經歷問題解決過程，提升學生核心素養
——以“在線學習與視力健康——數據大揭秘”為例

◎ 顧 文

2022 年4 月，教育部發布了《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《2022 版課標》）?！?022 版課標》強調素養導向，在育人目標上，注重培育學生終身發展的能力和適應社會發展所需要的核心素養；在學習方式上，強調知行合一，倡導做中學、用中學、創中學，開展跨學科實踐，經歷發現問題、解決問題、建構知識、運用知識的過程，讓認識基于實踐、通過實踐得到提升。［1］筆者認為，此次《2022 版課標》體現“科”與“技”并重，學生學習的不僅僅是技能與操作，更是背后的原理、思維與創新。因此教師更應注重提升學生數字素養，強化多學科協同育人，引導學生了解信息科技對人類社會的貢獻與挑戰，提升學生知識遷移能力，促進核心素養提升。

問題是思維的引擎，是引發學生認知沖突、聯結既有認知結構與新知識的“節點”，問題解決為學生的探究與創新提供更好的契機，是能力提升的關鍵，也是素養發展的重要抓手。用信息技術賦能問題解決，可以優化教與學的過程，為學生提供更好的探索與實踐的環境。［2］因此，以問題為導向的項目活動能夠鼓勵學生在不同的問題情境中，通過“發現問題—分析問題—解決問題—評估反思”四個環節，運用計算思維形成解決問題的方案，并在深度經歷解決問題的過程中提升數字素養。

一、主動發現問題，推動學習生成

（一）問題的真實性

陶行知先生說過：“創造始于問題，有了問題才會思考。有了思考，才有解決問題的方法，才有找到獨立思路的可能?！钡窃谠O計問題時，往往會出現這樣的情況：問題來自于教師的設計，學生只是根據教師提出的問題做出思考，關注了問題的解決，而忽視了問題產生的主動性。對于為何提出這個問題，學生本身并不知其所以然。因此，在解答問題的過程中，缺少對問題解決的整體思考，到最后學生完成了任務，卻并未真正學會解決問題的方法。

基于此，筆者選擇切合學生認知水平，在真實情境下開展“在線學習與視力健康”的項目活動。本屆三年級學生經歷了多次線上教學，對于在線學習方式并不陌生，但是學生對在線學習及在線生活對健康所帶來的影響，并未作出深入思考。為驗證在線學習對視力健康影響的可能因素，前期學生已經收集了相關的數據，因此本節課“數據大揭秘”作為“在線學習與視力健康”的第四課時，學生需要通過分析數據來驗證結論，但如何從一系列問卷調查數據中提取所需的信息來驗證猜想？如何借助圖表對比來分析數據？學生在看到問卷數據后自主發現并主動提出了這些想要解決的真問題。

（二）問題的趣味性

在項目活動設計時，教師要以“問題導學”模式進行整體思考，循序漸進，以教學問題序列的設計指向課堂教學目標的達成。讓學生在真實的生活情境中思考、發現、探索、聯想，引發學生解決問題的興趣和意愿，幫助學生進行知識的建構，促進知識的遷移，培養解決實際問題的能力。此外生動有趣的問題能夠激發學生內在的學習動力，促使學生主動探究的欲望。因此，教師應抓住學生所具有的好動、好奇、好問等特點，通過趣味性的情境創設，生成學生感興趣的問題，從而調動學生的積極性、主動性和創造性。

因此，在項目活動“在線學習與視力健康”中，首先讓學生觀察問卷調查的結果，并嘗試說一說從這些數據中能夠得到什么結論，以此激發學生的好奇心，提升學生的探究欲。學生為了能夠更清晰地讀懂數據，會自主探究其相關的知識。在此過程中，教師要從知識的“傳遞者”轉向問題解決的“助學者”，以問題為導向，通過創設生動有趣、貼合學生實際的情境，尤其從熟悉的場景入手，探究其內涵的原理，由表入里、由淺入深，激發學生探究欲，驅動著學生的好奇心一步步往前走。學生只有在自身實踐中自主發現問題，解決問題，才會對所學內容留下深刻的印象，這樣的學習才具有真正的意義。

二、深入分析問題，引發敏銳思考

（一）問題鏈

在發現問題后就要嘗試分析問題，問題解決的過程中蘊含著許多問題解決的策略。而問題鏈從不同的維度可以有不同的分類，但在教學實踐中，往往不是一種類型問題鏈的簡單運用，而是多種類型問題鏈的綜合運用。［3］因此教師要引導學生采用不同的方式分析問題，通過把握問題設計的層次性，巧鋪階梯，從而剝離不必要的細節來處理復雜問題，再利用更簡單易懂的抽象與概括一般的方法去表述問題，最終形成對應的解決方案。

（二）問題鏈的設計

在“數據大揭秘”發現問題環節中，學生通過瀏覽數據，初步感知采集到的數據情況，隨后學生將在教師的引導下嘗試分析問題。比如出示這一組問卷數據（見圖1），提問學生：你能從“在線學習期間，你每天使用電子設備的時間是多少”這道題的選項中找出哪些選項是視力下降的同學的選擇，哪些選項是視力不變的同學的選擇嗎？很顯然是不能的。因此，學生能夠初步梳理清后續需要解決的問題分別是：①在可能影響視力因素的選項中找出視力不變及視力下降的數據；②分析數據驗證結論。

圖1

根據項目活動的解決步驟分解問題，形成環環相扣，分步推進的實施策略，這樣，在上一個問題解決后，有遞進關系的下一個問題便會驅動學生開展自主學習，直到解決所有的問題。如此通過以核心問題為中心（通過分析數據，驗證在線學習對視力健康影響的可能因素），預設整節課主干問題（在可能影響視力因素的選項中找出視力不變及視力下降的數據→分析數據驗證結論），形成一系列環環相扣，層層遞進，不斷深入的問題鏈引發學生深度思考，激發學生在解決問題的過程中自主生成問題。

三、嘗試解決問題，形成獨特見解

（一）搭建學習支架

經歷分析問題后，學生已經初步形成了解決問題的策略，隨后學生需要綜合運用各種知識與技能解決問題，這就有了進一步學習的需求。在這個階段，教師要搭建自主學習、合作探究的平臺促進學生互幫互助、取長補短，進一步理解相關知識與技能，同時關注學生如何真正運用所學知識解決生活實際問題，強調知識點的理解與應用，重視知識點之間的聯結及運用。

在本環節中為了驗證對可能影響視力因素的猜想，學生會根據需求對數據進行交叉分析形成所需的圖表（簇狀柱形圖）。其中，圖表是借助問卷星的統計分析功能自動生成，簡化了學生的操作，轉而將重心放置于問題的解決中。隨著學生認知水平的逐步提升，可在高年級中學習如何繪制圖表。在交叉分析的過程中會呈現兩種情況（見圖2），為什么會出現不同的兩種情況？為什么選擇這一種而不是另一種？這些在課堂中生成的問題使學生對呈現出的圖表有更深入的思考，也為有個別差異的學生提供了一定的學習支架。此時教師需引導學生從需求出發，通過觀察對比選擇合適的方法形成所需的圖表，在這過程中，不僅解決了學生課堂生成的兩個問題，同時也初步培養他們對數據的敏感度以及數據分析能力，為之后更深層次的處理、分析數據打下基礎。

圖2

完成圖表后學生將4 人一組在線協作完成數據分析，先獨自分析自己板塊的內容，再通過組內討論匯總形成最終結論。在此過程中借助在線文檔體會協作學習打破空間、時間的優勢，同時也在協作的過程中提高了學習效率。此外教師提供了學習單、調查報告等支架幫助學生更好地對比分析圖表所呈現的數據信息，幫助學生形成科學的探究方法、養成探究習慣，助力問題解決向學科思維過渡，為更好地得出結論提供依據。

（二）提供問題支架

根據任務完成的遞進過程，并依據知識鏈從淺入深、層層遞進的關系將問題有序地呈現在學生面前，讓學生在探究問題、解決問題的過程中，掌握知識，形成技能，發展思維。本環節中教師并未過分強調知識的記憶，而是通過問題鏈，調動學生所掌握的知識，以問題串的形式引導學生層層深入，形成并完善解決問題的方案，并在解決問題的過程中培養計算思維，形成問題意識。

四、依托評估反思，促進思維發展

評價應該貫穿于整個學的過程，為學生的學服務，讓學生了解到學習的成效。同時，評價也應該貫穿于教的過程，促進教師改進教學方法，提升課堂效率。而反思解決問題中生成的問題，梳理解決問題的路徑能夠幫助學生形成解決問題的方法和通路，促進學生深入理解知識之間的聯系，激發創新的意識和計算思維。

在本節課中，通過科學合理的評價機制，著重考查學生對知識的內化以及遷移運用的綜合表現，讓教師了解學生的掌握情況并及時作出教學調整。此外，在數據分析過程中，學生逐步發現數據中存在的一些問題，比如樣本量不夠會導致數據分析的結果有異議或調查者本身對數據回答存在偏差等問題都會導致數據結果出現問題，這些通過數據分析發現的問題更能引發學生更深入的思考。

在解決問題之后，評估反思解決問題的過程是對學習過程和學習目標的一個重要且必要的補充。評估反思通過讓學生經歷解決問題的完整過程，有目的、有計劃地培養學生理解問題、分析問題、解決問題及反思的能力，使學生逐步獲得解決問題的一般方法，并通過拓展延伸引導思維上升到更高的臺階，從而加深對同類問題以及解決方法的識別與理解，當學生再次碰到同種或相似結構問題時，更容易產生關聯、觸類旁通，為解決問題的過程畫上完美的句號。

總之，本項目活動創設了一個較復雜的問題情境，師生在分析問題的過程中會衍生出一些待解決的子問題。教師需要幫助學生分析問題理清思路，從而形成最優解決方案，這個過程是解決問題的過程，也是計算思維的培養過程。教師可以以解決問題的步驟為主線，在核心環節上設計關鍵問題，形成問題鏈，沿著問題鏈一步一步引導學生發現問題、分析問題、解決問題、評估反思，最終形成解決問題的一般方法。此外不僅要引導學生從問題到問題，從問題到超越，更要引導學生從問題走向新的問題，這是人類認識世界、征服自然的一個永不停息的過程。所以由此可以延伸的諸如制定在線學習公約（健康篇），或更高層次諸如對在線學習中時間管理、學習技巧等方面提出建議或制訂學習計劃等。

深度學習的理想形態，即真問題、有過程、善評價、高素養，從而找到將知識的學術形態轉化為教育形態的路徑——設計驅動性問題鏈，引導學生經歷知識發現、生命成長的全過程。只有在活動中引導學生探究知識的本質，才能讓學生在自主探究過程中最終內化所學的知識，并轉化為學習能力，讓深度學習真正地發生。［4］因此本項目活動將學生置于這樣的學習情境中去思考問題，引導學生進入深度學習狀態，并在完整經歷整個問題的解決過程中促進核心素養的提升。