基于信息技术核心素养能力矩阵的命题模型构建与实践

摘要：本文从信息技术核心素养学业水平测试及“教-学-评”研究入手，从核心素养水平细目表转向能力矩阵，通过“寻”境、“设”问、“列”据、“呈”形四步，精准定位核心素养、能力水平、内容标准，产生能力矩阵对应的命题模型，根据命题模型在实践过程中不断迭代调整，最终形成可操作的基于能力矩阵的命题结果，进而使学生能力提升及教师成长取得相应成效。

关键词：核心素养；信息技术；能力矩阵；命题模型

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2024）18-0070-04

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）指出“评价方式要有利于学生学习、有利于教学开展，评价内容要从单纯关注知识与技能向关注学生学业成就转变”。从信息技术学业水平质量评测角度可以发现发生了以下转变：①新课标对学业水平检测要求的转变。高中学业水平考试为了检测学生在理解和探究解决问题上的能力，可以设计更开放的评价方式，如设置相当比例的客观题，并适度添加开放性题目的评价与检测。②考查内容从知识素养向能力素养的转变。学业水平合格性考试关注学生知识的获取、技能的应用，以及问题解决的能力，强调理论联系实际。学业水平等级性考试则在考查知识与技能的同时，还强调考查处理综合问题的能力，所以考查内容从考查知识素养转向考查能力素养。

多角度研究，探索模型构建要素

1.依托分析，厘清核心素养水平与学业质量标准的内涵

在教学目标和评价设计中，学科核心素养被具体化为不同维度的核心素养水平；学业质量水平是考查学生是否具备了相关学科核心素养的能力考试层级。学业质量水平可体现学生是否具有知识获取能力、实践操作能力、思维认知能力的关键能力；必备知识囊括了本学科基本事实阐述、基础概念理解、核心技术掌握以及基本原理的深入理解，这些元素可对照新课标中的内容标准。核心素养水平与学业质量水平可形成匹配图，指导能力矩阵的形成。

2.学业质量水平试卷特征分析

学业水平考试在考查的必备知识上也有新的变化：一是更多围绕情境进行命题描述。学生需要运用自己已有经验、知识来理解这个情境，明确情境中的实质问题，考虑可能出现的各种情况，形成具有可行性的算法思想。二是提问形式上减少对识记类知识的直接考查，增加能力和素养中可迁移知识的应用。命题时可将问题分解成几个小题，分别考查学生对问题的理解、对问题中呈现的数据展开评估，形成核心素养不同水平的考查。三是题目的描述明确、数据丰富。学生需要在较短时间内，针对模型较为隐蔽的实际问题能综合分析获取的信息，并采用模块化和系统化方法设计解决问题的方案。笔者认为信息技术学业质量水平的能力矩阵命题模型的要素包含问题的情境、问题的考查方向、题目呈现的依据与数据、问题呈现的形式。通过能力矩阵命题模型进行命题设计，用合适的问题设计搭配情境、丰富的数据，形成相应的考查形式，才能全面考核学生的实践能力和应用能力。

细目表进阶，能力矩阵构建模型

根据对核心素养与学业水平质量的分析，针对不同情境，笔者深入剖析其包含的核心素养以及具体层次表现，并在当前情境中体现学科核心素养的内涵，得到核心素养水平细目表（如上表）。

能力矩阵通常是表格或图表，横轴和纵轴分别表示不同的能力维度或技能要求，每个单元格中填写相应能力水平的评价或描述。通过能力矩阵，可以直观地展示学生在各项能力上的表现。

在核心素养能力矩阵的加持下，教师可以挑选与素养关联的情境，设计合适问题，列举适宜数据资料，以恰当的情境形式呈现，从而产生相应的命题，在整个过程中不断迭代进阶，这就是本文提出的“基于能力矩阵的命题模型”（如图1）。该模型在能力矩阵的加持下，对“寻”境、“设”问、“列”据、“呈”形四步不断迭代。

1.“寻”境，寻找情境素养关联

在使用能力矩阵命题模型时，教师要非常熟悉信息技术学科核心素养内涵，明确学业质量水平能力划分，同时也要用“专家”眼光去寻找生活、生产情境中所能包含的核心素养，并挖掘该情境可能包含的不同的核心素养及能力水平，并将水平落实到具体的内容要求上。

2.“设”问，设计合适能力问题

问题是评价的表现形式，不同形式的问题、不同的“设”问形式，直接影响评价对学生能力考查的范围与深度。教师可依据情境与核心素养的关系，将每一部分可能出现的问题罗列出来，比对水平等级和素养要求，明确考查学生的关键能力。

3.“列”据，选择适宜数据资料

数据资料的构成主要包括两大部分：一是情境信息详尽描绘，这需要教师对情境的各个层面进行精确且全面的叙述，确保所有相关细节均得到充分呈现；二是问题相关数据集萃，要求教师提供充足甚至额外丰富的数据资料，确保在解题时有足够支撑，使分析与推理过程得以深入有力。

4.“呈”形，呈现恰当情境形式

同一个情境若在原始情境上添加一些限制条件，复杂度就会增加。若情境在同一难度上停留，如将同一个情境中的问题用多种方法解决，则在包含度上就有所增加。再围绕情境问题解决，找到关键的特征、变量或指标，梳理不同特征、变量、指标间关系，形成更为复杂的情境，进而向开放的情境发展（如图2）。在命题时教师可按这样的流程进行，根据学生不同的学情、考查的能力等级要求，截取其中合适的部分，最后形成试题。

迭代进阶，命题模型应用分析

1.四步方法，运作命题模型

（1）“寻”境，经历完整问题解决

在生产生活中有着大量的劣构问题，所以教师要根据核心素养能力矩阵，将情境再次糅合，组织成层层递进的情境进阶类型。

例如，生活中的“餐厅排队”情境，教师可以进行如下设计。

初始情境：餐厅排队问题。当餐厅客满时，若还有客人来就餐，服务员通过就餐叫号排队系统进行取号操作。

限制情境：优先排队问题。排队的客人中有预约和未预约之分，预约的客人可以优先就餐。

多元情境：单队列或多队列排队问题。方案1：分成预约一队和未预约一队；方案2：未预约全部排在预约的后面，若客人未提前预约，则排在当前队列的最后，若客人已提前预约，则排在当前队列中提前预约客人的后一个位置。

复杂情境：送检器件排队问题。

开放情境：生活中排队问题。发现生活中队列、链表、数组、栈等数据结构组合解决问题。

（2）“设”问，体会问题解决价值

根据能力矩阵“设”问环节得到的问题，有时是杂乱的，如果想将其用于命题，还需要对问题进行整理与改良。

例如，“排队问题”对应不同的情境，可设置不同的问题任务。

初始情境：当程序运行时，在执行叫号操作后，编号为 （选填：A0/A2/A3）的顾客就餐。

限制情境：①根据程序与运行界面，建立模型，请用描述算法；

②可用数组、链表实现队列，两者存储时有什么区别？

多元情境：①请根据算法将程序补充完整；②同伴互批，实现小组程序思维共享。

复杂情境：优化队列链表的程序段，如何实现“单队列→双队列→多队列”的转变？

开放情境：小组合作，任选队列、链表、数组、栈等数据结构组合解决问题，请设计情境与算法。

（3）“列”据，多元发展高阶思维

在“列”据环节，如果给学生的情境越真实，那么提供给学生的表述内容和数据资料会越复杂。学生能挖掘出表述内容和数据资料中的内涵，是很好地解决问题的关键所在。学生需要自己去寻找已知的条件、不明显的条件、干扰的条件、需要修正的条件等，而这些条件都隐藏在情境的表述内容和数据资料中。例如，“餐厅排队场景”可分别从表述内容和数据内容两方面进行“列”据。“表述内容”可包含“餐厅排队场景”的场景描述、不同方法实现问题解决的注释内容、关键语句的注释、关键变量的命名等；“数据内容”可包含“餐厅排队场景”的程序运行界面图、确定算法的程序段、实际运行的数据内容等。学生先找到必要的特征条件，再对这些条件进行加工处理，思维从简单的认识、列出、观察的低阶思维，向解释、选择、决策、分析、设计、欣赏、比较等高阶思维发展。

（4）“呈”形，全面形成素养水平

根据能力矩阵挑选组合的情境越丰富越复杂，形成的素养的能力可迁移性就越高。在“初始情

境→限制情境→多元情境→复杂情境→开放情境”不断进阶的过程中，学生需要围绕问题解决找到关键特征，明确各个变量及程序结构之间的含义和关系，建立相应的算法模型，在难度上层层递进。学生在此过程中进行自我评价、同伴评价、教师评价，这也是评价核心素养水平的全面形成。

2.能力矩阵的命题模型应用分析

笔者所在课题组根据命题模型开发了多套试题，并在多个层次范围内进行应用，并得到验证。为直观展示命题模型的应用效果，笔者结合下面例题展开分析。

如图3所示，校园中有一款智能取衣柜设备，由工作人员将干净的衣物袋，放入存衣柜中，学生可在指定时间到柜中取得自己的衣物。请回答下列问题：

（1）下列操作方式不能用于存衣柜登录的是 D 。（单选，填字母：A.扫码登录/B.账号密码登录/C.RFID登录/D.刷脸登录）

（2）图3所示，方框中的硬件设备依次为① D ② C 。（选填，填字母：A.IOT模块/B.电子显示屏/C.交换机/D.路由器）

（3）小明编写了该存衣柜的取衣函数quyi（n）和存衣函数fangyi（n）。你觉得这两个函数的算法有什么缺陷？ 答：前面的柜子会被经常用到，而后面的柜子用到的机会较少。

（4）小明对该程序的算法进行改进，若柜子中有衣物，则cab列表元素中存储衣物袋编号，否则存储"k"+下一个空柜的编号，请你帮他在画线处补充合适的代码。

（具体程序代码省略）

本题分别从数据的获取、数据的传输存储、数据的处理方式等方面开发了四个分支问题：问题（1）需要学生知道信息系统与外部世界的连接方式，熟悉信息系统安全防范的常用技术方法；问题（2）需要学生理解计算机网络在信息系统中的作用，了解常见网络设备的功能；问题（3）对情境进行抽象建模、设计算法，但算法效率不高，导致柜子利用率不合理。该问题需要学生通过调动知识储备，理解程序的功能，分析存在的问题；问题（4）由问题（3）引申而来，对问题（3）进行进阶提升，要求学生改进算法，将问题（3）用程序方法解决。四个问题组成活动系统网络，并构成测试情境。

该题中题目提供了真实的系统照片及运行界面图，学生可以将该题的情境与真实的情境“快递柜”等系统结合。如第（1）小题，学生可根据运行界面图，结合自身实践体验，将数据获取时所应用到的知识与该题结合，寻找解决问题的必要条件，去除干扰条件，就能挖掘出数据获取的内涵。

情境的包容度和复杂度集中体现在问题（3）和问题（4）中。在问题（3）与问题（4）过渡过程中，由于学生的知识储备和核心素养能力具有个体差异性，因此其体现出来的学业质量水平也存在差异，这会影响问题（4）中后续题目的作答，也体现了情境创设的进阶性。问题（4）中第一问是第二、三问的“工具”，第三问体现了对问题（3）改进的关键性，这三个问题体现了情境创设的复杂性特征，为学生作答提供了思维场域，增强了情境真实性。

结语

基于能力矩阵的命题模型以学科核心素养为基、学业水平为架、内容能力为质，考量学生知识与技能的应用，在教学中衡量教学目标，在命题中规范考查的广度与深度，从而更有效地全面提升学生信息素养。

参考文献：

中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[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专项课题“核心素养下信息技术学业水平考试命题模型构建与实践”（项目立项编号：2023ETC196）的阶段性研究成果。