
近年來,以人工智能為代表的信息科技得到廣泛應用,提升全民數字素養與技能的重要性日益凸顯。在此背景下,2024年全國學生信息素養提升實踐活動明確提出了“提升全民數字素養與技能”“全方位提升學生科學素養”的關鍵要點,釋放了國家層面始終聚焦科技創新的鮮明導向。該活動通過科創實踐類項目,不僅為學生搭建了展示創新能力的廣闊舞臺,也為探索數字素養培養新模式提供了寶貴契機。如何在命題設計中與時俱進地落實數字素養的培養、拓展與其他學科融合的深度、引領教育創新并產生示范效應,成為我們面臨的重要挑戰。浙江省學生信息素養提升實踐活動緊密結合浙江本土科技創新教育的獨特優勢,并積極探索自主命題設計的新路徑,通過在素養立意方面的探索與轉變育人方式的實踐,有效提升學生的數字素養與技能。
一、素養立意的命題改進
《義務教育信息科技課程標準(2022年版)》(以下簡稱“課標”)明確指出,命題應遵循素養立意原則,強化育人導向,全面評估學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新能力以及信息社會責任[1]。堅持素養立意,是命題改革的核心。浙江省學生信息素養提升實踐活動堅持“實踐、探索、創新”的主題,旨在通過精心設計的實踐活動和命題,提升學生的數字素養。本文以此為切入點,深入分析浙江省學生信息素養提升實踐活動的命題原則與實施策略,探討其對學生數字素養提升的影響,以期為教育信息化背景下的活動開展提供有益的參考與借鑒。
二、命題原則與實施策略
浙江省在命題時注重將創新性與實踐性結合,以學生信息科技核心素養為考查目標,明晰信息科技核心素養評價應涉及的內容,整合科學、數學、工程等多學科知識,研究設計了以真實情境為載體的典型任務,側重于檢驗學生在實際問題解決中運用信息科技的能力。
(一)創設主題情境,注重跨學科整合
《義務教育課程方案(2022年版)》明確提出,要加強課程內容與學生經驗、社會生活的聯系,強化學科內知識整合,統籌設計綜合課程和跨學科主題學習,注重培養學生在真實情境中綜合運用知識解決問題的能力[2]。因此,在命題過程中,浙江省高度重視主題情境的創設,力求通過深入挖掘生活中的實際問題,模擬真實的學習生活場景,將其轉化為富有挑戰性的任務。例如,智能機器人比賽作為活動的重要組成部分,設計了“電路檢修”“科學實驗臺”“快樂游藝園”“無人機巡邏”等多元化的項目,各項目在設計任務時實現了科學、數學、工程等多學科知識的深度融合與交叉應用。這種跨學科的命題方式,不僅考查了學生的專業知識儲備,還促進了他們綜合運用知識解決實際問題的能力。
例如,“快樂游藝園”項目的挑戰任務——解密漢諾塔,就是以課標第三學段的跨學科主題“解密玩具漢諾塔”為原型。同時,漢諾塔也出現在小學數學四年級上冊總復習單元的思考題中。因此,這個任務需要學生綜合運用信息科技、數學等知識,通過將抽象問題具體化的游戲感受算法的魅力,并將知識遷移到其他生活場景的類似問題的解決中[3]。又如,“無人機巡邏”項目要求學生操控無人機模擬穿越隧道(其設計基于正弦函數波長)。這些任務均要求學生融合地理信息、計算機視覺等先進技術,并深入理解與運用數學等學科知識。
(二)凸顯智能元素,激發創新思維
人工智能的迅速發展正深刻改變人類的生產方式、生活方式和學習方式[4]。人工智能的教學與實踐需要致力于開展人工智能基礎知識與核心算法的教學,鼓勵學生從自身生活實際出發,發現能夠通過人工智能技術改善生活品質的問題,引導學生以創新思維探索解決方案。在設計命題時,命題者強化智能技術應用,要求學生完成一個包含智能元素的作品,引導學生經歷從方案設計到硬件搭建、程序編寫、軟件調試的完整流程。在這個過程中,學生學會運用自然語言交互、圖像識別、大數據分析等前沿技術解決實際問題,從而激發對智能技術的興趣和創新意識。
以創客競賽中的“超能小球”任務挑戰項目為例,選手需設計一個連續動作的機關裝置,讓小球在裝置中從A區域出發,依次經過B、C、D、E區域,并最終完成小球精準投射任務(如圖1)。本次活動小球運行的通道和投射的位置需要識別“骰子”點數完成,并需要設計一個能自動“生成軌跡”的智能化系統。該系統能記錄并顯示作品的運行時長和小球從開始到結束的運行軌跡。任務不僅要求學生完成傳統的結構搭建和機械設計,還需要他們利用傳感器、攝像頭、算法等智能技術實現小球的自主運動和智能控制。整個任務中,智能化的分值占到了總體評分的25%。這種凸顯智能元素的命題要求,不僅提高了任務的難度,也增強了學生解決問題的能力。
(三)傳承優秀文化,促進創新發展
近年來,科技賦能非遺傳承,促進中華優秀傳統文化實現創造性轉化、創新性發展,以更加時尚、新潮的方式展現在大眾面前。傳統文化與科技的有機結合,體現著中國智慧,助力中華優秀傳統文化更好地走出去。因此,在命題過程中,浙江省注重將傳統文化元素融入科技創新活動中。這不僅加深了學生對傳統文化的理解和認同,還激發了他們的創新思維和創造力,也為中華優秀傳統文化的創造性轉化和創新性發展注入了新的活力。
以“創意智造”項目為例。浙江省在比賽前一周公布了“文化”這個關鍵詞,允許學生自備一定數量的輔助材料,以豐富作品形式、提升作品質量。在主題選擇上,浙江省以“中華優秀傳統文化我傳承”為主題,要求學生利用現代科技手段設計并制作具有傳統文化特色的作品,其內容涉及中國傳統文化的各個方面,如傳統繪畫、戲曲、傳統節日、古代科技、傳統手工藝等,在形式上必須可展示、可互動?;顒又?,選手們所制作的作品展現出的創新與創意令人印象深刻。以作品“日晷”為例,學生觀察到在智能社會人們很依賴電子產品查看時間,于是設計制作了一款日晷模型,宣揚傳承中國的傳統文化,讓人們能夠感受到日晷的精妙和古人的智慧。作品主體為日晷和箱體(集成了主板、傳感器、線路等),實現了“改變時間”“改變季節”“藍牙控制”等功能。用戶可以旋轉旋鈕改變燈珠的位置(模擬改變太陽的位置,即改變時間)或切換燈帶位置(模擬改變太陽高度角,即切換季節),觀察晷面上晷針影子的變化。作品還配套了App,用戶可以利用藍牙連接后輸入時間、切換季節,實現功能的同步展示。
(四)力求科學規范,確保公平客觀
科學規范是命題工作的基石。為確?;顒拥墓叫院涂陀^性,浙江省在命題過程中,通過制訂詳細的任務書、明確任務要求和評分標準,為學生提供了清晰明確、科學規范的任務指導。命題規范主要遵循以下原則。
1.任務描述的標準化原則
為確保任務描述的準確性和一致性,浙江省制訂了詳細的任務書。以“智能機器人”項目為例,各項目的任務書分為任務說明(詳細描述了場地搭建要求和基本任務、挑戰任務的具體要求)、機器人要求、思考題、評分標準及說明四部分。這不僅能提高活動的專業性和權威性,也為學生提供了清晰明確的任務指導和評價標準。
2.任務主體的開放性原則
活動面向所有學生開放,以“智能機器人”項目為例,鼓勵學生使用開源硬件和軟件自行設計制作機器人參賽,活動只限制機器人在出發區域內的尺寸,完全離開出發區后對尺寸不作限制。這不僅能激發學生的參與熱情和創新精神,也讓賽場上的機器人呈現出了多種形態。
3.任務評價的客觀性原則
為確保評價的公正性和客觀性,浙江省采用多輪比賽和多種評價方式相結合的方法。以“智能機器人”項目為例,比賽分為兩輪進行。參賽隊依據單輪最好成績、兩輪總成績、挑戰任務得分、任務完成時間等因素排名。評判時,評委再依據評分標準表打分。這種評價方式不僅減少了人為因素的干擾,也確保了每位學生都能在公平的環境中展示自己。以智能博物項目創意任務為例,評分有規范性、創新性、技術性、藝術性、團隊展示與協作5個一級指標,以及主題符合性、人機交互性等12個二級指標,并賦以不同權重。
三、實踐活動對信息科技課程實施的啟示
浙江省學生信息素養提升實踐活動的深入開展,在提升學生數字素養方面展現出顯著成效,也為信息科技課程在義務教育階段的有效實施、落實“教—學—評”的一致性提供了有力支撐。
(一)促進跨學科主題學習活動開展
課標倡導真實性學習,強調“以真實問題或項目驅動”。然而,學生在解決真實世界問題過程中往往需要用到其他學科的知識??鐚W科是一種運用多學科的知識、方法、制度、實踐解決具體問題的方法[5]。它可以成為信息科技學科提升學生解決真實問題能力的重要抓手,成為落實學生核心素養培育、實現課程協同育人的重要途徑[6]。
以“科學實驗臺”項目任務為例。活動中學生需要組建一個智能機器人,完成將一定量的液體從原容器轉移到燒杯中的任務,實現液體容量的精準轉運。任務不僅為學生提供了綜合運用多學科知識解決問題的平臺,還有效激發了學生的求知欲和探索精神。在實踐活動中,組建機器人的過程涉及科學學科的工程設計與物化等知識,程序設計的過程涉及信息科技學科的算法等知識……教師可以結合信息科技課程的開展,設計跨學科主題學習活動,引導學生深入理解不同學科之間的內在聯系,形成跨學科的思維方式,從而凸顯信息科技課程的跨學科屬性,促進核心素養培養。
(二)培養學生計算思維和問題解決能力
鼓勵學生參與智能化的任務挑戰,不僅能夠促使學生在編程中體驗實踐操作,還能幫助他們學習用計算機科學的視角去分析和解決問題。學生在將復雜問題拆解為多個簡單步驟,并運用邏輯推理和算法設計來尋求解決方案的過程中,不僅提升了問題解決能力,還培養了計算思維。
以“解密漢諾塔”任務為例。開展活動時,教師不僅要聚焦漢諾塔任務本身的解決,還要通過講解與學生一起分析漢諾塔問題的解決路徑、算法構建與表達以及知識遷移,使學生了解“將生活問題抽象化、算法化的一般路徑和策略”[7],逐步形成計算思維。
(三)增強學生文化自信和創新能力
將中華優秀傳統文化融入信息科技課程,是落實立德樹人根本任務、筑牢文化自信根基的有效途徑。人工智能應用場景的不斷拓展,促進了傳統文化的創造性轉化、創新性發展。將傳承中華優秀傳統文化的命題理念融入活動,不僅能夠豐富信息科技課程的內容,更能讓學生在實踐中感受到中華優秀傳統文化的魅力和價值。
以“創意智造”項目為例,溫州龍灣智慧永昌堡環境監測系統、紹興水鄉文化游模型、松陽明清古街智慧系統、科技木拱廊橋展現系統……一件件富有創意的作品,將傳統文化元素與現代科技結合起來,不但激發了學生的創新精神和創造力,也讓學生有機會更加深入地了解中華優秀傳統文化,感受其獨特的魅力和價值,從而增強文化自信。
(四)培養學生團隊協作和共贏意識
在實踐活動中,學生以團隊為單位參加比賽,這就需要他們共同面對復雜的任務和挑戰。團隊成員有著不同的學科背景,擁有各自的專長,但要在活動中取得優異成績,就必須相互支持、協作和分享。這與信息科技領域中的鼓勵學生通過協作學習共同完成任務具有一致性。
以機器人比賽“快樂游藝園”項目為例,學生需要設計一款能夠完成獲取積木、疊放積木、轉動魔方等多個特定任務的機器人。學生首先需要通過充分的溝通和協商,就機器人的結構、性能等達成一致。在比賽過程中,學生也需要分工協作。機器人機械結構的搭建、編程和算法優化,每個環節都很重要。學生只有相互配合,才能確保機器人的順利運作。團隊合作也有助于培養學生的包容心和理解他人的能力。由于任務位置為現場隨機抽取,學生需要臨場根據實際情況選擇任務的出發位置和每次出發完成的任務數量。當遇到問題和意見分歧時,學生更需要學會傾聽他人意見,尊重不同想法,共同尋找最佳解決方案。
在活動中,教師要引導組內成員共同規劃任務,分配、執行任務并進行展示,從而使學生自身的數字化學習與創新能力在實踐活動中得到顯著提升,并能提升團隊協作、溝通表達等多方面的能力。
四、結論與展望
浙江省學生信息素養提升實踐活動的命題改進,充分體現了素養立意的命題原則。通過構建跨學科主題情境、強化智能技術應用、融入中華優秀傳統文化以及落實規范科學評價,活動有效地促進了學生素養的全面發展。隨著信息科技日新月異的發展,學生數字素養提升越來越受到重視。今后,我們將繼續深化命題改革,通過科學、系統的命題設計,構建起以問題解決為線索、以高階思維為目標、以情境任務為載體、以核心知識為支撐的素養命題內涵。
注:本文系浙江省教育信息化研究2023年度課題“區域推進學生數字素養培育工作機制建構的實踐研究”(課題編號:2023ETC217)的階段性研究成果。
參考文獻
[1][3]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準 :2022年版[S].北京:北京師范大學出版社,2022.
[2] 中華人民共和國教育部.義務教育課程方案 :2022年版[S].北京:北京師范大學出版社,2022.
[4] 吳永和,吳慧娜,陳圓圓,等.推動人工智能向善發展:教育與人工智能共同的責任[J].中國電化教育,2024(1):51-58.
[5][7]吳瑜,萬昆,趙健.跨學科學習是什么?如何做?:以義務教育信息科技課程為例[J].課程·教材·教法,2023(1):89-95.
[6] 費宗翔.小學信息科技跨學科主題學習的內涵意蘊與設計要義[J].上海課程教學研究,2024(1):3-8.
(作者張晴系浙江省教育技術中心應用培訓部副主任;夏勇系浙江省紹興市越城區教師發展中心中小學信息科技教研員、高級教師)
責任編輯:牟艷娜