问题解决：信息科技课程一体化实施的逻辑主线

》 于 颖

博士，天津大学教授，博士生导师，美国北德克萨斯大学访问学者，全国教育硕士现代教育技术教学大赛执委会委员，中国教育技术协会信息技术教育专委会理事、青工委员、信息科技课程与教学SIG核心成员，主要研究方向为信息技术（信息科技）教育、基础教育数字化。近年来，以第一作者身份在《开放教育研究》《电化教育研究》《中国电化教育》等CSSCI来源期刊上发表学术论文20余篇，多篇被人大复印资料或部级官方平台转载；主持国家级、省部级项目多项，获省地级科研奖励多项，博士学位论文获评吉林省优秀博士論文；参与普通高中信息技术课程标准（“数据管理与分析”模块）修订，担任副主编编写全国普通高中信息技术教科书1册，主编或参编教材多部，指导学生获国家级教学比赛奖励多项。多年来一直致力于一线信息技术（科技）教育教学实践，在全国范围内讲座信息技术教育、基础教育数字化理论与实践话题多场。

》 王卫全

江苏省淮安市教学研究室中小学信息科技教研员，江苏省教育科研先进个人。主持研究江苏省第八期中小学教学研究重点课题“初中信息技术课程教学总结性评价研究”和江苏省“十三五”教育科学规划重点资助课题“区域推进创客教育的实践研究”。在《中国信息技术教育》《中国教育信息化》《江苏教育》等教育期刊上发表论文十余篇，4篇论文被人大复印资料全文转载或索引。指导选手参加江苏省中小学信息技术青年教师教学基本功竞赛，多次获得省一等奖。

信息科技课程的实施是一个系统工程，从新课标、新教材、新设计、新教学到新评价的一体化实施，是从新课标转化到新评价的必然路径，而贯穿其中的逻辑主线是问题解决。

自《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）颁布以来，全国各地基于新课标编写的新教材陆续投入使用，广大一线教师将新教材的内容转化为新设计，将新设计落实到新课堂，并采用新评价方案，评价学科核心素养的达成水平，教师已积累了丰富的实践经验。可见，信息科技课程的实施是一个系统工程，从新课标、新教材、新设计、新教学到新评价的一体化实施，是从新课标转化到新评价的必然路径，而贯穿其中的逻辑主线是问题解决。那么，如何在“五新”背景下实现教学评一体化，让学科核心素养真正落地呢？本期对话，我们邀请了天津大学教育学院于颖教授和江苏省淮安市教学研究室信息科技教研员王卫全老师，共同对此话题展开深入探讨，以期给广大一线教师系统化实施新课程提供参考。

新课标的视角：如何理解学科核心素养

王卫全：于教授您好！新课标的设计具有系统性、关联性，涉及课程性质、课程理念、课程目标、课程内容、学业质量和课程实施等六个方面，贯穿其中的主线是学科核心素养。从双基到三维目标再到学科核心素养，课程目标不断迭代，这意味着课程价值和要求的改变，也是人才培养模式的变化在新课标中的投射。您作为研究新课标的专家，是如何理解学科核心素养的呢？

于颖：王老师好！学科核心素养是新课标的灵魂，是支撑课程内容和教学方法的基础。乔纳斯认为，教育唯一真正的认知目标就是解决问题，在解决问题情境下建构的知识更容易被理解、保留和转化。因此，对于学科核心素养，可以从以下几方面来理解：培养核心素养从发现问题开始、在问题解决中培养核心素养、具备核心素养的学生应能运用信息科技去解决真实世界的问题。

1.学科核心素养是在解决真实世界中的问题时所表现出来的价值观念、必备品格和关键能力。

学科核心素养是可迁移的素养，是在用正确的方法将正确的事情做正确的过程中所表现出来的素养，这些素养是在做事的过程中表现出来的，而做事的过程就是问题解决的过程，因此，学科核心素养的形成条件是持续地做事。例如，数字素养就是在解决与数字设备、资源和工具相关的问题的过程中形成的价值观念（如何看待数字设备）、必备品格（如何规范和安全地使用数字设备）和关键能力（如何高效使用数字设备解决实际问题）。

2.学科核心素养只能在解决问题的过程中形成。

既然学科核心素养的形成条件是持续地做事，也就是说，学科核心素养只能在持续地解决问题的过程中形成，那么，离开了问题解决，学科核心素养则无法形成。在双基时代，可以通过训练获得知识与技能；在三维目标时代，可以通过活动获得知识、思维与情感的生长；而在核心素养时代，则要通过问题解决来提升素养。例如，信息社会与责任素养的形成过程需要学生在运用数字化工具解决信息社会中的问题的过程中发生。

3.计算思维的培养更离不开问题解决。

信息科技学科的核心素养包含信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任四个要素，而计算思维是核心素养的关键要素，蕴含了学科思维，计算思维的培养需要与其他三个素养要素协同进行，唯有基于问题解决才能实现。新课标明确提出“以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识，提升问题解决能力”。由新课标的课程理念可知，计算思维能力的培养要依托真实的问题解决过程，问题解决的过程与计算思维的培养过程是一致的。例如，学生的算法思维不可能凭空生成，需要经历韩信点兵、鸡兔同笼、一笔画、汉诺塔等问题的解决逐步形成。

王卫全：于教授从问题解决的角度理解学科核心素养，给了我深刻启发，让我明白，离开问题解决，学科核心素养无法形成。可见，问题解决贯穿学科核心素养形成的起点、过程与结果。

新教材的视角：如何基于大单元设计内容

王卫全：从新课标到新教材，其中凝聚了众多专家、教研员和一线骨干教师的心血，您作为新教材的核心编写者，亲历了新教材编写的全过程，请您谈谈在新教材编写的过程中是如何体现“问题解决”思想的？

于颖：教材是连接一线教师和新课标的纽带，信息科技课程围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全与人工智能这六条逻辑主线，架构了包括九个模块的内容结构。小学一到六年级的内容模块分别为信息交流与分享、信息隐私与安全、在线学习与生活、数据与编码、身边的算法、过程与控制，初中七到九年级的内容模块分别为互联网应用与创新、物联网实践与探索以及人工智能与智慧社会。

新课标中各内容模块的名称基本上采用大概念及其组合形式命名，相对比较抽象。以问题解决为线索架构模块内容，有利于从整体视角理解课程内容的纵向关联，使单元之间、单元内课时之间建立起学科与完整生活的关联，为学科核心素养的形成提供了学习的路径。

较之以往的教材，素养导向的新教材编写面临相当大的挑战，要寻求学科、生活与学生认知间的内在平衡与统一。既然学科核心素养的形成要在真实问题解决的过程中实现，那么问题解决就成为三者融合的重要抓手。而问题解决的载体通常又表现为可探究的主题或可实践的项目，主题或项目式学习通常需要多个课时，唯有将其放到大单元中，才能让主题或项目学习完整地实施。因此，基于主题或项目开展大单元教学是教材编写的基本思路。

1.新教材的编写倡导以主题式学习或项目化学习为主线，无论采用哪种主线，学习的本质均指向问题解决。

波普尔在科学哲学研究中提出了“全部的生活都是问题解决”的观点。他认为，科学知识的增长永远始于问题，终于问题。从对相关省份义务教育信息科技新教材进行的分析中发现，小学通常采用主题式学习。例如，某省三年级上册围绕“数字学习与生活”大主题，让学生在经历在线学习与生活、用好数字设备、在线信息获取、确认我的数字身份和做时间的主人等主题活动中解决问题；又如，某省七年级上册采用项目化学习，学生需要通过解决“探索数字中国，共话互联网”“探寻中国大运河的璀璨”“传播中国大运河文化”“组建校园网络工程师联盟”“争做网络安全推广员”“制作数字化变革全景图谱”“丝绸之路”等项目问题，建构学科知识，发展与提升核心素养。

2.主题/项目学习的过程就是问题解决的过程。

在教材编写过程中，选择什么样的主题或项目，源于问题解决的需要，两者都要经历发现问题、分析问题和解决问题的过程。例如，某省三年级上册“在线信息获取”单元，源于要解决如何进行在线信息获取这一核心问题，以及与之相关的“信息的来源有哪些”“如何合理地获取在线信息”“如何保存获取的信息”等子问题解决的需要；七年级上册“探寻中国大运河的璀璨”单元项目，指向核心问题“如何探寻、分享中国大运河的璀璨”以及“如何搜寻并遴选中国大运河信息”和“如何管理并分享搜寻到的中国大运河信息”两个探索性驱动性问题的解决。无论教材组织采用主题式结构还是项目化结构，其本质都是希望引导学生在解决主题/项目所蕴含的问题的过程中，建构学科知识（大概念），发展学科思维，形成核心素养。学生知识的习得、能力与思维的发展是在问题解决过程中自然生发的，是源于问题解决需要的内在自觉，不再是被动的知识供给。

3.每一个主题/项目都围绕一个核心（基本）问题及其问题链展开。

仔細分析新教材会发现，义务教育阶段新教材中的每一个单元都围绕一个核心或基本问题及其问题链展开。例如，某省三年级“用好数字设备”单元的核心问题是“如何用好数字设备”，子问题是“身边的数字设备有哪些”“如何规范使用数字设备”“如何按需选用数字设备”等。七年级“互联网中的数据共享——传播中国大运河文化”单元的核心问题是“如何制作和发布有关中国大运河文化的网页作品”，子问题是“选择何种数据表现形式能更好地表达中国大运河文化”“如何组织所收集的资源，并以合理的结构呈现”“如何选择合适的工具制作网页，并分享给他人”。核心问题与问题链共同组成问题系统。

4.问题解决有利于学生建立学科大概念（概念）体系。

建立大概念体系是问题解决产出的重要结果之一。新课程强调大概念，大概念是学科核心素养目标的具体化，它是一组观念、命题或概念，能够以锚点的形式将学科知识深度关联，具有可迁移性。大概念是有层级结构的，除了新课标规定的课程与模块层面的大概念外，还可以进一步将其具体化并分解到单元、课时与课内层面。

以小学四年级“数字化编码”单元为例，它是数据与编码模块的内容单元。根据新课标内容标准，学生需要建立“数字化编码有利于高效处理信息”这一单元大概念，助力学生逐步形成数据与编码模块大概念，帮助学生理解数据编码让信息得以有效利用的意义，并能够根据需要进行数字化编码。单元大概念需要通过课时大概念来支撑，因而本单元设计了四个有内在逻辑顺序的课时大概念群：数字化编码便于计算机识别与管理—数字化编码依托二进制—数字化编码经历必要的编码与解码过程—数据校验保证数据完整性。每一个课时大概念都可以分解，通过学生活动来体悟、理解并建构。因而，在对教材进行单元设计时，可以设计与大概念体系相匹配的驱动问题，促进学生逐步逼近问题背后的真相——思想、原理、方法，加深对知识的本质性理解，形成学科大概念（观念）体系。

王卫全：于教授说得太好了，教材编写的过程就是问题解决的过程，无论是基于主题还是基于项目的内容与活动设计，都将问题解决作为贯穿始终的主线。

新设计的视角：如何基于三重逻辑进行教学设计

王卫全：教学设计理论告诉我们，教学设计的过程也是问题解决的过程，那么应该如何将教学设计的过程转化为问题解决的过程呢？

于颖：如前所述，经由问题解决，以大概念统领的学科逻辑、以真实生活问题解决为线索的生活逻辑与以学习者建构知识、发展思维为特征的学习逻辑得以统合融通。在教学设计层面，我们就需要借助问题解决使三者达成内在的一致性。

1.教学设计的过程也是问题解决的过程。

教学设计是一个系统工程，以问题解决为线，可以很好地实现素养落实的目标。例如，在进行教学目标与内容设计时，依托问题解决构建目标结构：分析课程标准有何要求；学科知识在教材中的位置和地位；有哪些知识点；知识点之间有哪些关联；这些知识点可以转换成哪些学科大概念；为了促进学生建立这些大概念，应设计哪些基本问题；学生将通过解决这些基本问题走向哪里；等等。

2.以问题解决为主线，统整学科逻辑、生活逻辑和学习逻辑，使三重逻辑既有机统一，又内在自洽。

历史上关于课程组织主要有三类价值取向，即学科知识取向、学习者经验取向与社会经验取向。每种取向都有其各自的立场，导致产生不同的课程内容架构。从学科核心素养的培养机制看，信息科技课程承载的绝不可能是单一的学科知识或学习心向或生活经验，需要在三者的融合中寻求平衡，从而建立学科知识、学习者与社会（生活）经验间的内在联系，促进学生学科核心素养的发展与提升。问题解决恰恰可以作为这个抓手，使三重逻辑有机统一。例如，围绕“比比谁的体测成绩进步大”这一问题，学生必然需要与真实生活经验建立联系：小学四年级体测包括哪些项目？如何比较体测成绩？……不仅如此，学生还需要习得数据分析与可视化方法——知道如何获得这些体测数据、选择什么方法分析体测数据并呈现结果，这样，三者就达成了内在的统一。

王卫全：从三维目标到核心素养，这是课程目标的变化，知识与技能、过程与方法以及情感态度与价值观分别指向学会、会学和乐学，正如杨九诠先生所言，三维目标是核心素养的实施路径，有了核心素养，三维目标更需要迭代，即让知识与技能更关注结构化，过程与方法更关注思维进阶，情感态度与价值观更关注生活与审美，这样就分别指向学科逻辑、学习逻辑和生活逻辑。在问题解决的过程中，三重逻辑有机融合，是教学设计的基本思路。例如，我开设的示范课《汉诺塔游戏——我的递归之旅》一课，就是以递归算法大概念的形成为学科逻辑，以让学生经历移动汉诺塔、总结移动规律、建构递归模型、绘制递归流程图和编写递归代码等思维进阶过程为学习逻辑，以汉诺塔游戏的体验与汉诺塔之美的感悟为生活逻辑，将三重逻辑有机融合。

新课堂的视角：如何基于问题驱动教学

王卫全：教学设计是教学实施的蓝图，教学实施的过程也是學生的学科实践过程。新课标强调学生要在做中学、用中学和创中学，这些学习方式的落实都需要问题解决的参与。做中学强调在操作实践中学习，用中学强调在运用原理或技术解决问题中学习，而创中学同样需要在新的问题情境中运用知识与技能进行创新实践。那么，如何基于问题驱动进行学科实践呢？新课标强调，要基于问题或项目驱动开展教学实践，应该说，问题驱动或项目驱动都可以归结为问题驱动，因为项目可以理解为实践性问题。通过实践，我认为从课堂视角看，基于问题驱动教学需要明确以下两点。

1.新课堂要突出学生的学科实践，学科实践的过程也是问题解决的过程。

新课标强调的学科实践，就是要站在学生立场，让学生经历自主、合作、探究的学习过程。信息科技学科的学科实践的非常重要的方式就是原理探索、技术实践与作品制作等，必须在问题解决的过程中实现。

只有经历了完整的问题解决过程，学科实践才能在课堂中生根。我从2013年开始研究问题驱动教学模式，一直认为教学模式就是教学的算法，也是教学的导航系统，因此可以说，教学模式的设计与优化是教学的根本遵循。

2.学生在情境场、问题链、活动串、思维桥和知识树等五要素的引领下，从知识通达素养。

经过多年迭代，我提炼了问题驱动教学的五要素：一是情境场，即回答在什么样的生活情境中学习；二是问题链，即在情境中要解决一个什么样的核心问题和分解后的子问题；三是活动串，即通过哪些活动解决相关问题；四是思维桥，即如何在活动中积累经验，并通过高阶思维让知识概念化；五是知识树，即如何在知识关联中，让知识结构化和网络化。因此，引导学生学习的过程就是带着学生走进情境场，基于问题链，参与活动串，跨过思维桥，形成知识树，成为完整人的过程。例如，在《花朵缤纷》一课中，情境场是欣赏一组服饰图片，营造花朵缤纷的效果；问题链中的核心问题是“如何绘制如动画所呈现的图案”，子问题包括“一片花瓣如何变成五瓣”“如何实现花朵缤纷的效果”和“花朵缤纷的效果如何美化我们的生活”；活动串是“花瓣变花实验—脚本调试—思考应用—课堂总结思维导图”；思维桥包括发散思维、分析思维、类比思维、聚合思维和创新思维；知识树形成则表现为掌握旋转中心、旋转角度、图章、随机函数等控件指令的使用。于教授您对我市推行的问题驱动教学模式有何建议呢？

于颖：王老师建构并推行的问题驱动教学模式我是认同的，在实施过程中我有两点建议。

1.教学需要模式但不能模式化。

我从淮安地区老师的教学设计与实施中发现，一线教师对这种模式的认可度较高，这源于它的可理解、可操作与可复制，大部分教师能领会其精髓，结合自身和内容的实际情况合理选用，但不能大家都套用一个模式，即不能出现千篇一律的情况。此外，信息社会中的问题丰富多彩，信息科技可解决的问题多种多样，千万不要将它们固化或窄化为编程问题或电脑绘画问题等。

2.教学模式需要在实践中不断迭代。

没有一种万能的教学模式，正如美国教学模式研究专家乔伊斯所言，相对而言，针对不同知识点的学习模式应是研究的重点。而问题驱动教学模式中的子问题解决往往需要不同的思路，如在汉诺塔一课中，如何移动汉诺塔偏重于实践学习，建构递归模型侧重于数学推理，而流程图绘制则体现算法设计模式等。只有将解决这些子问题的模式不断优化，问题驱动教学模式才具有无穷的生命力。

王卫全：谢谢于教授的指点，如同汽车导航系统是开车方向的指引，一旦熟悉了路况和车况，导航也不是必需的，同样，教学模式只是教学设计的支架，每一位老师终究都会形成自己的教学主张。

新评价的视角：如何基于问题解决设计评价任务

王卫全：评价是学科核心素养落地的最后一公里，而评价任务的设计是评价实施的关键环节，于教授您认为应如何设计指向问题解决的评价任务呢？

于颖：我认为，评价任务的设计要再现学生学科核心素养的形成过程，也就是解决问题的过程，评价任务只有让学生经历完整的问题解决过程，才能突出素养导向。教师在设计指向问题解决的评价任务时，应注意以下几点。

1.是否具备问题解决能力是学生学科核心素养形成与否的重要标志之一。

如何检测学生的学科核心素养是否形成了呢？自然需要评价的参与，评价即反馈，通过评价才能了解学生的核心素养是否真正形成，那么，什么样的评价才能知道学生的素养达成情况呢？这就需要让学生经历完整的问题解决过程，因此，是否具备问题解决能力是学生学科核心素养形成与否的重要标志之一。例如，要知道学生的计算思维水平，则可以通过让学生解决动画设计问题、决策问题等来了解学生的素养达成情况。

2.基于主题/问题的表现性任务是评价学生核心素养是否有效达成的有力工具。

开放性问题的设计具有情境的复杂性、问题的劣构性、高阶思维的参与性以及解决问题成果的多元性，从而保证评价任务与学科核心素养的适切性。重视开放性问题设计，提供有力的评价证据融入大概念的单元教学设计，重视过程性学习证据，提倡一开始就要明确预期学习结果，并且还要有学习真实发生的证据。在评价设计阶段，应以素养立意，收集能够证明学生实现预期学习目标的表现性证据，包括思考什么样的学业表现可以证明学生理解学科觀念与实现迁移、用什么样的标准来评价学生的表现、有什么样的证据可以检验预期学习效果是否实现等。

学生的素养是在解决问题的过程中表现出来的，可运用GRASPS工具构建表现性任务情境，来考查在问题解决过程中学生的核心素养表现。例如，为了考查学生的数字化学习与创新能力，可设计“制作主题为文明城市创建的宣传海报”表现性任务情境。其中，任务的目标（G）是宣传文明城市；学生的角色（R）是一名文明城市小公民；服务对象（A）是文明城市创建参与者、关注城市发展的人；情境（S）是文明城市评选；产品（P）是宣传海报；成功的标准（S）是海报有创意、吸引人，能体现文明城市创建的方方面面，体现城市独特的魅力等。

另外，要善用思维动词，提供问题解决与评估支架。由于问题解决的主体是学生，给学生提供必要的问题解决支架，如问题支架、案例支架、知识支架、工具支架、思维支架等，能够帮助学生突破问题解决的关键点或瓶颈，逐步逼近问题解决目标的实现。尽管埃里克森曾指出给主题添加一个动词不一定会引发深层次的概念性理解，但如果是在以观念为中心的课程中，效果则截然不同。一般认为，布鲁姆认知目标分类中的前三者指向低阶思维，后三者指向高阶思维。素养教学期望学生能够基于知识走向思维，最终发展高阶思维。因此，教师可以通过使用诸如识别、回忆、解释、举例、分类、总结、执行等指向低阶思维的动词，以及分解、辨别、区分、聚焦、选择、判断、设计、假设、验证等指向高阶思维的动词来表征心智水平，引领学生经历问题解决过程，从低阶思维走向高阶思维。正如斯滕伯格所言，高阶思维活动背后的思维技巧只有一套，即指向学术问题和日常问题的解决。

王卫全：确实如于教授所言，新课程实施最难的环节莫过于评价环节，因为评价的实施需要多方参与、通力协作，而信息科技课程在学校的特殊地位，也让评价实施困难重重。我们淮安地区自2005年开始将信息技术学科列入中考，从明年开始将以考查方式进行，通过课堂表现与作品评价相结合的方式，将过程性评价和终结性评价有机融合，以实现对学生学科核心素养的全面评价。

总之，每一次课程改革都离教育的本质更近一步，尽管信息科技课程的实施是一个长期的过程，但以问题解决为主线，经过四次转化，通过教学评一体化的持续实施，相信本次课程改革的目标一定能够实现。最后，再次感谢于教授参与对话。

于颖：谢谢王老师！期待在信息科技课程实施的过程中有更多的合作，也感谢《中国信息技术教育》杂志给予的交流机会。