基于良構(gòu)與劣構(gòu)問題創(chuàng)設(shè)的學(xué)生核心素養(yǎng)培育策略探析

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A論文編號(hào)：1674—2117（2025）12-0032-04

研究背景與意義

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）強(qiáng)調(diào)提升學(xué)生的數(shù)字勝任力，其核心在于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求。良構(gòu)問題與劣構(gòu)問題作為教學(xué)中的重要元素，對(duì)實(shí)現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo)具有獨(dú)特意義。因此，筆者深入剖析良構(gòu)問題與劣構(gòu)問題在中學(xué)信息科技教學(xué)中對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的作用機(jī)制與應(yīng)用策略，以期為教學(xué)實(shí)踐提供切實(shí)可行的方法指導(dǎo)。

良構(gòu)與劣構(gòu)問題概述

1.良構(gòu)問題的概念及特點(diǎn)

良構(gòu)問題通常具有明確的目標(biāo)、清晰的條件限制以及確定的解決方法和答案。在中學(xué)信息科技教學(xué)中，此類問題常見于教材中的基礎(chǔ)知識(shí)講解和標(biāo)準(zhǔn)算法練習(xí)等內(nèi)容，有助于學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識(shí)和技能，構(gòu)建扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)。

2.劣構(gòu)問題的概念及特點(diǎn)

劣構(gòu)問題的目標(biāo)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(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景中，如解決網(wǎng)絡(luò)故障、優(yōu)化信息系統(tǒng)等復(fù)雜問題，通常屬于劣構(gòu)問題范疇學(xué)生需要自主收集信息，深入分析問題的本質(zhì)，并嘗試通過多種方法來尋找解決方案。這類問題能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，促使他們將所學(xué)知識(shí)靈活應(yīng)用于實(shí)際情境，培養(yǎng)學(xué)生在不確定環(huán)境中解決問題的能力。

3.二者在教學(xué)中的關(guān)聯(lián)與區(qū)別良構(gòu)問題是教學(xué)的基石，為學(xué)生提供了基礎(chǔ)知識(shí)和技能的訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的必要環(huán)節(jié)。劣構(gòu)問題則更注重拓展學(xué)生的思維深度和廣度，提升他們?cè)趶?fù)雜情境中解決問題的能力。二者相互關(guān)聯(lián)，良構(gòu)問題為解決劣構(gòu)問題提供了基礎(chǔ)方法和思路，而劣構(gòu)問題則有助于學(xué)生深化對(duì)良構(gòu)問題的理解，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和綜合素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，合理把握二者的平衡，能夠更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

良構(gòu)與劣構(gòu)問題情境的設(shè)計(jì)框架

1.學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)

在中學(xué)信息科技教學(xué)中，教師需要依據(jù)具體學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活實(shí)際的教學(xué)情境，并根據(jù)不同教學(xué)目標(biāo)的特點(diǎn)，有針對(duì)性地選擇良構(gòu)或劣構(gòu)情境進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

對(duì)于良構(gòu)問題學(xué)習(xí)情境，教師可結(jié)合信息科技課程中的基礎(chǔ)知識(shí)板塊進(jìn)行創(chuàng)設(shè)。例如，在教授編程語言的基礎(chǔ)語法時(shí)，可設(shè)定這樣的情境：學(xué)校要舉辦一場(chǎng)小型數(shù)學(xué)計(jì)算比賽，需要同學(xué)們用Python語言編寫一個(gè)程序，來幫助評(píng)委快速計(jì)算出每位參賽選手給出的兩道整數(shù)乘法題的結(jié)果，并按照參賽順序依次顯示選手姓名和對(duì)應(yīng)的計(jì)算得分。在這個(gè)情境中，目標(biāo)明確，即編寫實(shí)現(xiàn)特定乘法運(yùn)算及計(jì)分展示功能的程序；限定條件清晰，規(guī)定了使用Python語言以及具體的運(yùn)算和輸出要求；解決方法可依據(jù)編程語言既定的語法規(guī)則、變量定義、輸人輸出函數(shù)等知識(shí)來完成。

而劣構(gòu)問題學(xué)習(xí)情境則更多地模擬現(xiàn)實(shí)生活中的復(fù)雜狀況，以培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和綜合素養(yǎng)。例如，創(chuàng)設(shè)校園“智慧圖書館”建設(shè)的情境，要求學(xué)生分組討論并設(shè)計(jì)一個(gè)能夠滿足不同年級(jí)、不同學(xué)科閱讀需求，同時(shí)兼顧圖書借閱管理、讀者信息統(tǒng)計(jì)分析、線上預(yù)約借閱以及與學(xué)校其他信息系統(tǒng)（如校園一卡通系統(tǒng)）相融合等多功能的校園圖書館信息管理系統(tǒng)方案。在此情境中，“滿足不同需求”這一目標(biāo)較為模糊，沒有明確的固定標(biāo)準(zhǔn)；在條件方面，可運(yùn)用的技術(shù)手段眾多，且不同年級(jí)、學(xué)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(shè)計(jì)解決方法。

2.學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)施

在解決良構(gòu)問題的過程中，學(xué)生應(yīng)深人理解問題要求與給定條件，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能按照既定方法進(jìn)行分析解答，注重思維的邏輯性與嚴(yán)謹(jǐn)性，在實(shí)踐操作中不斷提升編程等能力，同時(shí)保持耐心并善于總結(jié)歸納，以構(gòu)建扎實(shí)的知識(shí)體系，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠基。在解決劣構(gòu)問題時(shí)，學(xué)生需要聚焦問題本質(zhì)與價(jià)值定位，通過多渠道采集與篩選信息，提升信息素養(yǎng)。要整合跨學(xué)科知識(shí)體系，運(yùn)用系統(tǒng)性思維開展多維度分析，創(chuàng)新性地提出解決方案假設(shè)并通過實(shí)證方法加以驗(yàn)證。在決策過程中需全面評(píng)估各方案優(yōu)劣，選擇最優(yōu)實(shí)施路徑，重視團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作與有效溝通。同時(shí)，通過持續(xù)的實(shí)踐反思與經(jīng)驗(yàn)積累，實(shí)現(xiàn)批判性思維、創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。

3.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

良構(gòu)問題的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)應(yīng)以全面評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)成果和素養(yǎng)提升為目的，運(yùn)用過程性評(píng)價(jià)考查學(xué)生解題過程表現(xiàn)，記錄學(xué)習(xí)軌跡，運(yùn)用結(jié)果性評(píng)價(jià)考量任務(wù)成果質(zhì)量。同時(shí)，采用教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)與互評(píng)相結(jié)合的多元評(píng)價(jià)方式，構(gòu)建多維度的評(píng)估體系，既保障評(píng)價(jià)的客觀性與全面性，又為教學(xué)改進(jìn)提供有效依據(jù)。通過這一評(píng)價(jià)機(jī)制，能夠精準(zhǔn)評(píng)估學(xué)生在信息意識(shí)、計(jì)算思維等核心素養(yǎng)維度中對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。

而針對(duì)劣構(gòu)問題的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，則更注重考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)與能力發(fā)展。例如，在學(xué)生完成“設(shè)計(jì)一個(gè)校園智慧停車管理系統(tǒng)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(tǒng)對(duì)接等多方面因素”這一任務(wù)后，評(píng)價(jià)可從多個(gè)角度展開。一方面，考查學(xué)生對(duì)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(zhǔn)確識(shí)別出關(guān)鍵問題所在；另一方面，關(guān)注學(xué)生提出的解決方案的創(chuàng)新性、可行性，以及是否充分考慮到信息安全與隱私保護(hù)等法律法規(guī)和道德規(guī)范要求，評(píng)估學(xué)生在數(shù)字化創(chuàng)新與學(xué)習(xí)、信息社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)方面的表現(xiàn)。同時(shí)，考查學(xué)生在小組合作完成任務(wù)過程中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通交流能力等。

良構(gòu)問題應(yīng)用于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的案例分析

1.基于良構(gòu)問題的課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例

下面，以“隨機(jī)投點(diǎn)法估算圓周率”項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)相關(guān)的良構(gòu)問題。教師先向?qū)W生介紹隨機(jī)投點(diǎn)法的基本原理：在一個(gè)邊長(zhǎng)為2r （r=1） （2的正方形內(nèi)隨機(jī)投點(diǎn)，落入其內(nèi)切圓（半徑為1）的點(diǎn)的數(shù)量與總投點(diǎn)數(shù)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(shí)現(xiàn)隨機(jī)投點(diǎn)法估算圓周率，要求投點(diǎn)次數(shù)為10000次，并準(zhǔn)確計(jì)算出估算結(jié)果。教師清晰地界定問題目標(biāo)（通過隨機(jī)投點(diǎn)法估算圓周率并得到具體數(shù)值）、條件（投點(diǎn)次數(shù)為10000次）和解決方法（運(yùn)用隨機(jī)數(shù)生成函數(shù)模擬投點(diǎn)過程，根據(jù)點(diǎn)與圓心的距離判斷點(diǎn)是否在圓內(nèi)，進(jìn)而計(jì)算圓周率的估算值），引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)所學(xué)的編程知識(shí)和數(shù)學(xué)原理進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

2.學(xué)生在解決良構(gòu)問題中的素養(yǎng)提升表現(xiàn)

在解決“隨機(jī)投點(diǎn)法估算圓周率”這一良構(gòu)問題時(shí)，學(xué)生首先要深入理解隨機(jī)投點(diǎn)法的原理，分析其中涉及的數(shù)學(xué)關(guān)系，這有助于鍛煉邏輯思維能力和數(shù)學(xué)建模能力。其次，需要運(yùn)用編程中的隨機(jī)數(shù)生成函數(shù)來模擬投點(diǎn)過程，這要求熟練掌握編程語法和函數(shù)的使用，從而提升編程技能。在實(shí)現(xiàn)過程中，學(xué)生要準(zhǔn)確判斷投點(diǎn)位置是否在圓內(nèi)，這涉及坐標(biāo)計(jì)算和條件判斷，進(jìn)一步強(qiáng)化了數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和邏輯判斷能力。在不斷調(diào)試程序以確保計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確的過程中，逐漸培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和解決問題的耐心。隨著對(duì)類似良構(gòu)問題的不斷解決，學(xué)生能夠更加深入地理解數(shù)值計(jì)算方法的多樣性和有效性，為后續(xù)學(xué)習(xí)更復(fù)雜的計(jì)算科學(xué)知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，通過將數(shù)學(xué)理論與編程實(shí)踐相結(jié)合，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，從而促進(jìn)了信息意識(shí)和計(jì)算思維的發(fā)展。

3.良構(gòu)問題應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與局限

良構(gòu)問題在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)明顯，它能夠幫助學(xué)生快速掌握基礎(chǔ)知識(shí)和技能，建立起學(xué)科知識(shí)框架。通過有針對(duì)性的練習(xí)，學(xué)生可以加深對(duì)概念和原理的理解，提高解題效率。然而，良構(gòu)問題也存在一定的局限性。長(zhǎng)期接觸良構(gòu)問題可能導(dǎo)致學(xué)生思維模式單一，缺乏創(chuàng)新能力和應(yīng)對(duì)復(fù)雜實(shí)際問題的能力。在真實(shí)世界中，問題往往具有不確定性和復(fù)雜性，單純依賴良構(gòu)問題的解決模式難以滿足實(shí)際需求。

劣構(gòu)問題應(yīng)用于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的案例分析

1.創(chuàng)設(shè)劣構(gòu)問題情境的教學(xué)案例

在八年級(jí)信息科技實(shí)踐活動(dòng)中，跨學(xué)科主題“搭建校園在線數(shù)字氣象站”便需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)劣構(gòu)問題情境。學(xué)校計(jì)劃搭建一個(gè)在線數(shù)字氣象站，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)校園內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速等，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行展示，同時(shí)為校園環(huán)境研究提供數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸方式（有線或無線）各有利弊、校園不同區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)對(duì)氣象數(shù)據(jù)采集的影響不明確，以及如何確保氣象站與現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的兼容性等。學(xué)生需要分組合作，自主查閱氣象學(xué)、電子傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等多方面的資料，深入了解氣象站搭建的原理和技術(shù)要求，最后，根據(jù)校園的實(shí)際需求和現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)出一套可行的校園在線數(shù)字氣象站搭建方案。

2.學(xué)生在應(yīng)對(duì)劣構(gòu)問題時(shí)的素養(yǎng)發(fā)展過程

在解決“搭建校園在線數(shù)字氣象站”這一劣構(gòu)問題時(shí)，學(xué)生需要明確項(xiàng)目目標(biāo)，強(qiáng)化信息技術(shù)解決實(shí)際問題的意識(shí)。信息收集環(huán)節(jié)有助于提升學(xué)生的信息篩選與整合能力，同時(shí)拓展知識(shí)視野。問題分析環(huán)節(jié)要求學(xué)生融合多學(xué)科知識(shí)，通過提出并驗(yàn)證假設(shè)來發(fā)展創(chuàng)新思維與批判性思維。在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生需要綜合考量各類因素，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作不斷優(yōu)化方案，從而培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。通過氣象站的實(shí)踐搭建環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠提升動(dòng)手能力與問題解決能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的全面發(fā)展。

3.劣構(gòu)問題應(yīng)用的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)

劣構(gòu)問題在教學(xué)應(yīng)用中面臨一些挑戰(zhàn)。由于問題的復(fù)雜性和不確定性，學(xué)生在解決問題的過程中可能會(huì)遇到挫折，導(dǎo)致自信心受挫。同時(shí)，劣構(gòu)問題解決過程耗時(shí)較長(zhǎng)，可能影響教學(xué)進(jìn)度。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，教師在問題設(shè)置時(shí)可以適當(dāng)降低難度，并提供必要的引導(dǎo)和支持，幫助學(xué)生逐步建立解決問題的信心。在教學(xué)安排上，應(yīng)合理分配時(shí)間，確保學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行思考和探索。此外，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生采用小組合作的學(xué)習(xí)方式，共同分擔(dān)問題解決的壓力，從而提高問題解決的效率和質(zhì)量。

良構(gòu)與劣構(gòu)問題結(jié)合提升學(xué)生核心素養(yǎng)的綜合策略

1.問題情境的巧妙創(chuàng)設(shè)與轉(zhuǎn)換

在教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，巧妙地創(chuàng)設(shè)問題情境。例如，在講解數(shù)據(jù)庫原理時(shí)，先從一個(gè)簡(jiǎn)單的良構(gòu)問題入手，如設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念和設(shè)計(jì)方法。然后，將問題情境轉(zhuǎn)換為劣構(gòu)問題，如假設(shè)學(xué)校的教學(xué)管理模式發(fā)生變化，需要對(duì)成績(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，以適應(yīng)新的需求。學(xué)生需要在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，重新分析問題，考慮更多的因素，提出創(chuàng)新的解決方案。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)從良構(gòu)問題到劣構(gòu)問題的自然過渡，引導(dǎo)學(xué)生逐步提升解決問題的能力。

2.教學(xué)環(huán)節(jié)中的穿插運(yùn)用

在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，可以利用良構(gòu)問題引發(fā)學(xué)生的興趣，快速回顧上節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)做好鋪墊。在知識(shí)講解過程中，適時(shí)引入劣構(gòu)問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際意義。在實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，安排學(xué)生解決劣構(gòu)問題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。在總結(jié)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，通過良構(gòu)問題檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生反思解決劣構(gòu)問題過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)效率。

3.引導(dǎo)學(xué)生思維轉(zhuǎn)換與提升教師在教學(xué)過程中要注重引導(dǎo)學(xué)生思維的轉(zhuǎn)換與提升。在面對(duì)良構(gòu)問題時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試多種解題方法，培養(yǎng)思維的靈活性和發(fā)散性。當(dāng)遇到劣構(gòu)問題時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從復(fù)雜的情境中抽象出關(guān)鍵問題，運(yùn)用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和解決。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在解決問題后進(jìn)行反思和總結(jié)，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(dǎo)和訓(xùn)練，幫助學(xué)生逐步實(shí)現(xiàn)從低階思維向高階思維的轉(zhuǎn)變，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

結(jié)論與展望

本研究深入探討了良構(gòu)問題與劣構(gòu)問題在中學(xué)信息科技教學(xué)中對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的作用和策略。通過合理創(chuàng)設(shè)問題情境、巧妙穿插運(yùn)用兩種類型問題以及引導(dǎo)學(xué)生思維轉(zhuǎn)換，能夠有效提升學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)。

展望未來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和教育理念的持續(xù)創(chuàng)新，中學(xué)信息科技教學(xué)應(yīng)進(jìn)一步深化對(duì)良構(gòu)問題與劣構(gòu)問題的應(yīng)用。

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