基于數字素養的高中數學教科書評價

【摘要】數字素養既是終身學習和數字生存的基礎，也是核心素養的重要組成部分.分析人民教育出版社2019年出版的五冊高中數學教科書中數字素養相關內容發現，教科書側重信息技能掌握，忽視問題解決能力培養；信息技術的工具價值和內在價值沒有得到統一；隨著年級升高，數字素養相關內容的數量和類型反而隨之降低，數字素養的培養缺乏持續性和進階性.數學教科書落實數字素養的策略為強化課程標準頂層設計、實現數字素養教育常態化，優化數字素養相關內容在教科書中的分布、補足數字素養落實的短板，構建數字素養相關內容多樣化呈現形式、開發多種課程資源.

【關鍵詞】數字素養;高中數學教科書;信息技術;教科書評價

數字素養既是終身學習和數字生存的基礎，也是核心素養的重要組成部分.以2006年歐盟將數字素養作為八大核心素養之一為開端，美國、日本、丹麥、英國、荷蘭等國家紛紛在各學科的課程標準中強調數字素養，并將編程納入學校必修課程［1］.雖然我國基礎教育數學課程標準并未明確將數字素養作為數學核心素養的表現之一，但是已經有研究者強調在知識經濟與信息技術高速發展的21世紀，智能計算思維應成為數學核心素養的重要組成部分［2］.所謂數字素養，并不是簡單的信息技術應用能力，而是包括使用計算機接收、評估、存儲、生產、呈現和分享信息，并通過互聯網進行交流和參與等信息通信技術基本能力，是一種更為綜合的技能［3］.換句話說，數字素養是一種多功能的知識、技能和態度的綜合體，能夠在虛擬世界和現實生活之間架起一座橋梁，促使學習者做出正確的決策并加以應用.至于如何在學校教育中落實數字素養，一般有跨學科課程融合、單獨開設信息技術課程與融入學科課程教學三種模式［4］.不管哪種模式，在學校教育中，信息技術以及一般學科教科書作為學生獲得知識的首要來源，都負有培養學生的數字素養的重要責任.因此，各門具體學科教科書中數字素養相關內容不同維度的分布情況以及在教科書中的分布如何隨著年級的變化而變化等都是需要研究的問題.

本文以人民教育出版社2019年出版的五冊高中數學教科書（必修1、必修2、選擇性必修1、選擇性必修2、選擇性必修3）為研究對象，探求以上問題的答案，梳理數學教科書落實數字素養所面臨的困境并提出化解困境的策略.

1基于數字素養的教科書評價框架

在數字素養的概念出現之后，國內外建立了很多數字素養測評框架.以色列學者Yoram Eshet-Alkalai于1994年最早提出包含圖片（圖象）素養、再生產素養、分支素養、信息素養和社會情感素養五大要素的數字素養框架.歐盟隨后于2013年提出了包括信息素養、交流素養、內容創建素養、安全意識素養和問題解決素養五個維度的數字素養框架.緊接著，2016年，《促進有效的數字時代學習——歐洲人數字勝任教育組織框架》（Dig CompOrg框架）進一步將數字素養分為7個主元素和15個子元素.與此同時，英國基本數字技能國家標準、國際教育成就評估協會以及愛爾蘭政府也分別提出了基本數字技能框架（EDSF）、國際計算機和信息素養框架（ICILS）、數字技能框架［5］.我國也很重視培育學習者的數字素養.2016年，教育部頒布的《中國學生發展核心素養》強調了“信息意識”和“技術運用”兩個要點［6］.施歌則認為，我國新時期中小學生的數字素養可分信息處理素養、溝通交流素養、內容建構素養、問題解決素養、信息安全素養和網絡道德素養６個領域［7］.

上述素養框架對厘清數字素養的概念具有重要作用.不過，若要研究教科書所蘊含的數字素養情況，還需進一步開發適合評價教科書的數字素養框架.土耳其學者Meral ELiKOLU于2022年創建了一個信效度較好的評價教科書數字素養的七維度框架并分析了土耳其的數學和科學教科書所蘊含的數字素養情況［8］.本研究基于該框架（表1）探討人教社2019版五冊高中數學教科書中數字素養相關內容的分布情況.

例如，在必修一第87頁的“信息技術應用”欄目中（圖1），教科書介紹了用GeoGebra軟件繪制一元二次與三次函數圖象的步驟，對應了“信息加工”維度.

2數學教科書落實數字素養的困境

2.1信息技能掌握與問題解決能力培養之間的沖突

各類核心素養框架均沒有排斥“雙基”，素養包含“雙基”，又超越“雙基”.如美國“21世紀學習框架”中設置了“核心學科”，OECD框架和歐盟框架均關注了閱讀、科學和數學知識.但是簡單技能的熟練掌握并不能為學生未來生活做出充分準備，更不必然孕育著信息素養的生成.核心素養只有在復雜的問題情境中，基于已有知識資源，開展聯系、反思、遷移與運用知識的過程中方能形成［9］.

反觀高中數學教科書中信息素養的呈現，強調利用數字、在線工具和技術解決問題、創造知識、創新流程和產品的“信息加工”能力占最大比例（0.824）（表2）.進一步分析還發現，其中僅有1處旨在讓學生使用技術手段解決未曾見過的“數據擬合”問題（圖2），而其他60處均是使用簡單的計算工具繪制函數圖象、模擬實驗、展示回歸過程等.總之，5冊教科書極少要求學生使用信息技術知識解決較復雜數學問題.學生在這種脫離真實的情境中進行信息技術學習只可能熟練信息技能，無法發展信息素養.

2.2信息技術的內在價值與外在價值之間的沖突

知識的價值是學校課程實施的基礎.從不同的角度出發，知識有育智、育美和育德價值［10］;認識、智力、功利和教育價值［11］;確定性和不確定性價值［12］.從目的和手段角度，可以把知識的價值區分為內在價值和外在價值兩種.前者以知識本身作為目的，通過知識的學習，擺脫權威、偶像、偏見等精神束縛，獲得理智探究、理性創造的自由；后者則是解決問題的工具和手段［13］.

核心素養的培養以知識學習為前提，核心素養導向下的知識學習應該發揮育人價值［9］，但是并非所有類型的知識都能夠擔負此重任.在簡單情境中獲得與運用陳述性知識和程序性知識體現了知識的外在價值，但不能轉化為素養.而在高階思維指導下利用具有反思性、情境性與行動性等屬性的知識解決復雜情境中的問題，雖然也體現了知識的工具價值，但是這一過程蘊含批判、懷疑、分析與創造，學生由此獲得理智探究與理性創造的自由，充盈主體精神，又體現了知識的內在價值，能夠促進素養的生成.因此，只有保證知識的工具價值和內在價值統一，才能有效提升學生的核心素養.

從表2可以看出，數學教科書更關注信息加工能力和信息獲取能力，它們在高中教科書中分別出現61次與10次，分別占比0.824和0.135，說明數學教科書強調淺層的信息技術技能型知識的掌握，重視信息技術的外在工具價值，卻忽略了學習者在自身道德和價值觀導引下全身心參與、主動積極地批判、評估、表達與共享信息技術，沒有凸顯信息技術的內在育人價值，難以培養學生的信息素養.

2.3數字素養相關內容呈現趨勢與學生成長性之間的沖突

基礎教育階段的培養對象是快速成長中的少年兒童.因此需要從成長的視角提煉核心素養的表現、統籌設計其在教材中的呈現，使得核心素養本身成為可以引領兒童持續成長的風向標［14］.很多國家在課程中都考慮了核心素養對兒童成長性的引領作用.例如荷蘭為數字素養融入中小學課程開發了垂直連貫各學段的學習線，由低階到高階，由簡單到綜合，前后銜接貫穿中小學教育的完整學習過程［15］.

高中數學教科書對數字素養的呈現卻表現出隨著年級升高而降低的情況.一方面，數字素養相關內容的數量減少.如表2所示，必修1內容涉及數字素養達32處，幾乎占整個高中階段的一半.但是隨著年級升高，教科書涉及數字素養的內容大致呈下降趨勢.另一方面，數字素養相關內容的種類變少.必修教科書內容涉及數字素養的五個維度，包括信息獲取、信息評估、信息加工、信息表達和信息共享，而選擇性必修教科書內容僅涉及信息獲取和信息加工兩個維度.教科書這種呈現方式忽視了學生成長性特征，將導致對學生數字素養的培養缺乏持續性和進階性.

3化解數學教科書數字素養相關內容呈現困境的策略

3.1強化數字素養的頂層設計，實現數字素養教育常態化

高中數學教科書對數字素養缺乏關注的原因是多方面的，但是作為教育實踐的綱領性文件——高中數學課程標準對數字素養的忽視是造成上述現象的重要原因.課程標準是教科書編制的重要依據.而《普通高中數學課程標準（2017年版2020年修訂）》僅有“注重信息技術與數學課程的深度融合，提高教學的實效性”等與信息技術相關的話語，并未出現對“數字素養”的顯性描述，《義務教育數學課程標準（2022年版）》也有類似情況.實際上，研究者對現行義務教育階段19個學科的課程標準分析發現，它們普遍重視信息技術在課程目標達成中的重要作用，多在課程資源建設或教學方式變革部分提及，未見一個學科對“信息素養”或“數字素養”有明確的界定，缺乏“數字素養”的內涵描述及培養途徑、學段分級、評價方式建議［7］.在課程標準中提高對數字素養的重視，明確培養的分階段目標，在課程目標、課程內容、實施建議中分別融入數字素養的相關教學要求和目標導向，可以直接促進教學中學生數字素養的有效養成.尤其需要關注結合數學學科特點系統地融入數字素養的復雜性問題解決維度，凸顯學科的特色和不同年級的要求.

3.2優化數字素養相關內容在教科書中的分布，補足數字素養落實的短板

高中數學教科書在編寫時已經融入計算素養相關內容，但是從分冊、數字素養維度看，尚存在一些不足.如隨著年級升高，教科書涉及數字素養的內容反而呈下降趨勢，數字素養相關內容的種類也隨之變少.因此需要對數學教科書中數字素養的分布進行優化，合理分配數學教科書各分冊數字素養相關內容的數量和維度，進一步發揮數學課程落實數字素養的作用.考慮到必修與選擇性必修教科書內容涉及數字素養的數量和維度表現出較大差別，因此應注意不同分冊間數學教科書的協調統一，加大選擇性必修教科書中數字素養相關內容的數量，并豐富其維度，確保數字素養培養的持續性、進階性與全面性.

3.3構建數字素養相關內容多樣化呈現形式，開發多種課程資源

如上所述，高中數學教科書落實數字素養的形式主要包括將信息軟件作為完成繪制圖象、模擬實驗、展示回歸過程、網上交流查詢等任務的工具使用.這種基于工具主義視角看待信息技術的方式忽視了問題解決過程，難以培養數字素養.這一困境呼喚教科書改變內容呈現方式，不能僅將信息技術當成學習數學的工具，而應該結合數學學科特點，開發多種課程資源，實現“多樣化”培養計算素養.一方面，可以在教科書中插入二維碼，鏈接網絡素材.學生可以通過掃描二維碼獲取豐富的數學知識背景，增大使用互聯網和計算機搜索、瀏覽和訪問的機會，突破教科書篇幅的限制.另一方面，可以結合數學閱讀與寫作學習、數學探究和數學建模等活動，開發課外課程資源.首先，“數學閱讀與寫作”活動需要學生通過網絡查閱資料，分析、解釋和批判性評估數據與信息的有效性和可靠性，在使用數字技術時警惕危害身心健康的信息.其次，《普通高中數學課程標準（2017年版2020年修訂）》將數學探究和數學建模活動作為四大內容主線之一，該活動是培養核心素養的重要途徑.教科書應利用虛實融合空間，采用探究、創客、游戲等網絡學習方式，鼓勵學生通過互聯網搜索合乎倫理的有用信息，利用信息技術解決實際問題，在數碼環境中安全儲存研究成果，提高學習體驗和興趣，提升社交能力和適應能力.

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作者簡介褚小婧（1984—），女，安徽靈璧人，博士，副教授，碩士生導師;主持省級課題5項，1篇案例入選中國專業學位案例中心；研究方向為數學教育;發表論文10余篇.