指向信息技术学科核心素养的情境题设计

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》颁布后，各地都在落实信息技术学科教学及学业要求。考试问题引人关注，而其中最具挑战性的试题编制问题则摆上了广大信息技术教师的桌面。

修订后的课程标准凝练了学科大概念，要求教师围绕数据、算法、信息系统、信息社会这四个学科大概念展开教学，让学生在学习过程中逐步掌握相关知识与技能并形成学科核心素养。实施旨在促进学生信息技术学科核心素养提高的学科考试，除了要判断学生学习后达到的学业水平外，还要判断学生在信息意识、算法思维、数字化学习与创新和信息社会责任这四个核心要素上达到的等级水平;判断学生综合运用学科知识解决实际问题的能力，即强调知识和技能的社会性建构。填空、选择、判断等客观题适于测试学生对基础知识和基本技能的掌握情况;而测试学生学科核心素养水平的题目应有较强的开放性和综合性，能考查学生运用学科基础知识与基本技能解决真实的、复杂的问题的能力，一般在题目的描述上需要具体的、真实的、包含学科知识的情境。笔者姑且将包含情境并用于测试学生核心素养的题目称为情境题。本文对指向信息技术学科核心素养的情境题进行研究分析，从题目类型、命题原则、题目结构等方面归纳相应的命题方法。

一、情境题的结构

本文所指的情境题是能呈现现实情境，并以之为基础从不同角度提出一个或多个与情境、与信息技术学科相关问题的题型。在解答情境题时，学生需要分析情境，抽象问题，设计解决方案，表达解题结果。顾名思义，情境题包括情境和问题两部分。

（一）情境

情境题中的情境是问题提出的背景和限制条件。情境一般有以下两个来源。一是“拍摄”，利用电子设备呈现现实中某个与信息技术相关的典型场景。在真实的基础上，根据考查目标的难度不同加上相应的限制条件：考查目标简单，则增加限制条件使场景更为典型;反之则很少限制或不限制，直接呈现现实场景。二是“创设”，即由设计者根据考查的要求，考虑现实技术条件和实现环境，设计符合要求的情境。不管哪种来源，情境一般具有“真实”和“信息技术相关”等特点。随着技术的发展和应用的深入，从航天航空到菜市场买菜，目之所及都能看到信息技术的应用。因此，可供选择的“情境”也分布在学生学习、生活中的各个方面，包括个人（学习、生活相关）、公共（社区服务、购物平台、网络安全等）、学科（计算机、信息技术、物联网等）、人文（平面设计、多媒体系统）等维度。

（二）问题

对于情境题中的“问题”，命题人从情境出发，以学科内容为基础，以学科核心素养水平为目标、学业质量水平描述为依据，围绕学科知识、学科思维和学科能力进行设计。命题人可以直接提问情境中的某个概念或现象“是什么”，检查学生对基础知识的掌握程度;可以要求分析情境中的现象或原理“为什么”，检查学生运用知识解释、分析的能力;可以要求完成任务“做什么”，考查学生运用工具或技能的能力;可以提问解决方案“怎么做”，考查学生综合运用多种知识和能力解决问题的能力。总之，问题的设计过程就是从具体情境中抽象出信息意识、计算思维、数字化学习和创新、信息社会责任的过程。

二、情境题的分类

情境题包括现象分析题、方案设计题、操作应用题和实验题。

（一）现象分析题

现象分析题用于考查学生学科基础知识和基本原理的掌握情况，以及学生对现实问题中包含的信息技术的敏感度和判断能力。现象分析题的形式有现象判断、材料辨析、流程分析、原理理解等。

【题例1】小明家旁边开了一家无人便利店。他很想去体验一番，由于以前对无人便利店不了解，便上网查找有关信息。关于无人便利店的介绍如下：

①实名进店。顾客必须用手机扫码，将身份信息录入系统后，店门才能开启。

②商品上贴了一个小标签。这个标签不仅可以帮助便利店的收银系统辨识顾客买的是什么货品、多少钱，而且它是门禁系统的一部分。

③付款后可以让标签消磁，大门也才能解锁。反之，假如顾客身上携带未付款的商品，机器读出后会响起警报，督促其放回或付款。

请根据上面的描述绘制流程图。

（二）方案设计题

方案设计题用于考查学生综合运用学科知识和技能。学生需要对情境进行分析和判断，设计问题解决方案。

【题例2】春风中学毕业的小明考上理想大学。在办理入学手续时，他通过学籍管理系统填报自己的学籍信息;在学习过程中通过选课系统选择自己喜欢的课程;在食堂通过就餐系统刷卡用餐。生活中各种购物平台、购票系统也给小明的大学生活带来很多便利。但是，他使用这些系统都需要进行身份验证才能登录。为什么使用信息系统须验证身份？能否一次登录使用所有系统？请结合所学内容，提出解决方案。

笔者命制题目时针对信息系统的结构和工作过程、信息系统的应用、人工智能识别技术、云计算等知识进行设计，考查学生信息意识、计算思维、数字化学习和创新、信息社会责任等。

（三）操作应用题

信息技术课是科学性与实践性并重的课程。操作应用题用于考查学生运用操作技能和利用数字化工具解决实际问题的能力。测试时，应为学生提供信息化操作环境，便于学生灵活安排作答的时间和空间。

【题例3】小明所在的学习小组研究的主题是“使用手机对学习的影响”，需要调查收集数据。请完成如下任务：列举3种以上调查工具;设计调查问卷并使用一种网络调查工具进行调查;设计数据分析模板对收集的数据进行分析;选择合适的图表呈现分析结果;使用多媒体创作工具编制调查报告。

笔者在学生学习相关内容的过程中提出这些任务。此题意在考查学生使用数字化工具、处理数据、分析数据及呈现结果的能力。

（四）实验题

实验题是情境题中比较特别的一类题目。

信息技术教师应利用信息技术实验室创设真实的问题情境，为学生提供从信息系统设计规划到软硬件操作的实践体验机会，提高学生对信息系统认识以及利用信息系统解决问题的能力。推而广之，笔者命制实验题来检测学生对学科知识的掌握情况和解决实际问题的能力。

实验题的形式表现为设备连线题、系统设计题等。解决问题的难度从易到难是设备属性的认识、设备连接、整个系统设计等。

1.设备连接题

设备连接题包括设备连线题、设备组装题、利用设备进行功能设计等。

教师创设真实的问题情境，提供设备，要求学生根据要求（包括系统设计目标、使用环境等）正确连接设备，同时将解决方案限定在所提供设备中。这类题目主要考查学生对硬件设备属性的认识，对设备之间相互作用的了解程度，对设备工作原理的认识以及运用学科知识和技能解决问题的能力。

【题例4】夏天用空调降温必不可少。但常开空调容易导致空气干燥，对呼吸系统健康不利。人们在开空调的时候往往使用加湿器来增加空气湿度。小明想为家里制作一个智能湿度调控系统，实现根据室内湿度自动开关加湿器，或手机遥控开关加湿器。现有以下设备，请按题目要求完成操作，使该系统正常运行。

笔者在题目中给出了智能手机、加湿器、湿度传感器、智能插座、无线路由器等。此题意在考查学生对以上各种设备功能、特点的认识水平，对信息系统工作过程的掌握程度，以及无线网络的搭建步骤、各种设备连接的顺序等。

2.系统设计题

系统设计既包括硬件的搭建，又包括软件的开发。系统设计题考查学生对问题的分析和判断、对实际情境中各种设备的作用的认识，以及综合利用各种设备解决实际问题的能力。学生需要具有较强的动手能力和系统思维能力，才能应答自如。

关于硬件搭建的系统设计题，也可看作扩展的连线题：在设备连线题的基础上更进一步，题目中不言明设备，只提任务要求，要求学生提出解决方案或改进建议。

【题例5】小明的爸爸妈妈每天下班后还要做家务，很是辛苦。他希望对家居环境进行改造，为爸爸妈妈创设更舒适、智能的家居环境，减轻爸爸妈妈的家务劳动强度。请帮助小明设计智能家居方案，实现如下功能：（1）家里无人时，机器人自动扫地;（2）计准时间启动煲汤程序，以便家人下班、放学后即有可口汤水。

请提出设计方案，包括：（1）列出所需设备;（2）画出智能家居设备连接示意图;（3）用合适的工具描述完成自动扫地功能的过程。

笔者在题目只提要求，并不显性提供设备。学生需从题目中整理用户需求并列出清单，即根据需求判断需要哪些设备，包括隐含的设备，列出设备清单;提出系统使用环境和具体要求;最终确定解决方案。

关于软件开发的系统设计题，也可看作传统程序设计题的升级版：题目中只描述情境及有实际意义的要求，而不直接给出模型。

【题例6】学校食堂为了提高服务水平和饭菜质量，提供更多受欢迎的菜品，推出“最受欢迎菜品排行榜”，统计一周来受欢迎的5种菜品。请使用一种编程语言，完成排行榜的设计。

学生需分析题目描述的情境“菜品排行榜”，抽取描述“菜品”的数据，建立数据模型，并从中抓住关键数据“菜品点击数”，构造解题模型“菜品点击数排序”。

三、命题要求

情境题的命制应以促进学生学科核心素养提高为目标，以学业质量水平描述为依据，实现核心素养、情境和知识的高度统一。

（一）以“双基”为基础设计情境

并不是现实世界中的任何片段都可以作为情境题中的情境。

如前所述，学生的核心素养是在运用基础知识和基本技能解决实际问题中形成的综合品质和关键能力;其评价测试也需从学生与现实复杂问题的交互过程中的表现来评价——学科核心素养并非凭空出现，也不是无本之木，须在学科知识的构建和学科技能的运用的基础上形成。学生解决问题通常要用到多个学科的知识，但关键还是本学科的知识。所以，情境的设计和选择要以提高学生学科核心素养为目标，以本学科基础知识和基本技能为基础。此外，情境的设计要符合主流的价值观，杜绝常识性错误。

（二）挖掘情境与学科知识的关联点设计问题

情境明确了问题的背景和限定条件。教师应从情境中抽取与学科知识的关联点来设计问题。

例如，从题例1中，笔者抽象出如下问题。

问题1：用合适的工具绘制顾客用手机扫码并录入身份信息让系统开门的过程。

问题2：如何在收银系统、门禁系统中发挥标签所携带数据的作用？

问题3 ：生活在信息社会，如何规范自身行为？

问题1针对信息系统的工作过程而设计，意在考查学生是否理解信息系统的工作过程、具备用工具描述算法的能力;问题2针对信息系统中的数据而设计，意在考查学生在作答此问题时，能否表现出对信息系统工作过程、信息系统中数据、信息系统控制与反馈功能的认识和理解，以及综合运用学科知识解决实际问题的能力;问题3则从信息社会责任与行为等视角来设计。除此之外，针对题例1情境，还可抽象出有关移动支付、物联网、数据建模等相关问题。

（三）充分论证，确保科学性

测试题作为评价工具，其自身的科学性是必须要保证的：题目不存在科学性问题，才有考虑测试结果的科学性、真实性和有效性基础。因此，命题人对题目描述涉及的细节、设备在现实生活中的真实运行状态、解决方案的可行性等都要进行充分论证，做到科学、严谨。

实验题是所有题型中与现实生活最接近的一类。教师在命题时应充分论证。如题例4，笔者起初设计的是温湿度自动控制系统，题目中提供的设备有空调机。如此设计，意图是根据温湿度传感器收集的数据，通过智能开关来控制空调机的通断电动机到自动调控温度的目的。但笔者在论证的过程中发现，现在大部分空调机在断电后重新启动时，是无法自动工作的。最终命题时笔者放弃空调机，将其修改为湿度自动控制系统。

四、命题分析

信息技术学业质量水平是学生学习的综合表现，也是学科核心素养的具体体现。教师应根据课标要求，特别是学科核心素养的要求及学业质量水平的要求来命题。如何判断题目测试的学科核心素养水平、学业质量水平是否符合要求？笔者通过全覆盖分析方法进行试题分析，分析的维度包括试题考查内容、对应核心素养水平、学业质量水平等。

例如前文提及的题例5，其测试的学科核心素养水平、达到的学业质量水平如表1所示。

教师通过全覆盖分析，可以确保一份试题对考查目标的覆盖，符合核心素养水平、学业质量水平要求，并及时发现漏洞，调整测试项目比例，更好地达成测试目标。

作为考试界的新手，信息技术学科考试还面临试题编制过程中的科学性检测、试卷评价等问题。教师捕捉更多更典型的情境，设计综合性、开放性的问题，有助于科学测评学生学科核心素养，推进学科核心素养的培养在日常教学中落地。

（作者系广东省汕头市聿怀中学高级教师）

责任编辑：祝元志