背景下进行研究，形成“用计算而思维（thinkingwithComputing）”的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。2011年美国计算机科学教师协会（CSta）研制的《中小学计算机课程标准》和2012年英国学校计算课程工作小组（ComputingatSchoolworkingGroup，CaS）研制的《学校计算机和信息技术课程》都将计算思维作为课程的核心内容。发展学生“数据抽象、模型建构、回归验证、数字实现”的计算思维方式、提高学生利用信息技术解决问题的能力是信息技术课程的一种重要的内在价值。
2.信息技术课程需关注学生的设计思维
“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的组织方式。西蒙（Simon）在《人工科学》中分析了“设计科学”的内容体系，认为设计不仅是技术教育的专业要素，更应是每个知书识字的人的核心素养。1990年，马奇（march.S）和史密斯(Smith.G)等人在西蒙理论的基础上系统阐述了设计科学的“概念、结构、模型与方法”，强调设计者要通过建立行为、形成知识、使用知识、评价知识来实现设计，并突出说明“构造与评价”作为设计科学特有的活动与思维方式。由此可见，设计思维（Designthinking）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有“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的模糊属性，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，这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，也就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。
3.信息技术课程需关注学生的批判思维
所谓“批判思维（Criticalthinking）”是指人们对于某种事物、现象和主张能发现其问题所在，根据特有的思维逻辑作出的理性思考。早在20世纪初，美国哲学家约翰•杜威(JohnDewey)就在对个体反思研究的基础上概述了“批判思维”的概念，认为它是反思过程中所表现出来的解决问题的思考方式。1990年，范西昂（peterFacione）等人开展了“批判思维特征”的研究，研究报告指出，“个体批判思维的培养并不完全在于是否知道一个批判思维的概念，最主要的还应该是明确批判思维的度量标准和习性特征。基于此，他们提出了‘澄清意义、分析论证、评估证据、推理判断’的批判思维分析维度和真实情境下合理运用批判思维的‘心智习惯（mentalHabit）’”。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。媒体文化研究者波兹曼（neilpostman）就曾尖锐地指出“教育的目的本应是让学生们摆脱现实的奴役，学会独立地思考。然而，纷繁复杂的媒介信息却使得年轻人正竭力朝着相反的方向努力———为适应现实而改变自己，失去独立思考的意识”。因此，青少年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”，为技术所“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“面向学生的教育技术标准（netS•S）”，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是中小学信息科技教育的内在价值之一。
三、面向学科思维的信息技术课程设计：框架与结构
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，即发展学生“了解学科专业的基本目的，理解学科专业的知识结构、掌握学科专业的探究方法、懂得学科专业的交流方式”等四项基本能力。由此可见，面向学科思维的信息技术课程设计与开发，既不能脱离“知识”而孤立地谈“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。
1.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(paradigms)”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。当前，社会存在的青少年“网络上瘾”、“沉迷手机”等社会问题，也时时提醒着信息技术课程设计者“不仅要关注信息知识与技能的学习，也要帮助学生理解技术本身与社会发展的内在关系，通过批判性思维技能分析信息现象，作出合理决定，解决信息化问题”。StS课程观以综合、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有机结合起来，实现人、科学技术和社会的一体化教育。正如亚格尔（R.e.Yager）指出的那样：StS教育为学习者学习科学技术提供了一个真实的社会情境，其中既包含了各个理论上的认识，也融入了其他方面的许多因素，其课程理念本身也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，从而实现知识学习、技能掌握、思维发展的统一。
2.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。2008年，俄罗斯联邦教育部重新修订中小学“信息与信息交流技术”课程标准，从信息过程、信息技术和信息对象等三个方面构建知识体系。其中，信息过程的内容包括信息表征、信息传输、信息加工等；信息技术的内容涵盖信息交流技术主要设备的原理特征、评价指标、应用过程与方法等；信息对象的创建与处理的内容包括多媒体信息化数字化、数据库、编程和建模等，以此构成课程的知识技能体系，突出“计算（Computing）”在本学科的核心地位。再如，华盛顿大学LawrenceSnyder教授按照美国国家自然科学基金会研发的“通晓信息技术（BeingFluentwithinformationtechnology）”的内容要求，从信息技术技能、算法和数字化信息、数据和信息、程序设计等四个方面分析信息技术的学习内容，将计算机和网络原理知识、应用方法和工具特征融合到知识体系之中，发展学生的信息通晓能力。可见，当前无论国外教育研究部门还是专家学者，都希望通过对信息技术的原理、方法与工具三类知识的融合，构建信息科技课程内容体系，明确核心概念，理顺要素关系，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。
3.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。斯卡特金（m.H.CKatKnH）在对学科结构的研究中指出，“科学的学科课程既要包括重要的学科事实、概念、法则、理论，也要反映出它探究方法、认知活动的逻辑操作和思维方式”。中小学信息技术课程同样需要帮助学生了解信息技术学科的话语体系和探究方法，引导学生能够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。1990年，艾森堡（mikeeisenberg）和博克曼（BobBerkowitz）博士在对信息技术探究过程和应用方法中发现信息能力不同于技术工具的操作技能，如果缺少了应用方法与策略的学习，这些特定的技能也不能为学生提供不同情形下的技术应用迁移，也就无法实现问题的解决。据此，他们开发出发展学生批判思维和设计思维的信息问题解决的Big6技能方案，将信息能力的发展贯穿于任务确定、策略分析、信息检索与获取、信息应用、信息生成、过程与结果评价的学习过程中。2013年，英国教育部对中小学信息技术课程进行了改革，将“计算思维”和“设计思维”的发展作为信息技术学习的关键过程，要求学生通过“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、信息的过程，引导学生尝试使用“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。显然，这种具有学科特征的、调控思维的过程与方法，也正是我国当前课程改革非常看重的学习目标。
四、面向学科思维的课程开发：高中信息技术课程的重构
随着现代信息技术的发展，我国高中信息技术课程得以建立与实施，同样随着信息技术应用的“傻瓜化”和“日常化”，信息技术课程也面临着重重困惑。一方面信息技术工具的普及提高了学生的信息技术应用能力，另一方面机械的操作练习也限制了学生对信息技术课程本质特征的理解。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，就成为信息技术课程重构的关键环节。
1.建立信息技术学科思维的表现性标准
表现性标准（performanceStandards）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。例如，美国计算机教师协会（CSta）制定的“学校计算机课程标准”，建议10年级学生要能够“聚焦于真实世界问题，应用计算思维和批判思维完成解决问题的方案，通过信息技术工具实现这些方案”。为了达到这种学科思维的要求，他们制定了与之相对应的表现性标准：分辨利用计算科学能处理的、难处理的、不能处理的问题；对于难以解决的问题，能够解释启发式算法（Heuristicalgorithms）的近似方案；批判性地检测分类算法，并执行原算法；通过模型和模拟分析数据来确认方案。可见，建立一套清晰、具有可操作性的信息技术学科思维的表现性标准，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。如同CSta研究报告所言，“面向计算思维的计算机教育的表现性标准，不仅明确了对教师和学生教与学的期望，也建立了一个根本的等级体系，影响着教育管理者怎样选择、分配和利用教学资源。”
2.设计与表现性标准相一致的学科知识结构框架
学科思维之所以能对学科规律作出间接的、概括的反映，一定程度上在于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。2012年，英国计算课程工作小组从“语言、机器、计算；数据与数据表示、信息交流与合作；抽象与设计；宽泛的计算情境”等方面构建计算（Computing）学习的知识框架。近年来，无论国外的专家学者还是教育研究部门，在中小学信息技术课程建构过程中都开始关注信息技术的本体内容，并将此贯穿于课程设计之中。借鉴国际先进研究成果和国内经验，笔者通过分析信息技术自身的原理、方法和工具特征，梳理了其中的核心概念和内在关系，从计算、通信、控制等三个领域建构了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，为学生提供了解决信息问题的知识支撑。
3.组织信息技术学科思维迁移的教学活动