基于良構與劣構問題創設的學生核心素養培育策略探析

中圖分類號：G434文獻標識碼：A論文編號：1674—2117（2025）12-0032-04

研究背景與意義

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）強調提升學生的數字勝任力，其核心在于培養學生的核心素養，以適應時代發展需求。良構問題與劣構問題作為教學中的重要元素，對實現這一培養目標具有獨特意義。因此，筆者深入剖析良構問題與劣構問題在中學信息科技教學中對學生核心素養培養的作用機制與應用策略，以期為教學實踐提供切實可行的方法指導。

良構與劣構問題概述

1.良構問題的概念及特點

良構問題通常具有明確的目標、清晰的條件限制以及確定的解決方法和答案。在中學信息科技教學中，此類問題常見于教材中的基礎知識講解和標準算法練習等內容，有助于學生系統地掌握知識和技能，構建扎實的學科基礎。

2.劣構問題的概念及特點

劣構問題的目標往往模糊不清，條件界定不明確，解決途徑多樣且答案不唯一。在現實生活場景中，如解決網絡故障、優化信息系統等復雜問題，通常屬于劣構問題范疇學生需要自主收集信息，深入分析問題的本質，并嘗試通過多種方法來尋找解決方案。這類問題能夠激發學生的創新思維和實踐能力，促使他們將所學知識靈活應用于實際情境，培養學生在不確定環境中解決問題的能力。

3.二者在教學中的關聯與區別良構問題是教學的基石，為學生提供了基礎知識和技能的訓練，是培養學生核心素養的必要環節。劣構問題則更注重拓展學生的思維深度和廣度，提升他們在復雜情境中解決問題的能力。二者相互關聯，良構問題為解決劣構問題提供了基礎方法和思路，而劣構問題則有助于學生深化對良構問題的理解，培養學生的高階思維和綜合素養。在教學過程中，合理把握二者的平衡，能夠更好地實現教學目標。

良構與劣構問題情境的設計框架

1.學習情境設計

在中學信息科技教學中，教師需要依據具體學習目標，設計貼近學生生活實際的教學情境，并根據不同教學目標的特點，有針對性地選擇良構或劣構情境進行教學設計。

對于良構問題學習情境，教師可結合信息科技課程中的基礎知識板塊進行創設。例如，在教授編程語言的基礎語法時，可設定這樣的情境：學校要舉辦一場小型數學計算比賽，需要同學們用Python語言編寫一個程序，來幫助評委快速計算出每位參賽選手給出的兩道整數乘法題的結果，并按照參賽順序依次顯示選手姓名和對應的計算得分。在這個情境中，目標明確，即編寫實現特定乘法運算及計分展示功能的程序；限定條件清晰，規定了使用Python語言以及具體的運算和輸出要求；解決方法可依據編程語言既定的語法規則、變量定義、輸人輸出函數等知識來完成。

而劣構問題學習情境則更多地模擬現實生活中的復雜狀況，以培養學生的高階思維和綜合素養。例如，創設校園“智慧圖書館”建設的情境，要求學生分組討論并設計一個能夠滿足不同年級、不同學科閱讀需求，同時兼顧圖書借閱管理、讀者信息統計分析、線上預約借閱以及與學校其他信息系統（如校園一卡通系統）相融合等多功能的校園圖書館信息管理系統方案。在此情境中，“滿足不同需求”這一目標較為模糊，沒有明確的固定標準；在條件方面，可運用的技術手段眾多，且不同年級、學科的閱讀偏好和需求也不確定；解決方法更是多種多樣，各小組可以從不同角度設計解決方法。

2.學習任務實施

在解決良構問題的過程中，學生應深人理解問題要求與給定條件，運用所學知識和技能按照既定方法進行分析解答，注重思維的邏輯性與嚴謹性，在實踐操作中不斷提升編程等能力，同時保持耐心并善于總結歸納，以構建扎實的知識體系，為后續學習奠基。在解決劣構問題時，學生需要聚焦問題本質與價值定位，通過多渠道采集與篩選信息，提升信息素養。要整合跨學科知識體系，運用系統性思維開展多維度分析，創新性地提出解決方案假設并通過實證方法加以驗證。在決策過程中需全面評估各方案優劣，選擇最優實施路徑，重視團隊分工協作與有效溝通。同時，通過持續的實踐反思與經驗積累，實現批判性思維、創新能力和綜合素養的協同發展。

3.學習評價設計

良構問題的學習評價設計應以全面評估學生學習成果和素養提升為目的，運用過程性評價考查學生解題過程表現，記錄學習軌跡，運用結果性評價考量任務成果質量。同時，采用教師評價、學生自評與互評相結合的多元評價方式，構建多維度的評估體系，既保障評價的客觀性與全面性，又為教學改進提供有效依據。通過這一評價機制，能夠精準評估學生在信息意識、計算思維等核心素養維度中對基礎知識的掌握程度。

而針對劣構問題的學習評價，則更注重考查學生的綜合素養與能力發展。例如，在學生完成“設計一個校園智慧停車管理系統方案，要考慮方便師生使用、提高車位利用率、保障車輛安全以及與校園一卡通系統對接等多方面因素”這一任務后，評價可從多個角度展開。一方面，考查學生對問題的分析能力，考查其是否全面梳理了校園停車涉及的各類需求和條件，是否準確識別出關鍵問題所在；另一方面，關注學生提出的解決方案的創新性、可行性，以及是否充分考慮到信息安全與隱私保護等法律法規和道德規范要求，評估學生在數字化創新與學習、信息社會責任等核心素養方面的表現。同時，考查學生在小組合作完成任務過程中的團隊協作能力、溝通交流能力等。

良構問題應用于學生核心素養培養的案例分析

1.基于良構問題的課程教學設計案例

下面，以“隨機投點法估算圓周率”項目為例，設計相關的良構問題。教師先向學生介紹隨機投點法的基本原理：在一個邊長為2r （r=1） （2的正方形內隨機投點，落入其內切圓（半徑為1）的點的數量與總投點數量之比近似等于圓面積與正方形面積之比，由此可估算圓周率 π ，如下頁圖所示。然后，教師給定明確的問題：利用編程實現隨機投點法估算圓周率，要求投點次數為10000次，并準確計算出估算結果。教師清晰地界定問題目標（通過隨機投點法估算圓周率并得到具體數值）、條件（投點次數為10000次）和解決方法（運用隨機數生成函數模擬投點過程，根據點與圓心的距離判斷點是否在圓內，進而計算圓周率的估算值），引導學生依據所學的編程知識和數學原理進行程序設計。

2.學生在解決良構問題中的素養提升表現

在解決“隨機投點法估算圓周率”這一良構問題時，學生首先要深入理解隨機投點法的原理，分析其中涉及的數學關系，這有助于鍛煉邏輯思維能力和數學建模能力。其次，需要運用編程中的隨機數生成函數來模擬投點過程，這要求熟練掌握編程語法和函數的使用，從而提升編程技能。在實現過程中，學生要準確判斷投點位置是否在圓內，這涉及坐標計算和條件判斷，進一步強化了數學運算能力和邏輯判斷能力。在不斷調試程序以確保計算結果準確的過程中，逐漸培養學生嚴謹的治學態度和解決問題的耐心。隨著對類似良構問題的不斷解決，學生能夠更加深入地理解數值計算方法的多樣性和有效性，為后續學習更復雜的計算科學知識和應用技術奠定堅實的基礎。同時，通過將數學理論與編程實踐相結合，提高了學生綜合運用知識的能力，從而促進了信息意識和計算思維的發展。

3.良構問題應用的優勢與局限

良構問題在教學中的優勢明顯，它能夠幫助學生快速掌握基礎知識和技能，建立起學科知識框架。通過有針對性的練習，學生可以加深對概念和原理的理解，提高解題效率。然而，良構問題也存在一定的局限性。長期接觸良構問題可能導致學生思維模式單一，缺乏創新能力和應對復雜實際問題的能力。在真實世界中，問題往往具有不確定性和復雜性，單純依賴良構問題的解決模式難以滿足實際需求。

劣構問題應用于學生核心素養培養的案例分析

1.創設劣構問題情境的教學案例

在八年級信息科技實踐活動中，跨學科主題“搭建校園在線數字氣象站”便需要創設劣構問題情境。學校計劃搭建一個在線數字氣象站，以實時監測校園內的氣象數據，如溫度、濕度、氣壓、風速等，并通過網絡平臺進行展示，同時為校園環境研究提供數據支持。然而，在搭建過程中面臨諸多不確定因素，如可選用的氣象傳感器種類繁多且性能各異、數據傳輸方式（有線或無線）各有利弊、校園不同區域的環境特點對氣象數據采集的影響不明確，以及如何確保氣象站與現有校園網絡系統及相關數據管理平臺的兼容性等。學生需要分組合作，自主查閱氣象學、電子傳感器技術、網絡通信等多方面的資料，深入了解氣象站搭建的原理和技術要求，最后，根據校園的實際需求和現有資源，設計出一套可行的校園在線數字氣象站搭建方案。

2.學生在應對劣構問題時的素養發展過程

在解決“搭建校園在線數字氣象站”這一劣構問題時，學生需要明確項目目標，強化信息技術解決實際問題的意識。信息收集環節有助于提升學生的信息篩選與整合能力，同時拓展知識視野。問題分析環節要求學生融合多學科知識，通過提出并驗證假設來發展創新思維與批判性思維。在方案設計環節，學生需要綜合考量各類因素，通過團隊協作不斷優化方案，從而培養團隊協作精神。通過氣象站的實踐搭建環節，學生能夠提升動手能力與問題解決能力，實現數字化學習與創新素養的全面發展。

3.劣構問題應用的挑戰與應對

劣構問題在教學應用中面臨一些挑戰。由于問題的復雜性和不確定性，學生在解決問題的過程中可能會遇到挫折，導致自信心受挫。同時，劣構問題解決過程耗時較長，可能影響教學進度。為應對這些挑戰，教師在問題設置時可以適當降低難度，并提供必要的引導和支持，幫助學生逐步建立解決問題的信心。在教學安排上，應合理分配時間，確保學生有足夠的時間進行思考和探索。此外，應鼓勵學生采用小組合作的學習方式，共同分擔問題解決的壓力，從而提高問題解決的效率和質量。

良構與劣構問題結合提升學生核心素養的綜合策略

1.問題情境的巧妙創設與轉換

在教學中，教師可以根據教學內容和學生的實際情況，巧妙地創設問題情境。例如，在講解數據庫原理時，先從一個簡單的良構問題入手，如設計一個學生成績管理系統的數據庫結構，讓學生掌握數據庫的基本概念和設計方法。然后，將問題情境轉換為劣構問題，如假設學校的教學管理模式發生變化，需要對成績管理系統進行優化升級，以適應新的需求。學生需要在已有的知識基礎上，重新分析問題，考慮更多的因素，提出創新的解決方案。通過這種方式，實現從良構問題到劣構問題的自然過渡，引導學生逐步提升解決問題的能力。

2.教學環節中的穿插運用

在課堂導入環節，可以利用良構問題引發學生的興趣，快速回顧上節課的重點知識，為新知識的學習做好鋪墊。在知識講解過程中，適時引入劣構問題，引導學生深入思考知識的應用場景和實際意義。在實踐活動環節，安排學生解決劣構問題，培養學生的實踐能力和創新精神。在總結評價環節，通過良構問題檢查學生對知識的掌握程度，同時引導學生反思解決劣構問題過程中的經驗教訓，進一步提升學習效率。

3.引導學生思維轉換與提升教師在教學過程中要注重引導學生思維的轉換與提升。在面對良構問題時，鼓勵學生嘗試多種解題方法，培養思維的靈活性和發散性。當遇到劣構問題時，引導學生從復雜的情境中抽象出關鍵問題，運用已有的知識和經驗進行分析和解決。同時，鼓勵學生在解決問題后進行反思和總結，歸納解決問題的一般方法和思路，形成自己的思維模式和解決問題的策略庫。通過不斷地引導和訓練，幫助學生逐步實現從低階思維向高階思維的轉變，提升學生的核心素養。

結論與展望

本研究深入探討了良構問題與劣構問題在中學信息科技教學中對學生核心素養培養的作用和策略。通過合理創設問題情境、巧妙穿插運用兩種類型問題以及引導學生思維轉換，能夠有效提升學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新能力以及信息社會責任等核心素養。

展望未來，隨著信息技術的不斷發展和教育理念的持續創新，中學信息科技教學應進一步深化對良構問題與劣構問題的應用。

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