基于信息技術核心素養能力矩陣的命題模型構建與實踐

摘要：本文從信息技術核心素養學業水平測試及“教-學-評”研究入手，從核心素養水平細目表轉向能力矩陣，通過“尋”境、“設”問、“列”據、“呈”形四步，精準定位核心素養、能力水平、內容標準，產生能力矩陣對應的命題模型，根據命題模型在實踐過程中不斷迭代調整，最終形成可操作的基于能力矩陣的命題結果，進而使學生能力提升及教師成長取得相應成效。

關鍵詞：核心素養；信息技術；能力矩陣；命題模型

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）18-0070-04

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）指出“評價方式要有利于學生學習、有利于教學開展，評價內容要從單純關注知識與技能向關注學生學業成就轉變”。從信息技術學業水平質量評測角度可以發現發生了以下轉變：①新課標對學業水平檢測要求的轉變。高中學業水平考試為了檢測學生在理解和探究解決問題上的能力，可以設計更開放的評價方式，如設置相當比例的客觀題，并適度添加開放性題目的評價與檢測。②考查內容從知識素養向能力素養的轉變。學業水平合格性考試關注學生知識的獲取、技能的應用，以及問題解決的能力，強調理論聯系實際。學業水平等級性考試則在考查知識與技能的同時，還強調考查處理綜合問題的能力，所以考查內容從考查知識素養轉向考查能力素養。

多角度研究，探索模型構建要素

1.依托分析，厘清核心素養水平與學業質量標準的內涵

在教學目標和評價設計中，學科核心素養被具體化為不同維度的核心素養水平；學業質量水平是考查學生是否具備了相關學科核心素養的能力考試層級。學業質量水平可體現學生是否具有知識獲取能力、實踐操作能力、思維認知能力的關鍵能力；必備知識囊括了本學科基本事實闡述、基礎概念理解、核心技術掌握以及基本原理的深入理解，這些元素可對照新課標中的內容標準。核心素養水平與學業質量水平可形成匹配圖，指導能力矩陣的形成。

2.學業質量水平試卷特征分析

學業水平考試在考查的必備知識上也有新的變化：一是更多圍繞情境進行命題描述。學生需要運用自己已有經驗、知識來理解這個情境，明確情境中的實質問題，考慮可能出現的各種情況，形成具有可行性的算法思想。二是提問形式上減少對識記類知識的直接考查，增加能力和素養中可遷移知識的應用。命題時可將問題分解成幾個小題，分別考查學生對問題的理解、對問題中呈現的數據展開評估，形成核心素養不同水平的考查。三是題目的描述明確、數據豐富。學生需要在較短時間內，針對模型較為隱蔽的實際問題能綜合分析獲取的信息，并采用模塊化和系統化方法設計解決問題的方案。筆者認為信息技術學業質量水平的能力矩陣命題模型的要素包含問題的情境、問題的考查方向、題目呈現的依據與數據、問題呈現的形式。通過能力矩陣命題模型進行命題設計，用合適的問題設計搭配情境、豐富的數據，形成相應的考查形式，才能全面考核學生的實踐能力和應用能力。

細目表進階，能力矩陣構建模型

根據對核心素養與學業水平質量的分析，針對不同情境，筆者深入剖析其包含的核心素養以及具體層次表現，并在當前情境中體現學科核心素養的內涵，得到核心素養水平細目表（如上表）。

能力矩陣通常是表格或圖表，橫軸和縱軸分別表示不同的能力維度或技能要求，每個單元格中填寫相應能力水平的評價或描述。通過能力矩陣，可以直觀地展示學生在各項能力上的表現。

在核心素養能力矩陣的加持下，教師可以挑選與素養關聯的情境，設計合適問題，列舉適宜數據資料，以恰當的情境形式呈現，從而產生相應的命題，在整個過程中不斷迭代進階，這就是本文提出的“基于能力矩陣的命題模型”（如圖1）。該模型在能力矩陣的加持下，對“尋”境、“設”問、“列”據、“呈”形四步不斷迭代。

1.“尋”境，尋找情境素養關聯

在使用能力矩陣命題模型時，教師要非常熟悉信息技術學科核心素養內涵，明確學業質量水平能力劃分，同時也要用“專家”眼光去尋找生活、生產情境中所能包含的核心素養，并挖掘該情境可能包含的不同的核心素養及能力水平，并將水平落實到具體的內容要求上。

2.“設”問，設計合適能力問題

問題是評價的表現形式，不同形式的問題、不同的“設”問形式，直接影響評價對學生能力考查的范圍與深度。教師可依據情境與核心素養的關系，將每一部分可能出現的問題羅列出來，比對水平等級和素養要求，明確考查學生的關鍵能力。

3.“列”據，選擇適宜數據資料

數據資料的構成主要包括兩大部分：一是情境信息詳盡描繪，這需要教師對情境的各個層面進行精確且全面的敘述，確保所有相關細節均得到充分呈現；二是問題相關數據集萃，要求教師提供充足甚至額外豐富的數據資料，確保在解題時有足夠支撐，使分析與推理過程得以深入有力。

4.“呈”形，呈現恰當情境形式

同一個情境若在原始情境上添加一些限制條件，復雜度就會增加。若情境在同一難度上停留，如將同一個情境中的問題用多種方法解決，則在包含度上就有所增加。再圍繞情境問題解決，找到關鍵的特征、變量或指標，梳理不同特征、變量、指標間關系，形成更為復雜的情境，進而向開放的情境發展（如圖2）。在命題時教師可按這樣的流程進行，根據學生不同的學情、考查的能力等級要求，截取其中合適的部分，最后形成試題。

迭代進階，命題模型應用分析

1.四步方法，運作命題模型

（1）“尋”境，經歷完整問題解決

在生產生活中有著大量的劣構問題，所以教師要根據核心素養能力矩陣，將情境再次糅合，組織成層層遞進的情境進階類型。

例如，生活中的“餐廳排隊”情境，教師可以進行如下設計。

初始情境：餐廳排隊問題。當餐廳客滿時，若還有客人來就餐，服務員通過就餐叫號排隊系統進行取號操作。

限制情境：優先排隊問題。排隊的客人中有預約和未預約之分，預約的客人可以優先就餐。

多元情境：單隊列或多隊列排隊問題。方案1：分成預約一隊和未預約一隊；方案2：未預約全部排在預約的后面，若客人未提前預約，則排在當前隊列的最后，若客人已提前預約，則排在當前隊列中提前預約客人的后一個位置。

復雜情境：送檢器件排隊問題。

開放情境：生活中排隊問題。發現生活中隊列、鏈表、數組、棧等數據結構組合解決問題。

（2）“設”問，體會問題解決價值

根據能力矩陣“設”問環節得到的問題，有時是雜亂的，如果想將其用于命題，還需要對問題進行整理與改良。

例如，“排隊問題”對應不同的情境，可設置不同的問題任務。

初始情境：當程序運行時，在執行叫號操作后，編號為 （選填：A0/A2/A3）的顧客就餐。

限制情境：①根據程序與運行界面，建立模型，請用描述算法；

②可用數組、鏈表實現隊列，兩者存儲時有什么區別？

多元情境：①請根據算法將程序補充完整；②同伴互批，實現小組程序思維共享。

復雜情境：優化隊列鏈表的程序段，如何實現“單隊列→雙隊列→多隊列”的轉變？

開放情境：小組合作，任選隊列、鏈表、數組、棧等數據結構組合解決問題，請設計情境與算法。

（3）“列”據，多元發展高階思維

在“列”據環節，如果給學生的情境越真實，那么提供給學生的表述內容和數據資料會越復雜。學生能挖掘出表述內容和數據資料中的內涵，是很好地解決問題的關鍵所在。學生需要自己去尋找已知的條件、不明顯的條件、干擾的條件、需要修正的條件等，而這些條件都隱藏在情境的表述內容和數據資料中。例如，“餐廳排隊場景”可分別從表述內容和數據內容兩方面進行“列”據。“表述內容”可包含“餐廳排隊場景”的場景描述、不同方法實現問題解決的注釋內容、關鍵語句的注釋、關鍵變量的命名等；“數據內容”可包含“餐廳排隊場景”的程序運行界面圖、確定算法的程序段、實際運行的數據內容等。學生先找到必要的特征條件，再對這些條件進行加工處理，思維從簡單的認識、列出、觀察的低階思維，向解釋、選擇、決策、分析、設計、欣賞、比較等高階思維發展。

（4）“呈”形，全面形成素養水平

根據能力矩陣挑選組合的情境越豐富越復雜，形成的素養的能力可遷移性就越高。在“初始情

境→限制情境→多元情境→復雜情境→開放情境”不斷進階的過程中，學生需要圍繞問題解決找到關鍵特征，明確各個變量及程序結構之間的含義和關系，建立相應的算法模型，在難度上層層遞進。學生在此過程中進行自我評價、同伴評價、教師評價，這也是評價核心素養水平的全面形成。

2.能力矩陣的命題模型應用分析

筆者所在課題組根據命題模型開發了多套試題，并在多個層次范圍內進行應用，并得到驗證。為直觀展示命題模型的應用效果，筆者結合下面例題展開分析。

如圖3所示，校園中有一款智能取衣柜設備，由工作人員將干凈的衣物袋，放入存衣柜中，學生可在指定時間到柜中取得自己的衣物。請回答下列問題：

（1）下列操作方式不能用于存衣柜登錄的是 D 。（單選，填字母：A.掃碼登錄/B.賬號密碼登錄/C.RFID登錄/D.刷臉登錄）

（2）圖3所示，方框中的硬件設備依次為① D ② C 。（選填，填字母：A.IOT模塊/B.電子顯示屏/C.交換機/D.路由器）

（3）小明編寫了該存衣柜的取衣函數quyi（n）和存衣函數fangyi（n）。你覺得這兩個函數的算法有什么缺陷？ 答：前面的柜子會被經常用到，而后面的柜子用到的機會較少。

（4）小明對該程序的算法進行改進，若柜子中有衣物，則cab列表元素中存儲衣物袋編號，否則存儲"k"+下一個空柜的編號，請你幫他在畫線處補充合適的代碼。

（具體程序代碼省略）

本題分別從數據的獲取、數據的傳輸存儲、數據的處理方式等方面開發了四個分支問題：問題（1）需要學生知道信息系統與外部世界的連接方式，熟悉信息系統安全防范的常用技術方法；問題（2）需要學生理解計算機網絡在信息系統中的作用，了解常見網絡設備的功能；問題（3）對情境進行抽象建模、設計算法，但算法效率不高，導致柜子利用率不合理。該問題需要學生通過調動知識儲備，理解程序的功能，分析存在的問題；問題（4）由問題（3）引申而來，對問題（3）進行進階提升，要求學生改進算法，將問題（3）用程序方法解決。四個問題組成活動系統網絡，并構成測試情境。

該題中題目提供了真實的系統照片及運行界面圖，學生可以將該題的情境與真實的情境“快遞柜”等系統結合。如第（1）小題，學生可根據運行界面圖，結合自身實踐體驗，將數據獲取時所應用到的知識與該題結合，尋找解決問題的必要條件，去除干擾條件，就能挖掘出數據獲取的內涵。

情境的包容度和復雜度集中體現在問題（3）和問題（4）中。在問題（3）與問題（4）過渡過程中，由于學生的知識儲備和核心素養能力具有個體差異性，因此其體現出來的學業質量水平也存在差異，這會影響問題（4）中后續題目的作答，也體現了情境創設的進階性。問題（4）中第一問是第二、三問的“工具”，第三問體現了對問題（3）改進的關鍵性，這三個問題體現了情境創設的復雜性特征，為學生作答提供了思維場域，增強了情境真實性。

結語

基于能力矩陣的命題模型以學科核心素養為基、學業水平為架、內容能力為質，考量學生知識與技能的應用，在教學中衡量教學目標，在命題中規范考查的廣度與深度，從而更有效地全面提升學生信息素養。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：49.

本文系2023年度浙江省教育信息化研究專項課題“核心素養下信息技術學業水平考試命題模型構建與實踐”（項目立項編號：2023ETC196）的階段性研究成果。