指向信息技術學科核心素養的情境題設計

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》頒布后，各地都在落實信息技術學科教學及學業要求。考試問題引人關注，而其中最具挑戰性的試題編制問題則擺上了廣大信息技術教師的桌面。

修訂后的課程標準凝練了學科大概念，要求教師圍繞數據、算法、信息系統、信息社會這四個學科大概念展開教學，讓學生在學習過程中逐步掌握相關知識與技能并形成學科核心素養。實施旨在促進學生信息技術學科核心素養提高的學科考試，除了要判斷學生學習后達到的學業水平外，還要判斷學生在信息意識、算法思維、數字化學習與創新和信息社會責任這四個核心要素上達到的等級水平;判斷學生綜合運用學科知識解決實際問題的能力，即強調知識和技能的社會性建構。填空、選擇、判斷等客觀題適于測試學生對基礎知識和基本技能的掌握情況;而測試學生學科核心素養水平的題目應有較強的開放性和綜合性，能考查學生運用學科基礎知識與基本技能解決真實的、復雜的問題的能力，一般在題目的描述上需要具體的、真實的、包含學科知識的情境。筆者姑且將包含情境并用于測試學生核心素養的題目稱為情境題。本文對指向信息技術學科核心素養的情境題進行研究分析，從題目類型、命題原則、題目結構等方面歸納相應的命題方法。

一、情境題的結構

本文所指的情境題是能呈現現實情境，并以之為基礎從不同角度提出一個或多個與情境、與信息技術學科相關問題的題型。在解答情境題時，學生需要分析情境，抽象問題，設計解決方案，表達解題結果。顧名思義，情境題包括情境和問題兩部分。

（一）情境

情境題中的情境是問題提出的背景和限制條件。情境一般有以下兩個來源。一是“拍攝”，利用電子設備呈現現實中某個與信息技術相關的典型場景。在真實的基礎上，根據考查目標的難度不同加上相應的限制條件：考查目標簡單，則增加限制條件使場景更為典型;反之則很少限制或不限制，直接呈現現實場景。二是“創設”，即由設計者根據考查的要求，考慮現實技術條件和實現環境，設計符合要求的情境。不管哪種來源，情境一般具有“真實”和“信息技術相關”等特點。隨著技術的發展和應用的深入，從航天航空到菜市場買菜，目之所及都能看到信息技術的應用。因此，可供選擇的“情境”也分布在學生學習、生活中的各個方面，包括個人（學習、生活相關）、公共（社區服務、購物平臺、網絡安全等）、學科（計算機、信息技術、物聯網等）、人文（平面設計、多媒體系統）等維度。

（二）問題

對于情境題中的“問題”，命題人從情境出發，以學科內容為基礎，以學科核心素養水平為目標、學業質量水平描述為依據，圍繞學科知識、學科思維和學科能力進行設計。命題人可以直接提問情境中的某個概念或現象“是什么”，檢查學生對基礎知識的掌握程度;可以要求分析情境中的現象或原理“為什么”，檢查學生運用知識解釋、分析的能力;可以要求完成任務“做什么”，考查學生運用工具或技能的能力;可以提問解決方案“怎么做”，考查學生綜合運用多種知識和能力解決問題的能力。總之，問題的設計過程就是從具體情境中抽象出信息意識、計算思維、數字化學習和創新、信息社會責任的過程。

二、情境題的分類

情境題包括現象分析題、方案設計題、操作應用題和實驗題。

（一）現象分析題

現象分析題用于考查學生學科基礎知識和基本原理的掌握情況，以及學生對現實問題中包含的信息技術的敏感度和判斷能力。現象分析題的形式有現象判斷、材料辨析、流程分析、原理理解等。

【題例1】小明家旁邊開了一家無人便利店。他很想去體驗一番，由于以前對無人便利店不了解，便上網查找有關信息。關于無人便利店的介紹如下：

①實名進店。顧客必須用手機掃碼，將身份信息錄入系統后，店門才能開啟。

②商品上貼了一個小標簽。這個標簽不僅可以幫助便利店的收銀系統辨識顧客買的是什么貨品、多少錢，而且它是門禁系統的一部分。

③付款后可以讓標簽消磁，大門也才能解鎖。反之，假如顧客身上攜帶未付款的商品，機器讀出后會響起警報，督促其放回或付款。

請根據上面的描述繪制流程圖。

（二）方案設計題

方案設計題用于考查學生綜合運用學科知識和技能。學生需要對情境進行分析和判斷，設計問題解決方案。

【題例2】春風中學畢業的小明考上理想大學。在辦理入學手續時，他通過學籍管理系統填報自己的學籍信息;在學習過程中通過選課系統選擇自己喜歡的課程;在食堂通過就餐系統刷卡用餐。生活中各種購物平臺、購票系統也給小明的大學生活帶來很多便利。但是，他使用這些系統都需要進行身份驗證才能登錄。為什么使用信息系統須驗證身份？能否一次登錄使用所有系統？請結合所學內容，提出解決方案。

筆者命制題目時針對信息系統的結構和工作過程、信息系統的應用、人工智能識別技術、云計算等知識進行設計，考查學生信息意識、計算思維、數字化學習和創新、信息社會責任等。

（三）操作應用題

信息技術課是科學性與實踐性并重的課程。操作應用題用于考查學生運用操作技能和利用數字化工具解決實際問題的能力。測試時，應為學生提供信息化操作環境，便于學生靈活安排作答的時間和空間。

【題例3】小明所在的學習小組研究的主題是“使用手機對學習的影響”，需要調查收集數據。請完成如下任務：列舉3種以上調查工具;設計調查問卷并使用一種網絡調查工具進行調查;設計數據分析模板對收集的數據進行分析;選擇合適的圖表呈現分析結果;使用多媒體創作工具編制調查報告。

筆者在學生學習相關內容的過程中提出這些任務。此題意在考查學生使用數字化工具、處理數據、分析數據及呈現結果的能力。

（四）實驗題

實驗題是情境題中比較特別的一類題目。

信息技術教師應利用信息技術實驗室創設真實的問題情境，為學生提供從信息系統設計規劃到軟硬件操作的實踐體驗機會，提高學生對信息系統認識以及利用信息系統解決問題的能力。推而廣之，筆者命制實驗題來檢測學生對學科知識的掌握情況和解決實際問題的能力。

實驗題的形式表現為設備連線題、系統設計題等。解決問題的難度從易到難是設備屬性的認識、設備連接、整個系統設計等。

1.設備連接題

設備連接題包括設備連線題、設備組裝題、利用設備進行功能設計等。

教師創設真實的問題情境，提供設備，要求學生根據要求（包括系統設計目標、使用環境等）正確連接設備，同時將解決方案限定在所提供設備中。這類題目主要考查學生對硬件設備屬性的認識，對設備之間相互作用的了解程度，對設備工作原理的認識以及運用學科知識和技能解決問題的能力。

【題例4】夏天用空調降溫必不可少。但常開空調容易導致空氣干燥，對呼吸系統健康不利。人們在開空調的時候往往使用加濕器來增加空氣濕度。小明想為家里制作一個智能濕度調控系統，實現根據室內濕度自動開關加濕器，或手機遙控開關加濕器。現有以下設備，請按題目要求完成操作，使該系統正常運行。

筆者在題目中給出了智能手機、加濕器、濕度傳感器、智能插座、無線路由器等。此題意在考查學生對以上各種設備功能、特點的認識水平，對信息系統工作過程的掌握程度，以及無線網絡的搭建步驟、各種設備連接的順序等。

2.系統設計題

系統設計既包括硬件的搭建，又包括軟件的開發。系統設計題考查學生對問題的分析和判斷、對實際情境中各種設備的作用的認識，以及綜合利用各種設備解決實際問題的能力。學生需要具有較強的動手能力和系統思維能力，才能應答自如。

關于硬件搭建的系統設計題，也可看作擴展的連線題：在設備連線題的基礎上更進一步，題目中不言明設備，只提任務要求，要求學生提出解決方案或改進建議。

【題例5】小明的爸爸媽媽每天下班后還要做家務，很是辛苦。他希望對家居環境進行改造，為爸爸媽媽創設更舒適、智能的家居環境，減輕爸爸媽媽的家務勞動強度。請幫助小明設計智能家居方案，實現如下功能：（1）家里無人時，機器人自動掃地;（2）計準時間啟動煲湯程序，以便家人下班、放學后即有可口湯水。

請提出設計方案，包括：（1）列出所需設備;（2）畫出智能家居設備連接示意圖;（3）用合適的工具描述完成自動掃地功能的過程。

筆者在題目只提要求，并不顯性提供設備。學生需從題目中整理用戶需求并列出清單，即根據需求判斷需要哪些設備，包括隱含的設備，列出設備清單;提出系統使用環境和具體要求;最終確定解決方案。

關于軟件開發的系統設計題，也可看作傳統程序設計題的升級版：題目中只描述情境及有實際意義的要求，而不直接給出模型。

【題例6】學校食堂為了提高服務水平和飯菜質量，提供更多受歡迎的菜品，推出“最受歡迎菜品排行榜”，統計一周來受歡迎的5種菜品。請使用一種編程語言，完成排行榜的設計。

學生需分析題目描述的情境“菜品排行榜”，抽取描述“菜品”的數據，建立數據模型，并從中抓住關鍵數據“菜品點擊數”，構造解題模型“菜品點擊數排序”。

三、命題要求

情境題的命制應以促進學生學科核心素養提高為目標，以學業質量水平描述為依據，實現核心素養、情境和知識的高度統一。

（一）以“雙基”為基礎設計情境

并不是現實世界中的任何片段都可以作為情境題中的情境。

如前所述，學生的核心素養是在運用基礎知識和基本技能解決實際問題中形成的綜合品質和關鍵能力;其評價測試也需從學生與現實復雜問題的交互過程中的表現來評價——學科核心素養并非憑空出現，也不是無本之木，須在學科知識的構建和學科技能的運用的基礎上形成。學生解決問題通常要用到多個學科的知識，但關鍵還是本學科的知識。所以，情境的設計和選擇要以提高學生學科核心素養為目標，以本學科基礎知識和基本技能為基礎。此外，情境的設計要符合主流的價值觀，杜絕常識性錯誤。

（二）挖掘情境與學科知識的關聯點設計問題

情境明確了問題的背景和限定條件。教師應從情境中抽取與學科知識的關聯點來設計問題。

例如，從題例1中，筆者抽象出如下問題。

問題1：用合適的工具繪制顧客用手機掃碼并錄入身份信息讓系統開門的過程。

問題2：如何在收銀系統、門禁系統中發揮標簽所攜帶數據的作用？

問題3 ：生活在信息社會，如何規范自身行為？

問題1針對信息系統的工作過程而設計，意在考查學生是否理解信息系統的工作過程、具備用工具描述算法的能力;問題2針對信息系統中的數據而設計，意在考查學生在作答此問題時，能否表現出對信息系統工作過程、信息系統中數據、信息系統控制與反饋功能的認識和理解，以及綜合運用學科知識解決實際問題的能力;問題3則從信息社會責任與行為等視角來設計。除此之外，針對題例1情境，還可抽象出有關移動支付、物聯網、數據建模等相關問題。

（三）充分論證，確保科學性

測試題作為評價工具，其自身的科學性是必須要保證的：題目不存在科學性問題，才有考慮測試結果的科學性、真實性和有效性基礎。因此，命題人對題目描述涉及的細節、設備在現實生活中的真實運行狀態、解決方案的可行性等都要進行充分論證，做到科學、嚴謹。

實驗題是所有題型中與現實生活最接近的一類。教師在命題時應充分論證。如題例4，筆者起初設計的是溫濕度自動控制系統，題目中提供的設備有空調機。如此設計，意圖是根據溫濕度傳感器收集的數據，通過智能開關來控制空調機的通斷電動機到自動調控溫度的目的。但筆者在論證的過程中發現，現在大部分空調機在斷電后重新啟動時，是無法自動工作的。最終命題時筆者放棄空調機，將其修改為濕度自動控制系統。

四、命題分析

信息技術學業質量水平是學生學習的綜合表現，也是學科核心素養的具體體現。教師應根據課標要求，特別是學科核心素養的要求及學業質量水平的要求來命題。如何判斷題目測試的學科核心素養水平、學業質量水平是否符合要求？筆者通過全覆蓋分析方法進行試題分析，分析的維度包括試題考查內容、對應核心素養水平、學業質量水平等。

例如前文提及的題例5，其測試的學科核心素養水平、達到的學業質量水平如表1所示。

教師通過全覆蓋分析，可以確保一份試題對考查目標的覆蓋，符合核心素養水平、學業質量水平要求，并及時發現漏洞，調整測試項目比例，更好地達成測試目標。

作為考試界的新手，信息技術學科考試還面臨試題編制過程中的科學性檢測、試卷評價等問題。教師捕捉更多更典型的情境，設計綜合性、開放性的問題，有助于科學測評學生學科核心素養，推進學科核心素養的培養在日常教學中落地。

（作者系廣東省汕頭市聿懷中學高級教師）

責任編輯：祝元志