基于信息技術(shù)核心素養(yǎng)能力矩陣的命題模型構(gòu)建與實踐

摘要：本文從信息技術(shù)核心素養(yǎng)學(xué)業(yè)水平測試及“教-學(xué)-評”研究入手，從核心素養(yǎng)水平細目表轉(zhuǎn)向能力矩陣，通過“尋”境、“設(shè)”問、“列”據(jù)、“呈”形四步，精準定位核心素養(yǎng)、能力水平、內(nèi)容標準，產(chǎn)生能力矩陣對應(yīng)的命題模型，根據(jù)命題模型在實踐過程中不斷迭代調(diào)整，最終形成可操作的基于能力矩陣的命題結(jié)果，進而使學(xué)生能力提升及教師成長取得相應(yīng)成效。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；信息技術(shù)；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(shù)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(xué)生學(xué)習(xí)、有利于教學(xué)開展，評價內(nèi)容要從單純關(guān)注知識與技能向關(guān)注學(xué)生學(xué)業(yè)成就轉(zhuǎn)變”。從信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平質(zhì)量評測角度可以發(fā)現(xiàn)發(fā)生了以下轉(zhuǎn)變：①新課標對學(xué)業(yè)水平檢測要求的轉(zhuǎn)變。高中學(xué)業(yè)水平考試為了檢測學(xué)生在理解和探究解決問題上的能力，可以設(shè)計更開放的評價方式，如設(shè)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(nèi)容從知識素養(yǎng)向能力素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。學(xué)業(yè)水平合格性考試關(guān)注學(xué)生知識的獲取、技能的應(yīng)用，以及問題解決的能力，強調(diào)理論聯(lián)系實際。學(xué)業(yè)水平等級性考試則在考查知識與技能的同時，還強調(diào)考查處理綜合問題的能力，所以考查內(nèi)容從考查知識素養(yǎng)轉(zhuǎn)向考查能力素養(yǎng)。

多角度研究，探索模型構(gòu)建要素

1.依托分析，厘清核心素養(yǎng)水平與學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的內(nèi)涵

在教學(xué)目標和評價設(shè)計中，學(xué)科核心素養(yǎng)被具體化為不同維度的核心素養(yǎng)水平；學(xué)業(yè)質(zhì)量水平是考查學(xué)生是否具備了相關(guān)學(xué)科核心素養(yǎng)的能力考試層級。學(xué)業(yè)質(zhì)量水平可體現(xiàn)學(xué)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(guān)鍵能力；必備知識囊括了本學(xué)科基本事實闡述、基礎(chǔ)概念理解、核心技術(shù)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(nèi)容標準。核心素養(yǎng)水平與學(xué)業(yè)質(zhì)量水平可形成匹配圖，指導(dǎo)能力矩陣的形成。

2.學(xué)業(yè)質(zhì)量水平試卷特征分析

學(xué)業(yè)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(xué)生需要運用自己已有經(jīng)驗、知識來理解這個情境，明確情境中的實質(zhì)問題，考慮可能出現(xiàn)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(yǎng)中可遷移知識的應(yīng)用。命題時可將問題分解成幾個小題，分別考查學(xué)生對問題的理解、對問題中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)展開評估，形成核心素養(yǎng)不同水平的考查。三是題目的描述明確、數(shù)據(jù)豐富。學(xué)生需要在較短時間內(nèi)，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(tǒng)化方法設(shè)計解決問題的方案。筆者認為信息技術(shù)學(xué)業(yè)質(zhì)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(xiàn)的依據(jù)與數(shù)據(jù)、問題呈現(xiàn)的形式。通過能力矩陣命題模型進行命題設(shè)計，用合適的問題設(shè)計搭配情境、豐富的數(shù)據(jù)，形成相應(yīng)的考查形式，才能全面考核學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力。

細目表進階，能力矩陣構(gòu)建模型

根據(jù)對核心素養(yǎng)與學(xué)業(yè)水平質(zhì)量的分析，針對不同情境，筆者深入剖析其包含的核心素養(yǎng)以及具體層次表現(xiàn)，并在當前情境中體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，得到核心素養(yǎng)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(yīng)能力水平的評價或描述。通過能力矩陣，可以直觀地展示學(xué)生在各項能力上的表現(xiàn)。

在核心素養(yǎng)能力矩陣的加持下，教師可以挑選與素養(yǎng)關(guān)聯(lián)的情境，設(shè)計合適問題，列舉適宜數(shù)據(jù)資料，以恰當?shù)那榫承问匠尸F(xiàn)，從而產(chǎn)生相應(yīng)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(shè)”問、“列”據(jù)、“呈”形四步不斷迭代。

1.“尋”境，尋找情境素養(yǎng)關(guān)聯(lián)

在使用能力矩陣命題模型時，教師要非常熟悉信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵，明確學(xué)業(yè)質(zhì)量水平能力劃分，同時也要用“專家”眼光去尋找生活、生產(chǎn)情境中所能包含的核心素養(yǎng)，并挖掘該情境可能包含的不同的核心素養(yǎng)及能力水平，并將水平落實到具體的內(nèi)容要求上。

2.“設(shè)”問，設(shè)計合適能力問題

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

3.“列”據(jù)，選擇適宜數(shù)據(jù)資料

數(shù)據(jù)資料的構(gòu)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(guān)細節(jié)均得到充分呈現(xiàn)；二是問題相關(guān)數(shù)據(jù)集萃，要求教師提供充足甚至額外豐富的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(fù)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(guān)鍵的特征、變量或指標，梳理不同特征、變量、指標間關(guān)系，形成更為復(fù)雜的情境，進而向開放的情境發(fā)展（如圖2）。在命題時教師可按這樣的流程進行，根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)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(yīng)用分析

1.四步方法，運作命題模型

（1）“尋”境，經(jīng)歷完整問題解決

在生產(chǎn)生活中有著大量的劣構(gòu)問題，所以教師要根據(jù)核心素養(yǎng)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(shè)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(wù)員通過就餐叫號排隊系統(tǒng)進行取號操作。

限制情境：優(yōu)先排隊問題。排隊的客人中有預(yù)約和未預(yù)約之分，預(yù)約的客人可以優(yōu)先就餐。

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

復(fù)雜情境：送檢器件排隊問題。

開放情境：生活中排隊問題。發(fā)現(xiàn)生活中隊列、鏈表、數(shù)組、棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合解決問題。

（2）“設(shè)”問，體會問題解決價值

根據(jù)能力矩陣“設(shè)”問環(huán)節(jié)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(yīng)不同的情境，可設(shè)置不同的問題任務(wù)。

初始情境：當程序運行時，在執(zhí)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(jù)程序與運行界面，建立模型，請用描述算法；

②可用數(shù)組、鏈表實現(xiàn)隊列，兩者存儲時有什么區(qū)別？

多元情境：①請根據(jù)算法將程序補充完整；②同伴互批，實現(xiàn)小組程序思維共享。

復(fù)雜情境：優(yōu)化隊列鏈表的程序段，如何實現(xiàn)“單隊列→雙隊列→多隊列”的轉(zhuǎn)變？

開放情境：小組合作，任選隊列、鏈表、數(shù)組、棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合解決問題，請設(shè)計情境與算法。

（3）“列”據(jù)，多元發(fā)展高階思維

在“列”據(jù)環(huán)節(jié)，如果給學(xué)生的情境越真實，那么提供給學(xué)生的表述內(nèi)容和數(shù)據(jù)資料會越復(fù)雜。學(xué)生能挖掘出表述內(nèi)容和數(shù)據(jù)資料中的內(nèi)涵，是很好地解決問題的關(guān)鍵所在。學(xué)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(nèi)容和數(shù)據(jù)資料中。例如，“餐廳排隊場景”可分別從表述內(nèi)容和數(shù)據(jù)內(nèi)容兩方面進行“列”據(jù)?！氨硎鰞?nèi)容”可包含“餐廳排隊場景”的場景描述、不同方法實現(xiàn)問題解決的注釋內(nèi)容、關(guān)鍵語句的注釋、關(guān)鍵變量的命名等；“數(shù)據(jù)內(nèi)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(shù)據(jù)內(nèi)容等。學(xué)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(shè)計、欣賞、比較等高階思維發(fā)展。

（4）“呈”形，全面形成素養(yǎng)水平

根據(jù)能力矩陣挑選組合的情境越豐富越復(fù)雜，形成的素養(yǎng)的能力可遷移性就越高。在“初始情

境→限制情境→多元情境→復(fù)雜情境→開放情境”不斷進階的過程中，學(xué)生需要圍繞問題解決找到關(guān)鍵特征，明確各個變量及程序結(jié)構(gòu)之間的含義和關(guān)系，建立相應(yīng)的算法模型，在難度上層層遞進。學(xué)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(yǎng)水平的全面形成。

2.能力矩陣的命題模型應(yīng)用分析

筆者所在課題組根據(jù)命題模型開發(fā)了多套試題，并在多個層次范圍內(nèi)進行應(yīng)用，并得到驗證。為直觀展示命題模型的應(yīng)用效果，筆者結(jié)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(shè)備，由工作人員將干凈的衣物袋，放入存衣柜中，學(xué)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(shè)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(shù)quyi（n）和存衣函數(shù)fangyi（n）。你覺得這兩個函數(shù)的算法有什么缺陷？ 答：前面的柜子會被經(jīng)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(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)的傳輸存儲、數(shù)據(jù)的處理方式等方面開發(fā)了四個分支問題：問題（1）需要學(xué)生知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，熟悉信息系統(tǒng)安全防范的常用技術(shù)方法；問題（2）需要學(xué)生理解計算機網(wǎng)絡(luò)在信息系統(tǒng)中的作用，了解常見網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能；問題（3）對情境進行抽象建模、設(shè)計算法，但算法效率不高，導(dǎo)致柜子利用率不合理。該問題需要學(xué)生通過調(diào)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(xué)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并構(gòu)成測試情境。

該題中題目提供了真實的系統(tǒng)照片及運行界面圖，學(xué)生可以將該題的情境與真實的情境“快遞柜”等系統(tǒng)結(jié)合。如第（1）小題，學(xué)生可根據(jù)運行界面圖，結(jié)合自身實踐體驗，將數(shù)據(jù)獲取時所應(yīng)用到的知識與該題結(jié)合，尋找解決問題的必要條件，去除干擾條件，就能挖掘出數(shù)據(jù)獲取的內(nèi)涵。

情境的包容度和復(fù)雜度集中體現(xiàn)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(xué)生的知識儲備和核心素養(yǎng)能力具有個體差異性，因此其體現(xiàn)出來的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平也存在差異，這會影響問題（4）中后續(xù)題目的作答，也體現(xiàn)了情境創(chuàng)設(shè)的進階性。問題（4）中第一問是第二、三問的“工具”，第三問體現(xiàn)了對問題（3）改進的關(guān)鍵性，這三個問題體現(xiàn)了情境創(chuàng)設(shè)的復(fù)雜性特征，為學(xué)生作答提供了思維場域，增強了情境真實性。

結(jié)語

基于能力矩陣的命題模型以學(xué)科核心素養(yǎng)為基、學(xué)業(yè)水平為架、內(nèi)容能力為質(zhì)，考量學(xué)生知識與技能的應(yīng)用，在教學(xué)中衡量教學(xué)目標，在命題中規(guī)范考查的廣度與深度，從而更有效地全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)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(yǎng)下信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平考試命題模型構(gòu)建與實踐”（項目立項編號：2023ETC196）的階段性研究成果。