◎ 章興偉

《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022 年版）》指出：“創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實問題或項目驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理應(yīng)用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，建構(gòu)知識，提升問題解決能力”， 在教學(xué)活動中“培育學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能”。計算思維是信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，在新課程改革背景下，尤其需要關(guān)注大單元、大問題、大任務(wù)教學(xué)。如何設(shè)計、構(gòu)建單元（主題）教學(xué)活動的問題線，繪制基于問題分解的問題求解線索并通過學(xué)生的探索與實踐解決問題？問題解決以“提出問題—分析問題—解決問題”為教學(xué)活動主線，引導(dǎo)學(xué)生在問題解決的探究、實踐過程中“對問題進行抽象、分解、建模，并通過設(shè)計算法形成解決方案”，逐步形成計算思維和良好的價值觀認同。

一、問題解決的含義理解

在心理學(xué)的范疇，問題解決是指從問題的初始狀態(tài)到達目標狀態(tài)，而采取一系列具有目標指向性的認知操作的過程。它由一定的情境引起，按照一定的目標，應(yīng)用各種認知活動、技能等，經(jīng)過一系列的思維操作，使問題得以解決。在教學(xué)中，問題解決的含義可以概括為在教學(xué)情境中，通過序列化的教學(xué)活動解決序列化的教學(xué)問題，達成教學(xué)目標的過程。

問題解決以問題情境構(gòu)建學(xué)生感興趣的問題，以有效的問題抽象激發(fā)學(xué)生內(nèi)在沖突，使學(xué)生感到這種問題具有某種程度的不確定性、挑戰(zhàn)性，以激起他們的探究欲望。教師將問題分解為更小的具有邏輯聯(lián)系的子問題，并從問題的寬度、廣度、深度上，提供解決問題的多種可能的假設(shè)與解決問題的路徑，擴展學(xué)生的思路，引導(dǎo)學(xué)生思維。同時，教師提供必要的工具、搭建必要的支架，協(xié)助學(xué)生蓄積或構(gòu)建問題解決的模型，豐富學(xué)生實踐體驗，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，依據(jù)問題線索探索，形成解決問題的步驟（算法），引導(dǎo)學(xué)生用實踐去驗證模型，得出必要的結(jié)論，形成解決問題的方案。

問題解決反映學(xué)生的學(xué)習(xí)思維過程。在教學(xué)過程中，問題解決表現(xiàn)為各個教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生的思維活動，如抽象與分解、推理與分析、綜合與歸納、表征與表達、判斷與選擇、反思與遷移等。學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中以問題線索為指引，理解問題并提煉問題的關(guān)鍵要素，通過探索與實踐活動解決問題。

問題解決以驅(qū)動任務(wù)為載體。在信息科技學(xué)科教學(xué)中，常以驅(qū)動任務(wù)推進教學(xué)過程。驅(qū)動任務(wù)以問題解決為旨歸，具有明確的目標指向，即指向某個問題的解決；相應(yīng)的，每個問題以某個任務(wù)為載體，任務(wù)完成即該問題得以解決。在問題解決的路徑中，問題序列構(gòu)成問題線索，任務(wù)序列構(gòu)成任務(wù)線索，一系列具有邏輯關(guān)聯(lián)的問題對應(yīng)一系列具有層次關(guān)系的驅(qū)動任務(wù)。

問題解決指向核心素養(yǎng)培育。問題解決是聯(lián)合國教科文組織發(fā)布的《數(shù)字素養(yǎng)全球框架》7 個數(shù)字素養(yǎng)領(lǐng)域之一。在此框架中，問題解決領(lǐng)域包括解決技術(shù)問題、識別需求和技術(shù)響應(yīng)、創(chuàng)造性使用數(shù)字技術(shù)、識別數(shù)字素養(yǎng)鴻溝、計算思維6 個素養(yǎng)要素，直接或間接指向信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)目標。學(xué)生在對問題的分析、判斷中，樹立正確的價值觀，形成信息意識，踐行信息社會責(zé)任；在問題解決的過程中發(fā)展解決問題的能力與計算思維；在合作的過程中，提高數(shù)字化合作與探究的能力，運用信息技術(shù)探索新知識新技能，發(fā)揚創(chuàng)新精神分析與解決問題。

二、基于問題解決的教學(xué)實踐

從初中信息科技課程的架構(gòu)來看，教學(xué)內(nèi)容包括信息科技基礎(chǔ)知識、常用軟件應(yīng)用，近幾年又面向信息技術(shù)熱點，引入了如圖形化編程、AI、3D 設(shè)計等新內(nèi)容。這些內(nèi)容以單元教學(xué)的形式展開，一般包括若干個基礎(chǔ)活動和一個綜合活動。在上述教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)活動實施中，問題解決與任務(wù)驅(qū)動協(xié)同，引導(dǎo)學(xué)生在情境中抽象問題、在分解中理解問題、在思維碰撞中分析問題、在探究中解決問題。

筆者以初中信息科技數(shù)據(jù)處理單元中設(shè)計的學(xué)習(xí)活動“‘?dāng)?shù)據(jù)表格處理’綜合活動”為例，來闡述基于“問題解決”的信息科技學(xué)科教學(xué)實踐，本課以問題解決進程驅(qū)動學(xué)習(xí)任務(wù)推進，進而培育學(xué)生計算思維。教學(xué)中問題解決的過程如圖1 所示。

（一）導(dǎo)入：問題情境激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)動力

知識問題化，問題情境化。教學(xué)設(shè)計實質(zhì)上就是問題設(shè)計，教學(xué)設(shè)計過程就是問題設(shè)計的過程，教學(xué)過程就是問題解決的過程，一節(jié)好課，就是由一系列具有邏輯聯(lián)系的有效問題串聯(lián)起來的。

問題設(shè)計需要依賴情境，一旦脫離情境，往往顯得比較生硬，不容易引起學(xué)生的共鳴，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。情境的基本作用體現(xiàn)在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的動機，引導(dǎo)學(xué)生思維方向，建立問題認知的起點。信息科技學(xué)科問題設(shè)計的情境創(chuàng)設(shè)，最好來源于學(xué)生親身經(jīng)歷的真實生活或是學(xué)生學(xué)過的知識以及所了解的社會現(xiàn)象等。問題情境可以呈現(xiàn)為一段描述、一個數(shù)字故事、一段多媒體素材……，如在本課中，筆者設(shè)計了丁丁煩惱自述及肥胖的危害視頻，呈現(xiàn)了丁丁因不合理的飲食及運動缺失導(dǎo)致的形象認知與身體機能上的問題，并由此產(chǎn)生的身心煩惱，以此問題情境導(dǎo)入教學(xué)。

問題情境創(chuàng)設(shè)要緊扣問題，貼近任務(wù)。從本質(zhì)上說，問題情境是為問題解決服務(wù)的，它是問題設(shè)計的基礎(chǔ)環(huán)境，能夠讓問題變得更人性、更具吸引力和啟發(fā)性。問題情境的創(chuàng)設(shè)要有明確的目標指向，一般而言，情境要能夠更好地詮釋問題，更容易激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索的動力，更能活躍、引導(dǎo)學(xué)生基于問題的思維。

（二）探究：主線驅(qū)動問題引導(dǎo)學(xué)生思維

驅(qū)動性問題是學(xué)生探究問題的核心，是教學(xué)中問題解決思考的起點與通過探索、實踐從而解決問題的目標指向。它是從情境中抽象出來的問題，學(xué)生通過學(xué)習(xí)探究與實踐，回應(yīng)驅(qū)動性問題。同時驅(qū)動性問題能成為細化問題的線索，形成問題線索，架構(gòu)于信息科技學(xué)習(xí)驅(qū)動任務(wù)線索之上，是指向問題解決的方向指針，能為信息科技學(xué)科教學(xué)提供有意義的目標驅(qū)動。

在預(yù)設(shè)的問題情境下，教師基于對教學(xué)內(nèi)容的把握（教學(xué)內(nèi)容分析）及學(xué)生基礎(chǔ)的認識（學(xué)情分析），運用自己的知識優(yōu)勢、技能優(yōu)勢，在預(yù)設(shè)的任務(wù)中嵌入信息科技學(xué)科知識，預(yù)設(shè)問題，引導(dǎo)學(xué)生理解、思考，構(gòu)建認識問題、分析問題、解決問題的路徑。如在數(shù)據(jù)處理單元中，筆者設(shè)計了“世界預(yù)防肥胖日就快到了，如何幫因為肥胖而煩惱的丁丁設(shè)計一份健康飲食的方案”這一驅(qū)動性問題。以此驅(qū)動性問題為主線，設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)習(xí)過程的問題線索，引導(dǎo)學(xué)生思考“如何獲取數(shù)據(jù)”“如何設(shè)計數(shù)據(jù)表”“如何選取數(shù)據(jù)分析字段”“如何進行數(shù)據(jù)計算”“如何進行數(shù)據(jù)的比較判斷”“如何表達呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果”“如何根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果提出合理化的措施，形成健康飲食方案”等具有邏輯聯(lián)系的分解子問題，并在子問題與子任務(wù)的探究中建立模型，比如建立丁丁體質(zhì)數(shù)據(jù)、運動數(shù)據(jù)、膳食數(shù)據(jù)獲取的模型，計算肥胖指數(shù)的模型等，進而形成由每個子問題串聯(lián)起來的問題解決的步驟，即算法。

（三）實踐：問題與任務(wù)協(xié)同驅(qū)動問題解決

初中信息科技學(xué)科強調(diào)信息技術(shù)的實踐應(yīng)用。學(xué)生在問題的探究中完成操作任務(wù)，在操作任務(wù)的實踐中驗證問題解決的步驟，不斷迭代優(yōu)化，以獲得可靠的問題解決方案。在此過程中學(xué)生學(xué)習(xí)知識、體驗技術(shù)，掌握技能、發(fā)展思維，落實學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。

這一環(huán)節(jié)尤其需要關(guān)注問題與任務(wù)驅(qū)動的協(xié)調(diào)。本課教學(xué)中，用適當(dāng)?shù)膯栴}引導(dǎo)教學(xué)活動，落實計算思維培養(yǎng)，通過問題的抽象、分解，構(gòu)建分析模型，形成基于一個個關(guān)聯(lián)問題的問題解決步驟，最終形成解決問題的方案。比如要反映丁丁的肥胖狀況，就需要獲取丁丁一定時間區(qū)間的身高體重數(shù)據(jù)，并由此計算身體質(zhì)量指數(shù)（BMI），這就需要學(xué)生能利用公式形成BMI 的計算模型；在此基礎(chǔ)上，將不同時間丁丁的BMI 指數(shù)與標準BMI 指數(shù)進行比較，得到相應(yīng)的肥胖狀況的判斷。同樣，通過學(xué)生對丁丁體重變化與飲食結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進行分析，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)據(jù)分析中用數(shù)據(jù)說話，探究飲食結(jié)構(gòu)對身體健康的影響，幫助學(xué)生養(yǎng)成健康飲食的好習(xí)慣。比如以驅(qū)動任務(wù)“閱讀教材，對比不同類型的圖表的主要用途和特點，并舉出生活中的例子說明并完成學(xué)習(xí)單上給定的描述中圖表類型的判斷”與對應(yīng)設(shè)定的問題 “不同圖表類型有哪些主要類型的用途和特點”“有哪些關(guān)鍵詞提示我們選擇正確的圖表類型”的協(xié)同驅(qū)動，落實“認識并選擇正確的圖表類型制作圖表”的教學(xué)目標；并通過“圖表分析任務(wù)”與問題“丁丁的體重什么時候開始超標了”“目前丁丁的肥胖指數(shù)屬于哪個級別”“丁丁的膳食構(gòu)成中熱量最高的是什么類別”“丁丁攝取的食物熱量與他一天的消耗相比，情況是什么樣的”“丁丁整體的膳食結(jié)構(gòu)合理嗎”進行圖表判讀，為丁丁的煩惱找尋原因，在迭代驗證中形成合理的飲食、運動建議方案。

問題的拓展指向?qū)κ纠虒W(xué)內(nèi)容形成的問題解決邏輯步驟的遷移應(yīng)用，教師可以通過提出類似問題，比如如何改善空氣質(zhì)量，讓學(xué)生在課外探究。

三、總結(jié)與反思

教學(xué)過程在某種程度上就是“提出（發(fā)現(xiàn)）問題—思考（分析）問題—解決問題”的過程?；趩栴}解決的教學(xué)活動讓教學(xué)目標導(dǎo)向更加清晰，學(xué)習(xí)任務(wù)更加明確，知識線索更加具體，學(xué)習(xí)路徑更加通達。學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中思維更加活躍，主動參與學(xué)習(xí)的意識與動力更加充沛，對信息技術(shù)的感知與體驗更加深刻，運用信息技術(shù)知識與技能解決真實問題，完成情境任務(wù)的能力得以提高，核心素養(yǎng)得以培育。

筆者認為基于問題解決的信息科技學(xué)科教學(xué)應(yīng)關(guān)注以下三個方面。

（一）關(guān)注問題設(shè)計的有效性

在信息科技學(xué)科教學(xué)過程中，師生之間對話聚焦于問題的提出、剖析、解決。任務(wù)驅(qū)動過程承載一個個問題的突破，因此問題設(shè)計要關(guān)注問題的有效性。要在信息科技學(xué)科教學(xué)中充分發(fā)揮問題鏈的導(dǎo)引作用，教師必須根據(jù)信息科技教學(xué)內(nèi)容、考量學(xué)生的知識技能基礎(chǔ)、貼合學(xué)生的心理特征與認知水平，精心設(shè)計問題。問題既可以是教材（教學(xué)內(nèi)容）的問題化解讀，也可以是知識的拓展延伸，還可以是學(xué)習(xí)與生活中的思辨質(zhì)疑……

有效的問題設(shè)計要緊扣課堂教學(xué)目標，選準問題角度切入，促進教學(xué)目標達成；要抓住問題之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，構(gòu)造問題梯度，設(shè)計層次遞進的問題，幫助學(xué)生鏈接相對凌亂、松散的知識點，構(gòu)建起知識網(wǎng)絡(luò)，完善知識結(jié)構(gòu)體系；要把握持續(xù)學(xué)習(xí)過程中問題的挑戰(zhàn)性，挖掘問題深度，以具有一定復(fù)雜程度的問題引發(fā)學(xué)生的認知沖突，激發(fā)學(xué)生參與問題解決挑戰(zhàn)的內(nèi)在動力；要關(guān)注關(guān)聯(lián)性的問題支架，拓展問題寬度，設(shè)計非線性問題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，解決問題的路徑更加多元、開放；要注意問題的可達性，把握問題難度，設(shè)計難度適當(dāng)?shù)膯栴}，避免問題成為低效問題或者無效問題。

（二）信息科技課程三維度協(xié)同教學(xué)

教學(xué)中問題解決是在信息科技課程教學(xué)的情境任務(wù)的驅(qū)動下，讓問題線索、任務(wù)驅(qū)動與素養(yǎng)培育三個維度協(xié)同，其中，任務(wù)是載體，問題是線索，素養(yǎng)培育是目標。任務(wù)的完成與問題的解決相匹配，任務(wù)與問題的設(shè)計要契合學(xué)生接受程度、認知水平和既有基礎(chǔ)，與教學(xué)內(nèi)容相貼合，尤其是要考慮到教學(xué)內(nèi)容在單元教學(xué)的位置，聚焦單元整體，關(guān)注教學(xué)的前移后續(xù)，讓教學(xué)活動在積極的、開放而又聚焦的品質(zhì)思維活動中展開，學(xué)生在與問題的對話中深度體驗解決問題的過程，獲得素養(yǎng)提升。

（三）問題解決過程要以學(xué)生為中心

教學(xué)中的問題解決強調(diào)學(xué)生在問題引導(dǎo)下的自主探究與合作學(xué)習(xí)，更多地傾向于學(xué)生學(xué)習(xí)過程而不是教師教的過程，讓信息科技課堂回歸以學(xué)習(xí)為中心的形態(tài)。學(xué)生主動探索、實踐，其主體地位得以充分體現(xiàn)。在內(nèi)在動力的驅(qū)使下，學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)，在已知與新知之間解決問題，自主建構(gòu)、擴展知識網(wǎng)絡(luò)以及解決問題的能力。這還體現(xiàn)在學(xué)生的自我設(shè)問，即學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中實時生成的問題上。學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力的增長直觀的作用就是促進了學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，學(xué)生的主體作用得以加強，自主學(xué)習(xí)與伙伴協(xié)作學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變了課堂教學(xué)的形態(tài)與生態(tài)，在問題解決的過程中，學(xué)生的思維寬度、廣度和深度得以發(fā)展，問題思維、發(fā)散思維、焦點思維、創(chuàng)造性思維等思維方式得以拓展，思維能力與思維品質(zhì)得以提升。

在信息科技學(xué)科教學(xué)中，教師基于問題解決開展教學(xué)，以相互關(guān)聯(lián)的問題線索與任務(wù)線索驅(qū)動學(xué)生學(xué)習(xí)進程。教學(xué)活動以學(xué)生為中心，以學(xué)生的學(xué)習(xí)探究、實踐活動為重點，學(xué)生在問題的解決過程中構(gòu)建模型及算法，形成解決問題的步驟、方案，并對方案進行實踐驗證、迭代優(yōu)化，培育學(xué)生計算思維，并通過問題拓展增強學(xué)生解決相似問題的能力。當(dāng)然，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，基于問題解決的信息科技課程教學(xué)還需要不斷實踐，不斷完善，不斷優(yōu)化，改進教學(xué)的行動始終在路上。