由外至內：旨在孕育信息科技核心素養的提問設計

周旭初

摘要：本文通過分析問題與核心素養的關系，提煉培育核心素養的問題特征，探索孕育核心素養的提問策略，并從真情境誘導問題發現、多層次分析拆解問題、多維度思考突破問題這三個角度，基于課堂教學實例進行了探討，構建了一條由外至內、由問題指向核心素養的教學路徑。

關鍵詞：信息科技；核心素養；提問設計；教學策略

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：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，問題的設計是繞不過去的一個“彎”。教師通過提問激起學生解決問題的興趣，引導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學生自己提出問題……這一切都是培養信息科技核心素養的切入口。簡言之，通過外顯化的問題解決，助力學生掌握技術、構建概念、內化能力，發展學科核心素養。

問題與核心素養的關系

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，審視解決問題的結果，這一切都可以帶動信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四大學科核心素養的發展。

在信息科技教學中，問題解決的結果常以數字化作品、小微程序、智造實物、算法設計方案等形式出現，但這些“可見的結果”絕不是學習的“終點”，也不是問題解決的“完解”，而是“學習的新起點”。通過評價和反思，學生很快就會發現新問題，產生優化與改進的需求，這一過程中的“實踐—反思—再實踐”的迭代行動便是核心素養孕育的極佳場域。

孕育核心素養的問題特征

1.問題驅動性

問題應具有驅動性，以激起求知欲，調動學生的積極思考為目的。驅動性問題的本質是融入情境的學科思維之問，它能激發學生的學習主動性，促使他們更積極地參與到學習活動中，在解決問題的過程中構建新概念、聯結舊概念，提升解決各種問題的能力，以達到學以致用的目的。

驅動性問題是在一定情境下引發真實需求，在此基礎上提出真實問題，以驅動學習活動的展開。整體設計可以由一個大驅動性問題加若干個小驅動性問題來完成，大驅動性問題驅動整個項目，小驅動性問題聚焦于一個或若干學科概念。

例如，在“慶六一”班隊活動中，為了營造氛圍，活動需要一個“互動性抽獎程序”。因此，筆者提出一個大問題—如何用積木化編程工具實現互動性抽獎程序，以驅動整個項目的展開。為實現這個問題，可以生成一系列小問題，如抽獎程序有哪些角色、輔以什么事件、對應什么樣的動作等，這些問題鏈就是一個個小驅動，驅動著項目的進展與具體的學科概念的落地。

2.層次進階性

提問設計應具有層次進階性。可以對有難度的問題進行分解，將其設計成問題鏈。遵循由易到難、由簡至繁、由淺入深、由表及里的原則，讓問題有層次、有梯度、有趣味。問題的層次進階性的價值在于依托學生深度參與的情感驅動，追求深度思考的思維境界，從而提升學生用學科思維解決問題的關鍵能力。

這里的進階有三層含義：一是功能的進階（隨機抽獎、按比重抽獎、更友好地抽獎交互，從1.0版升級到3.0版）；二是學科概念的進階（從簡單隨機到高級隨機算法，從隨機函數、順序結構、循環結構、分支結構到列表應用）；三是實踐的進階[從具體（項目需求）到抽象（數據算法）再到具體（程序實現）]。

3.素養導向性

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》強化了課程的育人導向。教師的提問或引導學生提出的問題應遵循素養的導向性，根據具體的課程內容，把核心素養的內涵融入教學目標，合理設計指向不同維度核心素養的“真問題”與“好問題”。

孕育核心素養的課堂教學提問

在教學實踐中，筆者以“互動性抽獎程序”項目為例，讓學生完整地經歷界定問題、分析抽象、模式識別、算法設計、編程實現、遷移應用等全過程（如圖1），在反復迭代的項目實踐過程中提升信息科技核心素養。

1.真情境誘導問題發現，引發問題意識

問題往往是在真實情境中產生的。筆者通過創設情境引導學生發現問題、提出問題、分析問題并提取問題關鍵信息。

項目案例1：如何實現隨機抽獎（1.0版）？

項目情境：大屏幕播放慶“六一”的歡樂場景，隨后出現抽獎程序開發召集令，激發學生項目實踐的內在動機。

驅動性問題：“設計幾個角色？”“讓哪一個角色轉動？”“如何設計抽獎規則？”學生根據生活經驗確定轉盤和指針兩個角色，以實現指針轉動。設定抽獎規則為：讓指針不斷地轉動，當觸發停止時，指針所指向的獎項即為抽獎者所獲得的獎。

學生在調試中發現問題：①指針并沒有繞轉盤中心點轉動；②當用“旋轉15度”的運動指令時，指針瞬間停止而不是想象中“有動感”。學生通過探究發現，可以把指針起點設為中心點并放在轉盤中心，借助循環重復執行合成指針轉動的動畫效果，直到按下空格鍵，如圖2所示。

項目案例2：如何實現指針不隨機指向“縫隙”（1.0進階版）？

驅動性問題：“作為抽獎程序設計者，你發現指針有時會指向獎項之間的‘縫隙，如何避免這種‘隨機的盲目呢？”教師引導學生討論：“如果是一等獎，應指向哪個范圍？”學生發現：指針面向（0～90度）對應一等獎方向，但為避免指向“獎項縫隙”，10～80度更符合抽獎時的實際需求，因為這個范圍能讓用戶看清楚指針究竟落在哪個獎項區。

引申新問題：“在各獎項的指針隨機范圍確定的基礎上，如何實現整個程序的隨機抽獎？”教師引導學生分析：把四個獎項抽象為數字1、2、3、4，引入變量“獎項”，獎項取1～4之間的隨機數，如果獎項等于1就讓指針面向一等獎的方向（即取10～80度隨機數），如果獎項等于2就指向二等獎方向（取100～170度隨機數），以此類推。如圖3所示采用了便于理解的非嵌套的分支結構，在實際教學中，筆者也鼓勵學生探索更復雜的分支嵌套結構。

教師通過創設問題情境，設計提問引導學生發現問題、提出問題，激起探索興趣，激發探究欲望，產生尋找解決問題的“計算方案”的需求，初步培養了學生問題提出及解決問題的意識。

2.多層次分析拆解問題，培養計算思維

將已經實現了的程序與真實的現實需求進行“對質”，引發新問題，從而孕育計算思維的新實踐。

項目案例3：如何實現按比重抽獎（2.0版）？

驅動性問題：“隨機抽獎抽到各獎項的概率是一樣的，現實生活中的抽獎也是這樣的嗎？”學生給出回答—“現實生活中抽中一等獎的概率比較小”，并思考：“怎么樣讓中一等獎的概率變小？即怎樣實現按比重抽獎？”

給出假設：設定各獎項的中獎概率分別是1/10、1/10、3/10、5/10。

方案一：修改1.0版本的盤面布局，把一等獎的盤面扇形縮小，不中獎的盤面扇形增大。這樣，中一等獎概率由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，如何實現按比重抽獎？”

方案二：修改1.0進階版，用1和10之間的隨機數。把隨機數的區間分成4份，按1∶1∶3∶5的比重劃分。若獎項變量為1就是一等獎，若為2則是二等獎，若是3、4、5則為三等獎，若是6、7、8、9、10則對應“謝謝參與”，如圖5所示。

方案三：修改1.0進階版，用列表存儲。把一等獎、二等獎、三等獎和“謝謝參考”抽象成的數字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”，整個列表中有5個4，表示抽中的概率為50%，如下頁圖6所示。

項目案例4：如何實現抽中后不再重復抽取（2.0進階版）？

當按比重抽獎程序完成后，教師引導學生直面現實：“若一等獎只準備一個禮物，如何做到只抽一次的功能？即通過編程實現某獎項被抽取后不會再出現該獎項。”

經過討論，學生提出兩種思路：一種是通過變量計數的方式，對這個獎項被抽取情況進行動態更新，當某個獎項的計數為0時，就提示該獎項已被抽完；另一種思路是動態刪除列表元素，即抽中某獎后，即刻刪除該獎項對應的數字列表元素。

通過層次進階性的提問設計和項目實踐，把復雜問題拆解為小問題，通過分析問題、討論方案、理清思路、設計算法、編程調試，最終實現問題的解決。學生在看得見的“項目生長”中，實現了學科核心素養的自然生長。

3.多維度思考突破問題，孕育核心素養

多維思考指的是從多角度考慮問題，圍繞目標換個角度看問題可以打開思路，有時會有意想不到的收獲，甚至可以創造性地解決問題。

項目案例5：放飛想象，如何實現更友好的抽獎交互（3.0版）？

驅動性問題：“如果你是抽獎程序的主持人或使用者，你覺得抽獎程序還有什么需要改進的地方？”

學生討論：抽獎是為了增強歡慶氣氛，建議“謝謝參與”改為“鼓勵獎”；獎品樣圖可以直接放在盤面上以增加吸引力；應用語音提示，如當抽中一等獎項時，會播報“恭喜你，抽到了一等獎”；增強視覺動感，當抽中獎時可切換酷炫舞臺，增設祝賀的角色動畫；遠程抽獎，用藍牙或WI-FI遠程交互等。

總之，程序開發是“原生”的核心素養孕育場，執行調試和樸素算法的不完美體現，激發學生為實現程序誕生與升級而不斷探索。一個“抽獎程序”項目，通過教師提問設計的“有意為之”，構造成項目版本的迭代和計算思維實踐的進階深化，學生經歷“發現問題—解決問題—再發現新問題”的“做中學”和“創中學”的過程，計算思維被項目中蘊含的問題激發，帶動著信息意識、數字化學習與創新乃至信息社會責任的全面提升。隨著項目的進展、情境的延續和問題的解決，學科核心素養由外至內潛移默化地得到培養。

參考文獻：

費海明.計算歸簡 分合衍變——計算思維內涵探析與教學創意[J].中國信息技術教育，2020（20）：85-88.