由外至內(nèi)：旨在孕育信息科技核心素養(yǎng)的提問設(shè)計(jì)

周旭初

摘要：本文通過(guò)分析問題與核心素養(yǎng)的關(guān)系，提煉培育核心素養(yǎng)的問題特征，探索孕育核心素養(yǎng)的提問策略，并從真情境誘導(dǎo)問題發(fā)現(xiàn)、多層次分析拆解問題、多維度思考突破問題這三個(gè)角度，基于課堂教學(xué)實(shí)例進(jìn)行了探討，構(gòu)建了一條由外至內(nèi)、由問題指向核心素養(yǎng)的教學(xué)路徑。

關(guān)鍵詞：信息科技；核心素養(yǎng)；提問設(shè)計(jì)；教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2023）16-0043-04

問題是思維的重要引擎，要孕育信息科技的核心素養(yǎng)，問題的設(shè)計(jì)是繞不過(guò)去的一個(gè)“彎”。教師通過(guò)提問激起學(xué)生解決問題的興趣，引導(dǎo)找到解決問題的方向，形成解決問題的方案，甚至用更高層次的提問誘導(dǎo)學(xué)生自己提出問題……這一切都是培養(yǎng)信息科技核心素養(yǎng)的切入口。簡(jiǎn)言之，通過(guò)外顯化的問題解決，助力學(xué)生掌握技術(shù)、構(gòu)建概念、內(nèi)化能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

問題與核心素養(yǎng)的關(guān)系

問題本指障礙或阻力，后有研究者將其定義為疑問，需要研究討論并加以解決的矛盾、疑難。解決問題就是在復(fù)雜情境中分析問題，生成解決問題的方案，審視解決問題的結(jié)果，這一切都可以帶動(dòng)信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四大學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

在信息科技教學(xué)中，問題解決的結(jié)果常以數(shù)字化作品、小微程序、智造實(shí)物、算法設(shè)計(jì)方案等形式出現(xiàn)，但這些“可見的結(jié)果”絕不是學(xué)習(xí)的“終點(diǎn)”，也不是問題解決的“完解”，而是“學(xué)習(xí)的新起點(diǎn)”。通過(guò)評(píng)價(jià)和反思，學(xué)生很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)新問題，產(chǎn)生優(yōu)化與改進(jìn)的需求，這一過(guò)程中的“實(shí)踐—反思—再實(shí)踐”的迭代行動(dòng)便是核心素養(yǎng)孕育的極佳場(chǎng)域。

孕育核心素養(yǎng)的問題特征

1.問題驅(qū)動(dòng)性

問題應(yīng)具有驅(qū)動(dòng)性，以激起求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極思考為目的。驅(qū)動(dòng)性問題的本質(zhì)是融入情境的學(xué)科思維之問，它能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，促使他們更積極地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，在解決問題的過(guò)程中構(gòu)建新概念、聯(lián)結(jié)舊概念，提升解決各種問題的能力，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。

驅(qū)動(dòng)性問題是在一定情境下引發(fā)真實(shí)需求，在此基礎(chǔ)上提出真實(shí)問題，以驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)的展開。整體設(shè)計(jì)可以由一個(gè)大驅(qū)動(dòng)性問題加若干個(gè)小驅(qū)動(dòng)性問題來(lái)完成，大驅(qū)動(dòng)性問題驅(qū)動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目，小驅(qū)動(dòng)性問題聚焦于一個(gè)或若干學(xué)科概念。

例如，在“慶六一”班隊(duì)活動(dòng)中，為了營(yíng)造氛圍，活動(dòng)需要一個(gè)“互動(dòng)性抽獎(jiǎng)程序”。因此，筆者提出一個(gè)大問題—如何用積木化編程工具實(shí)現(xiàn)互動(dòng)性抽獎(jiǎng)程序，以驅(qū)動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目的展開。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題，可以生成一系列小問題，如抽獎(jiǎng)程序有哪些角色、輔以什么事件、對(duì)應(yīng)什么樣的動(dòng)作等，這些問題鏈就是一個(gè)個(gè)小驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)著項(xiàng)目的進(jìn)展與具體的學(xué)科概念的落地。

2.層次進(jìn)階性

提問設(shè)計(jì)應(yīng)具有層次進(jìn)階性。可以對(duì)有難度的問題進(jìn)行分解，將其設(shè)計(jì)成問題鏈。遵循由易到難、由簡(jiǎn)至繁、由淺入深、由表及里的原則，讓問題有層次、有梯度、有趣味。問題的層次進(jìn)階性的價(jià)值在于依托學(xué)生深度參與的情感驅(qū)動(dòng)，追求深度思考的思維境界，從而提升學(xué)生用學(xué)科思維解決問題的關(guān)鍵能力。

這里的進(jìn)階有三層含義：一是功能的進(jìn)階（隨機(jī)抽獎(jiǎng)、按比重抽獎(jiǎng)、更友好地抽獎(jiǎng)交互，從1.0版升級(jí)到3.0版）；二是學(xué)科概念的進(jìn)階（從簡(jiǎn)單隨機(jī)到高級(jí)隨機(jī)算法，從隨機(jī)函數(shù)、順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)到列表應(yīng)用）；三是實(shí)踐的進(jìn)階[從具體（項(xiàng)目需求）到抽象（數(shù)據(jù)算法）再到具體（程序?qū)崿F(xiàn)）]。

3.素養(yǎng)導(dǎo)向性

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)化了課程的育人導(dǎo)向。教師的提問或引導(dǎo)學(xué)生提出的問題應(yīng)遵循素養(yǎng)的導(dǎo)向性，根據(jù)具體的課程內(nèi)容，把核心素養(yǎng)的內(nèi)涵融入教學(xué)目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)指向不同維度核心素養(yǎng)的“真問題”與“好問題”。

孕育核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)提問

在教學(xué)實(shí)踐中，筆者以“互動(dòng)性抽獎(jiǎng)程序”項(xiàng)目為例，讓學(xué)生完整地經(jīng)歷界定問題、分析抽象、模式識(shí)別、算法設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)、遷移應(yīng)用等全過(guò)程（如圖1），在反復(fù)迭代的項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中提升信息科技核心素養(yǎng)。

1.真情境誘導(dǎo)問題發(fā)現(xiàn)，引發(fā)問題意識(shí)

問題往往是在真實(shí)情境中產(chǎn)生的。筆者通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題并提取問題關(guān)鍵信息。

項(xiàng)目案例1：如何實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽獎(jiǎng)（1.0版）？

項(xiàng)目情境：大屏幕播放慶“六一”的歡樂場(chǎng)景，隨后出現(xiàn)抽獎(jiǎng)程序開發(fā)召集令，激發(fā)學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。

驅(qū)動(dòng)性問題：“設(shè)計(jì)幾個(gè)角色？”“讓哪一個(gè)角色轉(zhuǎn)動(dòng)？”“如何設(shè)計(jì)抽獎(jiǎng)規(guī)則？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)確定轉(zhuǎn)盤和指針兩個(gè)角色，以實(shí)現(xiàn)指針轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)定抽獎(jiǎng)規(guī)則為：讓指針不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)觸發(fā)停止時(shí)，指針?biāo)赶虻莫?jiǎng)項(xiàng)即為抽獎(jiǎng)?wù)咚@得的獎(jiǎng)。

學(xué)生在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題：①指針并沒有繞轉(zhuǎn)盤中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；②當(dāng)用“旋轉(zhuǎn)15度”的運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，指針?biāo)查g停止而不是想象中“有動(dòng)感”。學(xué)生通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)，可以把指針起點(diǎn)設(shè)為中心點(diǎn)并放在轉(zhuǎn)盤中心，借助循環(huán)重復(fù)執(zhí)行合成指針轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)畫效果，直到按下空格鍵，如圖2所示。

項(xiàng)目案例2：如何實(shí)現(xiàn)指針不隨機(jī)指向“縫隙”（1.0進(jìn)階版）？

驅(qū)動(dòng)性問題：“作為抽獎(jiǎng)程序設(shè)計(jì)者，你發(fā)現(xiàn)指針有時(shí)會(huì)指向獎(jiǎng)項(xiàng)之間的‘縫隙，如何避免這種‘隨機(jī)的盲目呢？”教師引導(dǎo)學(xué)生討論：“如果是一等獎(jiǎng)，應(yīng)指向哪個(gè)范圍？”學(xué)生發(fā)現(xiàn)：指針面向（0～90度）對(duì)應(yīng)一等獎(jiǎng)方向，但為避免指向“獎(jiǎng)項(xiàng)縫隙”，10～80度更符合抽獎(jiǎng)時(shí)的實(shí)際需求，因?yàn)檫@個(gè)范圍能讓用戶看清楚指針究竟落在哪個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)區(qū)。

引申新問題：“在各獎(jiǎng)項(xiàng)的指針隨機(jī)范圍確定的基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的隨機(jī)抽獎(jiǎng)？”教師引導(dǎo)學(xué)生分析：把四個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)抽象為數(shù)字1、2、3、4，引入變量“獎(jiǎng)項(xiàng)”，獎(jiǎng)項(xiàng)取1～4之間的隨機(jī)數(shù)，如果獎(jiǎng)項(xiàng)等于1就讓指針面向一等獎(jiǎng)的方向（即取10～80度隨機(jī)數(shù)），如果獎(jiǎng)項(xiàng)等于2就指向二等獎(jiǎng)方向（取100～170度隨機(jī)數(shù)），以此類推。如圖3所示采用了便于理解的非嵌套的分支結(jié)構(gòu)，在實(shí)際教學(xué)中，筆者也鼓勵(lì)學(xué)生探索更復(fù)雜的分支嵌套結(jié)構(gòu)。

教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)提問引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，激起探索興趣，激發(fā)探究欲望，產(chǎn)生尋找解決問題的“計(jì)算方案”的需求，初步培養(yǎng)了學(xué)生問題提出及解決問題的意識(shí)。

2.多層次分析拆解問題，培養(yǎng)計(jì)算思維

將已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的程序與真實(shí)的現(xiàn)實(shí)需求進(jìn)行“對(duì)質(zhì)”，引發(fā)新問題，從而孕育計(jì)算思維的新實(shí)踐。

項(xiàng)目案例3：如何實(shí)現(xiàn)按比重抽獎(jiǎng)（2.0版）？

驅(qū)動(dòng)性問題：“隨機(jī)抽獎(jiǎng)抽到各獎(jiǎng)項(xiàng)的概率是一樣的，現(xiàn)實(shí)生活中的抽獎(jiǎng)也是這樣的嗎？”學(xué)生給出回答—“現(xiàn)實(shí)生活中抽中一等獎(jiǎng)的概率比較小”，并思考：“怎么樣讓中一等獎(jiǎng)的概率變??？即怎樣實(shí)現(xiàn)按比重抽獎(jiǎng)？”

給出假設(shè)：設(shè)定各獎(jiǎng)項(xiàng)的中獎(jiǎng)概率分別是1/10、1/10、3/10、5/10。

方案一：修改1.0版本的盤面布局，把一等獎(jiǎng)的盤面扇形縮小，不中獎(jiǎng)的盤面扇形增大。這樣，中一等獎(jiǎng)概率由1/4降低到1/10，如圖4所示。

提出約束性問題：“在不改變盤面布局的情況下，如何實(shí)現(xiàn)按比重抽獎(jiǎng)？”

方案二：修改1.0進(jìn)階版，用1和10之間的隨機(jī)數(shù)。把隨機(jī)數(shù)的區(qū)間分成4份，按1∶1∶3∶5的比重劃分。若獎(jiǎng)項(xiàng)變量為1就是一等獎(jiǎng)，若為2則是二等獎(jiǎng)，若是3、4、5則為三等獎(jiǎng)，若是6、7、8、9、10則對(duì)應(yīng)“謝謝參與”，如圖5所示。

方案三：修改1.0進(jìn)階版，用列表存儲(chǔ)。把一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)和“謝謝參考”抽象成的數(shù)字1、2、3、4，按1∶1∶3∶5的比重存放至列表中。例如，4代表“謝謝參與”，整個(gè)列表中有5個(gè)4，表示抽中的概率為50%，如下頁(yè)圖6所示。

項(xiàng)目案例4：如何實(shí)現(xiàn)抽中后不再重復(fù)抽?。?.0進(jìn)階版）？

當(dāng)按比重抽獎(jiǎng)程序完成后，教師引導(dǎo)學(xué)生直面現(xiàn)實(shí)：“若一等獎(jiǎng)只準(zhǔn)備一個(gè)禮物，如何做到只抽一次的功能？即通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)某獎(jiǎng)項(xiàng)被抽取后不會(huì)再出現(xiàn)該獎(jiǎng)項(xiàng)。”

經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生提出兩種思路：一種是通過(guò)變量計(jì)數(shù)的方式，對(duì)這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)被抽取情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，當(dāng)某個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的計(jì)數(shù)為0時(shí)，就提示該獎(jiǎng)項(xiàng)已被抽完；另一種思路是動(dòng)態(tài)刪除列表元素，即抽中某獎(jiǎng)后，即刻刪除該獎(jiǎng)項(xiàng)對(duì)應(yīng)的數(shù)字列表元素。

通過(guò)層次進(jìn)階性的提問設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)踐，把復(fù)雜問題拆解為小問題，通過(guò)分析問題、討論方案、理清思路、設(shè)計(jì)算法、編程調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)問題的解決。學(xué)生在看得見的“項(xiàng)目生長(zhǎng)”中，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科核心素養(yǎng)的自然生長(zhǎng)。

3.多維度思考突破問題，孕育核心素養(yǎng)

多維思考指的是從多角度考慮問題，圍繞目標(biāo)換個(gè)角度看問題可以打開思路，有時(shí)會(huì)有意想不到的收獲，甚至可以創(chuàng)造性地解決問題。

項(xiàng)目案例5：放飛想象，如何實(shí)現(xiàn)更友好的抽獎(jiǎng)交互（3.0版）？

驅(qū)動(dòng)性問題：“如果你是抽獎(jiǎng)程序的主持人或使用者，你覺得抽獎(jiǎng)程序還有什么需要改進(jìn)的地方？”

學(xué)生討論：抽獎(jiǎng)是為了增強(qiáng)歡慶氣氛，建議“謝謝參與”改為“鼓勵(lì)獎(jiǎng)”；獎(jiǎng)品樣圖可以直接放在盤面上以增加吸引力；應(yīng)用語(yǔ)音提示，如當(dāng)抽中一等獎(jiǎng)項(xiàng)時(shí)，會(huì)播報(bào)“恭喜你，抽到了一等獎(jiǎng)”；增強(qiáng)視覺動(dòng)感，當(dāng)抽中獎(jiǎng)時(shí)可切換酷炫舞臺(tái)，增設(shè)祝賀的角色動(dòng)畫；遠(yuǎn)程抽獎(jiǎng)，用藍(lán)牙或WI-FI遠(yuǎn)程交互等。

總之，程序開發(fā)是“原生”的核心素養(yǎng)孕育場(chǎng)，執(zhí)行調(diào)試和樸素算法的不完美體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生為實(shí)現(xiàn)程序誕生與升級(jí)而不斷探索。一個(gè)“抽獎(jiǎng)程序”項(xiàng)目，通過(guò)教師提問設(shè)計(jì)的“有意為之”，構(gòu)造成項(xiàng)目版本的迭代和計(jì)算思維實(shí)踐的進(jìn)階深化，學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—解決問題—再發(fā)現(xiàn)新問題”的“做中學(xué)”和“創(chuàng)中學(xué)”的過(guò)程，計(jì)算思維被項(xiàng)目中蘊(yùn)含的問題激發(fā)，帶動(dòng)著信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新乃至信息社會(huì)責(zé)任的全面提升。隨著項(xiàng)目的進(jìn)展、情境的延續(xù)和問題的解決，學(xué)科核心素養(yǎng)由外至內(nèi)潛移默化地得到培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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