面向核心素養培育的高中信息技術實驗教學探究

胡曉升 石東妮

摘 要：《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）中要求：普通高中學校應設立信息技術實驗室，并與信息技術教室相區分，要利用信息技術實驗室這一良好載體，更大程度地培育學生的學科核心素養。文章將圍繞高中信息技術學科核心素養，探究如何設計與開展信息技術實驗教學，旨在為一線教師提供科學、有效的方法與建議，具有一定的參考價值。

關鍵詞：核心素養;信息技術實驗室;信息技術實驗教學

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 收稿日期：2019-12-09 文章編號：1674-120X（2020）04-0098-02

由于信息技術實驗室是一個全新的事物，因此目前大部分學校將信息技術教室與信息技術實驗教室混為一談，一線教師也鮮少開展信息技術實驗教學活動，缺乏新認識與實際理念指導，亟待尋求適用于信息技術實驗教學的新模式。

一、對信息技術學科核心素養的理解

新課標中指出學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。高中信息技術學科核心素養由信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個核心要素組成，旨在促進學生信息素養的提升。[1]

筆者認為，學科核心素養其實是在具體地回答“學習這一門學科要怎樣培養人，培養什么樣的人”的問題。信息技術學科的核心素養體現在解決問題的能力上。學生應該具有判斷該問題是否能用信息技術手段解決的能力（體現為信息意識），進而產生解決問題的方案（體現為計算思維），然后利用信息技術手段解決該問題（體現為數字化學習與創新），最后為自己解決的這個問題承擔社會責任（體現為信息社會責任）。

二、信息技術實驗分類

根據新課標中對課程內容的要求，可以從內容上將普通高中信息技術必修課程中的信息技術實驗主要分為數據與計算實驗、信息系統與社會實驗兩大部分，將選修課程中的實驗主要分為算法類實驗、計算機網絡實驗、人工智能實驗、三維設計實驗四大部分。從實驗的性質上將其分為確認類、驗證類、探索類、設計制作類、測量類、儀器使用類等幾大類。

由上可知，信息技術實驗有著內容多樣、知識跨度廣、操作性強等特征。因此在設計信息技術實驗室的時候，教師應該根據課程的需要，進行科學的規劃與建設。

三、信息技術實驗的實施

（一）信息技術實驗室建設

信息技術實驗室與信息技術教室不同，它是專門為探究計算機原理、驗證學科理論知識與信息技術結論、制作特殊學科裝置如物聯網、開展人工智能實驗等而搭建的教學設施。

信息技術實驗室的建設是一個全新的挑戰。與當前流行的“21世紀實驗室”模式一致，信息技術實驗室應滿足當前實驗需要且能適應未來發展。為了建設符合以上條件的實驗室，教師要特別注意以下幾個方面的問題：

（1）安全性：安全是第一守則。實驗室所有設備都應符合各種技術指標的要求，使用更安全、方便。

（2）獨立性：實驗室應設有獨立的場所，滿足各項實驗的需要。各區域之間要具有物理分割，實現獨立性。

（3）擴展性：技術在不斷的發展與進步，因此實驗室應具有良好的擴展性。例如，可以將實驗臺設計成可活動的，向模塊化發展。實驗內容和實驗資源能夠實現靈活的添加，保證實驗內容的不斷完善。

（4）交互性：在設計時應盡量利用實驗建筑中的空間，提供給人們會面并交流的機會，可以在不影響獨立性的基礎上設計玻璃隔斷來創造開放的實驗室、靈活的工作系統，鼓勵各個小組改變自己的實驗空間以滿足實驗需要。

綜上所述，信息技術實驗的建設比較復雜。與傳統意義上的物理、化學等理科學科實驗室不同，信息技術的發展日新月異，在規劃建設信息技術實驗室時，應當將本校整體發展需求與當前信息技術的發展趨勢結合，將信息技術實驗室與STEAM實驗室、創新教育實驗室等深度融合，緊跟時代潮流，開展信息技術實驗教學，最大限度地提高實驗室的利用率，充分利用資源。

（二）信息技術實驗教學的規劃與設計

對整個高中階段的信息技術實驗教學的規劃應參考新課標的要求，根據實際教學需要，著力于培育學生學科核心素養，整體設計一系列與學生操作相關的教學實施方案。

根據新課標，普通高中信息技術課程中共有兩個必修模塊，六個選擇性必修模塊、兩個選修模塊。每個模塊都有相應的信息技術實驗教學。這里我們僅以必修模塊為例，設計規劃實驗教學。新課標中對每個模塊的能力要求規范非常詳盡，在此不作贅述。以上這些能力要求需要大量的實驗來進行實際操作學習，才能更好地體現信息技術學科的實踐特色，以彌補不足。

基于以上敘述，參考新課標的要求，文章將高中階段必修模塊實驗規劃如下（見表1），僅供參考：

四、信息技術實驗設計教學實例

為了保證教學實踐中的應用性與參考性，這里選取了新課標中提供的項目教學案例“使用燈語交流信息”來設計開發實驗。該案例中有三個活動，選取了“用手電筒模擬數據的編碼與發送”這一活動設計實驗。（見表2）以下案例分為教學建議及學生實驗操作兩個部分。

教師可以在實驗時引導學生，如果需要傳遞“是”“否”兩種信息，就可以用一只手電筒的明和暗去表示，發送方和接收方雙方約定好就可以傳遞信息了。這種把約定用數碼表示出來的方式就稱為編碼。

以此類推，如果需要傳遞八種不同的數據，則增加手電筒的數量即可。

教師可以提供一組已知的燈語數據，讓學生去傳遞信息;再讓學生自主去設計實驗，分析實驗結果，找到解決方案。

燈語是一種通信手段，用燈光一明一暗的間歇作出長短不一的信號來傳遞信息。燈語通信需要通過雙方約定的方式來傳遞信息。本實驗為學生提供了一個適合了解燈語的情境，通過讓學生自主設計燈語的編碼并體驗數據的傳遞過程，讓學生思考用計算機識別燈語的方案，從而讓學生體會到“根據實際需求，設計方案并用計算機解決問題”的過程，提升學生核心素養。

作為一名一線信息技術教師，我們必須明確信息技術是一門實驗學科，信息技術實驗的開展與物理、化學、生物等學科實驗同等重要。信息技術學科應以提升學科核心素養為目標，以學科大概念知識為載體，積極地開展信息技術實驗等學科活動，促進信息技術學科核心素養培育目標的達成。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]鐘柏昌.高中信息技術必修課實驗與實驗室建設探索[J].中國電化教育，2019（3）：16-21.

[3]李維明.普通高中信息技術必修模塊教學專題指導[M].上海：上海科技教育出版社，2018.