加強信息科技實驗教學(xué)發(fā)揮信息科技育人價值

摘 要：實驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，在信息科技課程教學(xué)中，必須重視學(xué)科實踐和實驗教學(xué)。如何在信息科技教學(xué)中將“科”與“技”并重的課程特點真正發(fā)揮出來，對全體信息科技教師都是全新的挑戰(zhàn)，對學(xué)校教學(xué)管理也提出了新課題。文章基于義務(wù)教育信息科技實驗教學(xué)基本目錄，對于信息科技實驗教學(xué)的意義作了深入闡述，對于信息科技實驗教學(xué)的實施提出了切實可行的建議。

關(guān)鍵詞：信息科技；實驗教學(xué)

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

2023年教育部等十八部門頒布了《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，提出要著力在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法，要加強中小學(xué)科學(xué)及相關(guān)學(xué)科（物理、化學(xué)、生物、地理、信息科技/信息技術(shù)、通用技術(shù)等）課程標準及教材修訂完善工作，加強實驗室建設(shè)，強化實驗教學(xué)等要求[1]。此次出臺的《中小學(xué)實驗教學(xué)基本目錄》，正是深入貫徹落實這一文件精神的具體措施。

信息科技是一門“科”與“技”并重的課程，具有基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性等性質(zhì)[2]，課程設(shè)計注重吸納國內(nèi)外信息科技的前沿成果，從信息科技實踐應(yīng)用出發(fā)，提升學(xué)生對基本概念和基本原理的理解。在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科技倫理，提升全體學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能等方面都有獨特的價值。因此，在信息科技課程教學(xué)中，必須重視學(xué)科實踐和實驗教學(xué)。

一、加強信息科技實驗教學(xué)的重要意義

實驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑?！读x務(wù)教育課程方案（2022年版）》明確提出要“突出學(xué)科思想方法和探究方式的學(xué)習(xí)，加強知行合一、學(xué)思結(jié)合，倡導(dǎo)‘做中學(xué)’‘用中學(xué)’‘創(chuàng)中學(xué)’”[3]，對各學(xué)科提出了要強化“實踐意識”，要將實踐育人的作用在各學(xué)科課程實施中放至重要地位。《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“信息科技課標”）中同步提出了“要注重把握數(shù)字化學(xué)習(xí)的特點合理利用數(shù)字化平臺、工具和資源，運用線上實驗、模擬仿真等方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)”[4]，對于實驗教學(xué)給出具體而可行的指導(dǎo)。

（一）加強信息科技實驗教學(xué)可以提升學(xué)生的實踐能力和動手能力

信息科技是一門實踐性較強的課程，學(xué)生只有親自動手去實踐、探索和解決問題，才能真正理解其中的科學(xué)原理，才能學(xué)以致用。通過實驗教學(xué)，學(xué)生可以在實踐中加深對學(xué)科知識的理解和運用，提高在生活和學(xué)習(xí)中應(yīng)用信息科技的技能。

（二）加強信息科技實驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力

信息科技是一個不斷創(chuàng)新的領(lǐng)域，只有培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，才能跟上科技的快速發(fā)展。實驗教學(xué)可以為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)和實踐的機會，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、分析思維和創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，在協(xié)同、合作中還能培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神和溝通能力。

（三）加強信息科技實驗教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力

信息科技領(lǐng)域存在各種復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn)，學(xué)生通過參與實驗教學(xué)活動，能夠培養(yǎng)他們的問題分析和解決能力。針對生活中的真實問題，經(jīng)過收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果和提出解決方案等一系列實驗過程，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和系統(tǒng)思考能力，更能提高他們應(yīng)對復(fù)雜問題的能力。

（四）加強信息科技實驗教學(xué)能體現(xiàn)信息科技課程的育人價值

信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，培養(yǎng)和提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)和技能是信息科技學(xué)科的教學(xué)目標。學(xué)科實踐是核心素養(yǎng)形成的路徑，通過學(xué)科實踐和實驗教學(xué)，能夠引導(dǎo)學(xué)生在使用信息科技解決問題的過程中遵守道德規(guī)范和科技倫理，培育學(xué)生正確的世界觀、人生觀、價值觀。因此，重視信息科技實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和解決問題的能力，對于發(fā)揮信息科技在教育中的育人價值具有重要意義。

二、深入理解信息科技實驗教學(xué)

信息科技實驗是一種重要的科學(xué)實踐活動?！靶畔⒖萍颊n標”在設(shè)計課程內(nèi)容時，圍繞信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四個方面，以數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能為課程邏輯主線，每個學(xué)段都設(shè)計了符合學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律的課程模塊[5]。各個學(xué)段在進行內(nèi)容組織與安排，體現(xiàn)出了循序漸進和螺旋發(fā)展的特征。其中，小學(xué)低年級注重生活體驗；小學(xué)中高年級引導(dǎo)學(xué)生初步學(xué)習(xí)基本概念和基本原理，并體驗其應(yīng)用；初中階段深化原理認識，幫助學(xué)生探索利用信息科技手段解決問題的過程和方法。

按照“信息科技課標”中各模塊內(nèi)容特點，義務(wù)教育信息科技實驗教學(xué)基本目錄（以下簡稱“基本目錄”）在小學(xué)、初中分別提煉了63個和31個實驗活動，這些節(jié)點的設(shè)計，并不意味著義務(wù)教育信息科技課程在小學(xué)就只有63個實驗、初中只有31個實驗，每個節(jié)點實際上是給出了相應(yīng)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)實驗活動，在實際教學(xué)中需要根據(jù)內(nèi)容特點再因地制宜設(shè)計、拓展各類實驗活動，采用適宜的實驗形式開展。義務(wù)教育信息科技基本實驗?zāi)夸浐w了驗證性實驗、探究性實驗、創(chuàng)新應(yīng)用性實驗和虛擬仿真實驗等實驗類型。每種實驗類型都有著不同的目的和特點，可以滿足學(xué)生在信息科技學(xué)科中的不同學(xué)習(xí)需求。

（一）驗證性實驗

驗證性實驗是信息科技最常見的實驗教學(xué)類型之一，其目的是通過實踐驗證或證明特定的現(xiàn)象或理論。在“基本目錄”中，“身邊的算法”“過程與控制”“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”等模塊中，有許多實驗都可以歸入這一類實驗中。如學(xué)生可以通過編程實驗來驗證算法設(shè)計的正確性、驗證程序代碼運行效率、驗證過程與控制系統(tǒng)的設(shè)計方案的可行性、驗證物聯(lián)系統(tǒng)中控制與反饋等。這種實驗教學(xué)方法可以幫助學(xué)生鞏固和應(yīng)用所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和辯證思維能力。

（二）探究性實驗

探究性實驗強調(diào)學(xué)生主動探索和發(fā)現(xiàn)知識的過程。在信息科技教學(xué)中，學(xué)生可以通過自主設(shè)計實驗和進行實踐操作，發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)并進行實驗驗證，以達到對問題的深入理解。在“基本目錄”中，幾乎每個模塊都有大量的探究性實驗。例如，“信息交流與分享”“信息隱私與安全”模塊中，讓學(xué)生在生活場景中探索各類數(shù)字設(shè)備的使用、在網(wǎng)絡(luò)空間中探索各類日常行為規(guī)范等；又如，“數(shù)據(jù)與編碼”模塊中，設(shè)計了探索編碼長度與信息量的關(guān)系、探索自主可控技術(shù)對數(shù)據(jù)安全的影響等實驗。在第四學(xué)段的“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”“物聯(lián)網(wǎng)實驗與探索”中，根據(jù)初中學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，設(shè)計了讓學(xué)生自主探究互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的原理、探究物聯(lián)網(wǎng)的基本原理、探究物聯(lián)系統(tǒng)的安全與自主可控技術(shù)等實驗。探究性實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、解決問題的能力和批判性思維。

（三）創(chuàng)新應(yīng)用性實驗

創(chuàng)新應(yīng)用性實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生創(chuàng)造性解決實際問題的能力。在這類實驗中，學(xué)生通過將所學(xué)知識應(yīng)用于實際場景，并嘗試著進行創(chuàng)新性的改進和應(yīng)用。創(chuàng)新應(yīng)用性實驗一般可以在一個單元、一個階段學(xué)習(xí)結(jié)束后，在學(xué)生有了一定的知識和技能基礎(chǔ)上，組織引導(dǎo)學(xué)生實施。“信息科技課標”中，除了每個學(xué)段設(shè)計了2-3個內(nèi)容模塊，還設(shè)計了一批跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)內(nèi)容，這些內(nèi)容實際上都是學(xué)以致用的，都具有較強的創(chuàng)新性。在“基本目錄”中，為便于學(xué)校和老師實施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，對于“信息科技課標”中的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)作了不同的處理，有一部分跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)在內(nèi)容上作了一定的調(diào)整，將一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)梳理后進行了拆分，有一部分則直接引用了課標要求。例如，第一學(xué)段和第二學(xué)段，將跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)作了微調(diào)，設(shè)計了“數(shù)字設(shè)備體驗”“數(shù)據(jù)編碼探秘”兩個主題，分別設(shè)計4個實驗活動；又如，第四學(xué)段，直接引用了“信息科技課標”中的4個跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，初中學(xué)生已具備一定的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)，在學(xué)習(xí)了第四學(xué)段相關(guān)模塊后，就可以嘗試在實踐、實驗活動中通過在線協(xié)同、小組合作等不同的方式，設(shè)計一個在線數(shù)字氣象站、進行無人機互聯(lián)表演等。創(chuàng)新應(yīng)用性實驗鼓勵學(xué)生獨立思考，注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和實際應(yīng)用能力。

（四）虛擬仿真實驗

虛擬仿真實驗是利用計算機技術(shù)和虛擬環(huán)境來模擬真實實驗的過程和結(jié)果。通過虛擬仿真實驗，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進行實驗操作和觀察，在不受時間和空間限制的情況下，深入理解實驗過程和結(jié)論。虛擬仿真實驗可以降低實驗成本和安全風(fēng)險，提供反復(fù)練習(xí)和實驗條件的多樣性。例如，學(xué)生可以利用虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)。這類實驗需要各地、各學(xué)校根據(jù)實際情況進行合理選擇，尤其是對于一些缺乏實驗器材、師資力量不足的地區(qū)，利用數(shù)字化虛擬實驗環(huán)境，可以解決課程實施中的一些困難。但是，虛擬仿真實驗不能代替真正的動手實驗，因此在實際操作時，要注意不能有了虛擬仿真實驗以后，就不做真實場景下的實驗了，不能過度依賴虛擬仿真實驗。

不同類型的實驗教學(xué)方法在信息科技教學(xué)中都具有重要的作用。驗證性實驗幫助學(xué)生鞏固理論知識和實踐操作能力，探究性實驗培養(yǎng)學(xué)生的探索和批判性思維能力，創(chuàng)新應(yīng)用性實驗激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，虛擬仿真實驗提供多樣性和安全性的實驗環(huán)境。教師可以根據(jù)學(xué)生的不同需求和學(xué)習(xí)目標，靈活選擇和整合這些實驗教學(xué)方法，提高信息科技實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果。

三、信息科技實驗教學(xué)實施建議

如何在信息科技教學(xué)中將“科”與“技”并重的課程特點真正發(fā)揮出來，對全體信息科技教師都是全新的挑戰(zhàn)，對學(xué)校教學(xué)管理也提出了新課題。信息科技實驗教學(xué)基本目錄的頒布，不僅促進了信息科技課程體系的健全與完善，同時給廣大信息科技教師提供了集科學(xué)性與可操作性于一體的有力支持。各地應(yīng)結(jié)合學(xué)校條件和環(huán)境特點，因地制宜，積極創(chuàng)造條件，以確保信息科技實驗教學(xué)基本目錄中的實驗都能順利實施。

（一）合理制定實驗教學(xué)計劃

每個學(xué)年和學(xué)期開始，教師都應(yīng)制定詳細的本學(xué)年、本學(xué)期的實驗教學(xué)計劃，包括實驗內(nèi)容、實驗?zāi)繕?、實驗流程和所需軟硬件資源等。計劃的制定應(yīng)基于當?shù)氐慕虒W(xué)實際，充分考慮學(xué)生的實際水平和興趣，確保實驗教學(xué)貼近學(xué)生的實際需求。

（二）提供必要的實驗設(shè)備和資源

信息科技實驗室是貫徹落實課程標準的重要支撐。為了保證實驗教學(xué)的順利進行，學(xué)校和教育行政部門應(yīng)高度重視信息科技實驗室的建設(shè)，提供必要的實驗設(shè)備和資源，確保學(xué)生有足夠的機會進行實踐操作。盡管我國教育信息化事業(yè)已取得了較大的發(fā)展，廣大中小學(xué)校普遍建設(shè)了計算機教室，實現(xiàn)了“校校通”“班班通”，互聯(lián)網(wǎng)也基本接入每所學(xué)校。但“信息科技課標”頒布后，按原有“信息技術(shù)”課程配備的軟硬件設(shè)施，遠遠不能滿足信息科技課程的要求。而且多數(shù)普通計算機教室的布局，都是沿用班級授課制思路設(shè)計的，缺少必要的活動空間，不利于探究性實驗、創(chuàng)新性實驗活動的開展。因此，為保證信息科技課程的順利實施，各地要及時研究和配備新時代信息科技課程的實驗設(shè)備，廣大教師也要積極利用互聯(lián)網(wǎng)和開源軟件等資源，拓寬實驗教學(xué)的內(nèi)容和形式。

（三）強調(diào)實踐操作和動手能力培養(yǎng)

實驗教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力和動手能力。教師要為學(xué)生提供資源豐富、內(nèi)容可靠、環(huán)境安全的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境[6]，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生親自動手進行實驗操作，鼓勵他們思考和解決實際問題。學(xué)校要著力打造適合學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)字化平臺、工具和資源，積極引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)字資源、數(shù)字工具開展實踐活動。尤其在節(jié)假日，要充分利用各類綜合性項目活動、游學(xué)活動以及各種場館考察活動，讓學(xué)生親身體驗信息科技在數(shù)字社會中的廣泛應(yīng)用。此外，可以組織學(xué)生進行小組討論和合作實驗，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)同和溝通能力。

（四）關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)

信息科技實驗教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。教師可以設(shè)計一些開放性的、跨學(xué)科跨領(lǐng)域的實驗任務(wù)，鼓勵學(xué)生進行主題研究和創(chuàng)新性實驗，如將數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用到日常生活安排中、將算法應(yīng)用到數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科學(xué)習(xí)中等。同時，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合校內(nèi)所學(xué)，如物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、無人機互聯(lián)、人工智能等技術(shù)，參加信息科技創(chuàng)新競賽和項目實踐，提高他們的科研能力和創(chuàng)新能力。

（五）關(guān)注教師的專業(yè)素養(yǎng)與能力培養(yǎng)

教師是推動信息科技實驗教學(xué)的關(guān)鍵力量，教師的專業(yè)水平直接影響信息科技課程的教學(xué)成效。在當前教育發(fā)展還未完全均衡，東西部差異、城鄉(xiāng)差異還未完全消除的情形下，教育裝備條件各異，對教師的教學(xué)能力要求實際上更高。因此各級教育行政部門應(yīng)注重教師的專業(yè)培訓(xùn)和能力提升，鼓勵教師參與信息科技教育研究和教學(xué)實踐，不斷提高他們的專業(yè)技術(shù)水平和實驗教學(xué)能力。

（六）建立有效的評價和反饋機制

評價是依據(jù)課程標準和教學(xué)要求，對實驗教學(xué)達成度作出判斷的過程。評價的導(dǎo)向作用很強，信息科技是一門義務(wù)教育階段的新興課程，利用好評價手段，就可以科學(xué)引導(dǎo)實驗教學(xué)有效實施。實驗教學(xué)評價與常規(guī)教學(xué)評價一樣，也需要依據(jù)課程標準，細化評價內(nèi)容、豐富評價手段，實施科學(xué)的評價[7]。通過評價和反饋，學(xué)生可以了解自己的優(yōu)勢和不足，進一步提高實驗教學(xué)的效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。因此，建立科學(xué)有效的評價和反饋機制，可以促進信息科技課程規(guī)范實施、核心素養(yǎng)培育有效落地。

參考文獻：

[1]教育部等.教育部等十八部門關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見[EB/ OL]. （2023-05-26）. http：/ / www. moe. gov. cn/ srcsite/ A29/ 202305/ t20230529_1061838. html.

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[3]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育課程方案（2022年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[6]黃榮懷.信息技術(shù)新課標與科技創(chuàng)新教育實驗室建設(shè)[EB/ OL]. （2022-04-21）. https：/ / mp. weixin. qq. com/ s/ 4a9manLYsk2oqAQLzhTIdw.

[7]魏雄鷹朱莎等.信息科技學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的內(nèi)涵理解與特征把握[J].中國電化教育，2023（7）：85-90.

（責(zé)任編輯：邢西深）