高中信息技术“数据与计算”模块的教学评测设计

    王戈

    

    教学评测的有效实施对高中信息技术课程的顺利推进起着至关重要的作用。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称《课标》）不仅仅阐述了课程性质和理念，阐明了学科核心素养、课程结构、课程内容，也非常明确地提出了课程目标、学业要求、学业质量水平、核心素养水平的划分。2017年版课程标准既是教学的依据，也是学业评价的依据。

    评测依据

    必修模块“数据与计算”的核心是数据及针对数据的处理计算，分为数据与信息、数据处理与应用、算法与程序实现三个单元。《课标》从内容、学科大概念、学业要求、学业质量水平、学科核心素养等方面为教学评测的实施提供了依据。

    1.内容要求

    根据《课标》的要求，现在的测评不仅仅要考查基本知识和基本技能，更要考察学科核心素养，但素养的考察，必须基于相关的情境，必须基于学生已具备的系统的、结构化的学科知识和技能，才能进行。

    本模块的教学内容包括了解数据在信息社会中的重要价值、分析数据与信息的关系、强调数据处理的基本方法与技能、掌握算法与程序设计的基本方法、运用数字化工具解决生活与学习中的问题、认识人工智能的重要作用等，具体可以参阅《课标》本模块中“内容要求”的8项。

    2.学科大概念

    从必修1的教学内容和学业要求可以看出，本模块主要体现的学科大概念为数据和算法。围绕数据，闡明了数据、信息、知识的关系，通过实例，选用恰当数字化工具，体验数据的采集（包括数字化）、鉴别、处理运算、可视化表达，分析价值等过程，认识到数据对于生活的重要性。围绕算法，明确算法概念，表达简单算法，并通过实例，体验界定问题、抽象特征，建立模块，实现算法，设计方案，并用具体的技术（程序设计及系统硬件）实现自动化、系统化解决的过程，形成学科思想和方法并可迁移。

    3.学业要求

    学业要求是模块测评的依据，通常用于教师确定本模块的学习目标，以及进行单元、模块等的阶段性测评。

    《课标》中对本模块的学业要求进行了非常清晰的描述，并与学科核心素养进行了对应，详见《课标》中本模块学业要求。

    4.学业质量水平

    高中学业质量水平是根据问题情况的复杂程度、相关知识和技能的结构化程序、思维方式、探究模式或价值观念的综合程度进行划分的，每一级水平主要表现为学生整合信息技术学科核心素养，在不同复杂程度的情境中运用各种重要概念、思维、方法和观念解决问题的能力。本模块作为必修内容，通常适用于其中的水平二，即高中毕业生在本学科应达到的合格要求。

    5.学科核心素养

    学科核心素养是进行测评的主要目标，依据不同的情境、学科内容学业质量水平、问题导向等，可以考察学科核心素养中的不同水平中的不同分项。学科核心素养水平可以从信息意识、计算思维、数字化学习与创新水平几个侧面分别得到体现。在测评过程中，基于学科核心素养的问题情境，可以多个小题针对一个学科核心素养水平测试，也可以一个问题情境，考察多个学科核心素养水平。

    测评要点

    从《课标》要求及测评依据可以看出，测评从传统的双基考查，转变到了对学生学科核心素养的考察，对学生是否掌握了系统性的学科知识和技能，并通过用学科思想和方法来解决实际问题进行考察。在评测中，要关注育人功能，体现立德树人;关注主干知识，体现学科基础;关注问题解决过程，体现学科能力;关注思维品质，体现学科方法和思想，对教学形成正向引导。

    基于核心素养的测评，要测评学生在课程学习中所获得的知识、技能，以及所养成的情感态度与价值观等多方面的综合素养。在命题时，要根据内容要求和学业质量水平，建构复杂度相当的情境，通过学生在解决复杂的现实问题过程中表现出来的综合品质或能力，判断学生是否达到应达的学科核心素养水平。

    在进行必修1模块测评时，应依据学业质量水平，参考本模块学业要求，形成学科核心素养水平测评要点。

    测评设计

    1.测评方式

    北京市朝阳区信息技术学科的总结性测评采用“笔试+实际操作”的测评方式，目前正在探索在线测试模式。

    笔试的优势在于安全、易行、公平。全体学生不受测试环境条件的制约，可以同一时间进行考试，减少了考试漏题的风险;学生使用纸笔可以很方便地表达自己的思考过程，没有技术限制。但笔试的弊端也非常突出，不能体现信息技术学科的特点，学生无法进行实操调试，无法使用多媒体的表达手段;题目的情境表达等只能是文字图形，比较复杂的情境，需要较大的文字量。

    实操和在线考试可以较好地体现信息技术的学科特点，能为学生提供与教学环境近似的真实技术环境，便于更好地展示真实问题及其解决过程，对于学科核心素养的测评非常有利。但在实施过程中，仍然存在一些弊端：其一是公平问题。受条件所限，不可能全体学生同时考试，公平性会受质疑。虽然在同场考试中可以采用很多预防抄袭的措施，如题干不变改变选项位置、题目顺序，但不同场次之间的漏题问题，只能依靠具有足量试题的题库，而试题之间的等值问题，需要大量的前期调研、命题、预测、统计分析和评估，人力、财力、时间投入巨大，在现有条件下很难解决。其二是数据安全问题。在线考试因为涉及的环节比较多，出现问题的概率也相对较大。高中终结性学业水平考试是一个相对高利害的教学测评，要做到万无一失，需要很多技术保障（如分层备份等），投入依然巨大。

    2.测评思路

    （1）知识和技能的测评要达到高阶思维水平

    虽然基于学科核心素养的测评不强调具体的知识技能，但学生必须在具有充分和系统的知识技能的基础上，才能去解决问题。以往的知识和技能测评，学生通过死记硬背就可以得分，所考查的思维水平偏低。在新的测评标准中，要改变测评知识和技能的方式，从理解、运用、分析的认知维度去考查，在情境中去考查。

    例如，对数据、信息、知识的概念及关系的考查，可以在学生理解概念、运用分析的层次上命题。

    小明知道一组数字：340823199710227523，经过分析，他明白这是一个身份证号，通过查询相关身份证的资料，他知道这个身份证代表的含义是：出生地是安徽省安庆市枞阳县，出生年月日是1997年10月22日，是本地本日的第75个孩子，女性，效验码是3。小明知道了身份证中各位数字的含义，能够通过查询各位数字含义，确认一个人的身份证号是否正确。

    在上面的描述中，什么是数据？什么是信息？什么是知识？请用自己的语言描述三者间的关系。

    （2）学业测评要关注育人功能

    立德树人应该贯穿教育的全过程，在测评过程中也要关注其育人功能，在润物无声中进行信息社会责任的教育。

    例如：

    赵宇的爸爸收到好朋友发来的一条短信：“我在外地抽奖中了大奖，需要一笔手续费，手头不便，您帮我垫付一下，账号**********，回来再还您，活动方的公证电话是********。

    赵宇的爸爸首先给朋友回了一条短信询问，得到了肯定的答复;他又给短信中提供的号码打了电话，对方也肯定了这个消息;他想了想还是不放心，于是拨打朋友的电话，却没有人接;他接着拨打114查询短信中提供的“公证”电话，发现根本没有相关记录;最后，赵宇的爸爸向公安部门咨询，发现这是一个骗局：骗子先偷来手机，然后根据手機中记录的电话号码诈骗机主的朋友。

    赵宇的爸爸分别用多种方法鉴别这条信息，你认为哪些鉴别的方法是合理的？哪些方法不妥？为什么？你是否会把这个例子讲给自己的亲朋好友听？请写出原因。

    本题通过实例，考查学生判断数据来源准确性的能力和方法，同时通过询问学生是否会分享给他人，也间接对学生的信息分享意识和信息社会责任进行了评测。

    （3）测试要考核学生的思维过程

    只看结果有时很难判断学生的学科核心素养水平，通过结果反推其解决过程，不免会有失偏颇，在进行题目设计时，关注学生的思维过程，让其思维过程外显，对测评结果的准确性很有帮助。

    例如：

    BMI指数是国际上常用的衡量人体胖瘦程度的一个标准。其计算公式为：BMI=体重（公斤）÷身高（米）2。如一位男同学的体重是70公斤，身高是1.75米，他的BMI值为：70÷（1.752）=22.86。

    请你编写程序：输入高一一班25位男生的身高、体重值，统计输出本班学生“正常”“低体重”“超重”或“肥胖”级别的人数，如输出本班正常体重a人，低体重b人，超重c人，肥胖d人。（其中的a、b、c、d应是实际的统计人数，此处只是替代）

    提示：用变量BMI表示体重指数值，结合下表所示的高一学生体重指数评分表，实现对本班男生体重指数等级的评定，即根据输入每人的身高和体重值，得到对应的等级——“正常”“低体重”“超重”或“肥胖”，并分别统计，身高和体重均允许输入小数。

    请用自然语言、伪代码或流程图、思维导图等方式，进行你的算法描述，详细描述你的程序设计思路。

    请用Python语言编写程序，注意缩进。

    此题学生可以用自己擅长的方式，绘制描述自己解决问题的过程;把学生解决问题的思路外显，能帮助教师对其进行判断。

    （4）题目基于真实情境且具有一定复杂度

    从本区学生实践看，学生的生活面比较窄，情境的构建既要选取学生熟悉的真实案例，又要符合学习内容、学业质量水平，且具有一定的复杂度或劣构性。

    例如：

    “小明和三位同学中午想去聚餐，他习惯性地打开了某美食App，看到了如下信息。

    某火锅店，其价目表如下：

    锅底：菌汤鸳鸯锅（58元）、三鲜汤锅（38元）、三鲜鸳鸯锅（58元）、山珍菌汤（38元）。

    荤菜1（每份30元）：黄门嫩牛肉、梅林午餐肉、绿色毛、鲜牛黄喉。

    荤菜2：黄门三宝（66元）、手切鲜羊肉（30元）、老肉片（30元）、撒尿牛肉丸（30元）。

    菌类及豆制品（每份16元）：金针菇、香菇、平菇、油豆皮、鲜豆皮、白（冻）豆腐、宽粉皮、重庆苕粉。

    素菜（每份12元）：圆生菜、土豆片、红薯片、大白菜、菠菜、黄豆芽、青笋条、海带、白萝卜、菜花。

    主食：米饭（2元）、烧饼（3元）、面条（8元）。

    小料每份9元。餐巾纸、餐具免费，可点半份菜。

    优惠：

    ①代金券两种（除锅底、小料、酒水外全店通用）。

    全天可用：85代100元券。

    午餐可用：58代100元券。

    ②2人超值午餐套餐（118元），其中锅底4选1、荤菜1中4选2、豆制品6选2、素菜10选2、主食3选1（其中面条1份，米饭和烧饼2份）、小料2份。（注意菜品不可重复选）

    ③4人午餐超值套餐（218元），其中锅底4选1、荤菜2中4选2、菌类3选1、豆制品6选2、素菜10选3、主食3选1（其中面条1份，米饭和烧饼4份）、小料4份。（注意所有菜品不可重复选）

    小明和三位同学去此店用餐，因小林、小华不吃辣，但小明、小兰嗜辣，选用了菌汤鸳鸯锅，并且几位同学都爱吃黄门三宝和面条，同学们认为营养要均衡，每个品种要2个菜。同学们采用AA制，每人出50元并约定不超预算。

    A.请问如何根据火锅店规则，完成用餐计划且费用最少？请简单写下你的思考过程，并选择合适的数据处理工具进行处理，展示处理结果。是否可以达成用餐计划？最终费用是多少？

    B.如果你是商家，在上面的条件中，再加一些什么条件，就可以补上“漏洞”，取得更好的经济效益？

    上题来源于真实生活，并且限制条件相对复杂。学生可以通过对比分析，明确限制条件，并选择合适的工具进行数据处理。教师通过学生的思路方向、处理数据的能力，可以看出学生的计算思维水平及数字化学习和创新水平。