信息科技課堂實驗活動的實施策略研究和生成模型建構

摘要：本文基于信息科技核心素養，結合真實課堂實踐，針對信息科技課堂實驗活動的實施提出相應的策略，同時深度分析了策略之間的關系，總結了課堂實驗教學的生成模型，模型表現為一個“先導”映射五個“方向”，以激發課堂的素養性、生動性和主動性。

關鍵詞：實驗教學；核心素養；生成模型

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）03-0065-04

實驗教學是科學技術類課程中重要的教學方式，對學生掌握科學概念、學會科學探究與實踐、理解科學本質和形成科學精神具有獨特而重要的作用。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出：“核心素養是課程育人價值的集中體現。”因此，實驗教學作為課堂教學的一部分應當以核心素養為導向進行設計。此外，新課標更新了課程的理念，提出“要遴選科學原理和實踐應用并重的課程內容，體現‘科’與‘技’并重”。然而，教師在實驗教學中仍舊更多地關注操作技能的培養，忽視發現問題、得出結論的高階思維培養，這樣不利于核心素養的落地。針對這些問題，筆者結合人大附中航天城學校的信息科技課程實踐，提出了相應的解決策略。

以課程核心素養為導向

1.為什么要以課程核心素養為導向

學科核心素養是學生學習課程后形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。教師研讀新課標，把握學科核心素養包含的要素的概念界定、內涵，把握對學生發展的價值、主要表現和素養對應的學業質量總體要求，有助于提高教學效率，促進學生健康成長。

2.實驗活動是核心素養形成的途徑

學科活動包括兩個部分，即實踐活動（注重動手，提供感性認知）和認知活動（注重動腦，提供理性認知），具有實踐性、思維性和自主性三個特性。學科活動通過教學層級的躍遷、學科知識的挖掘和大單元主題的推進“三大”抓手促進學科核心素養的形成。

以單元主題教學為抓手

新課標提出：“探索大單元教學，積極開展主體化、項目式學習等綜合教學活動，促進學生舉一反三、融會貫通，加強知識內在聯系，促進知識結構化。”[1]這就要求教師在進行教學設計時要使用大觀念來統整課程內容，將單元知識貫通起來使之成為一個整體，并創設情境讓學生在連續的實驗課程中學習知識、提升素養。

案例1：初中信息科技七年級“互聯網工作原理”單元教學設計。

本單元屬于“互聯網應用與創新”模塊的第二單元，包含互聯網組成結構、互聯網數據傳輸、互聯網體系結構和互聯網通信協議四部分內容。該單元內容主要剖析“互聯網如何完成通信任務”這一問題，問題涉及的知識點零散、繁多，以知識灌溉方式或自主探究方式進行教學都難以激發學生興趣。因此，在“互聯網工作原理”的單元主題下，教師秉承“做中學”的教學理念，以深度學習為理論基礎，設計了“組建私人局域網”的核心任務。單元整體教學圍繞四個操作內容展開，分別對應“感知”“準備”“執行”“總結”四個階段，強調“做中學”，落實信息意識、計算思維和數字化學習與信息社會責任的培養。具體課程設計描述如表1所示。

案例分析：①該單元的實驗教學設計主要依據以下原則：創建真實情境，解決生活中的問題；提供導學案，固化操作流程，提高效率；整合資源，搭建實驗活動環境；合理設置開放度，增加參與感；通過實操認識重要概念。②單元中四個課時目標共同促進單元目標的達成，每個課時著力解決一個關鍵問題，遵從“直觀-微觀”“上層-底層”“應用-原理”的規律逐漸深入學習互聯網的數據傳輸（如圖1）。

以多元實驗資源為支撐

新課標強調：“教學要充分重視培養學生自主學習的意識和能力，鼓勵‘做中學’‘用中學’‘創中學’，凸顯學生的主體性。結合信息科技課程學習特性，注重開發文本、數據、圖片、音頻、視頻（動畫）等多種媒體類型數字資源，注重創設真實情境，引入多元化數字資源，提高學生的學習參與度。”

案例2：七年級“搭建局域網——互聯網數據傳輸”課時教學實驗。

教師引導學生在操作實踐中掌握局域網的搭建方法，理解網絡傳輸過程需要的要素信息，從而產生通過網絡解決網絡共享問題的意識。知識點的教學全部安排在實驗操作過程中進行，以實驗中出現的新問題為出發點為學生講解IP地址、子網掩碼、交換機使用、網絡安全的知識點，將之前課程所學的零散知識串聯起來并引向具體實踐。

案例分析：本節課用到的實驗器材較多，硬件有網線、筆記本、交換機和希沃大屏，軟件有圖片和視頻、希沃白板。為了實現利用網線搭建局域網，教師為學生提供了帶有網口的筆記本電腦和VLAN配置完成的交換機，便于學生開展多人通信的活動。教師可以將學生的網絡搭建情況共享到大屏，給予及時評價。通過多樣的實驗資源能夠幫助學生在動手操作的同時掌握相關知識，并增加知識的情境記憶點。

以深化探究活動為核心

1.基于課堂對話活動進行深化（如表2）

案例3：拓展云存儲和NAS（《搭建局域網——互聯網數據傳輸》課時中的討論環節）。

“老師，家里的設備如何進行數據共享呢？不能都用網線吧？”這是在案例3的討論環節學生提出的問題。課堂上所做實驗的應用場景往往具有局限性和易操作性，但是生活的問題會更加要求通用性。學生通過課堂上利用網線連接交換機進行數據傳輸的實驗，發現數據確實能被交換機轉發，但是誰又會在生活中帶著網線來共享數據呢。

教師因勢利導，學生進一步思考生活中常用的數據共享方式。學生回答：“QQ、微信和網盤。”教師提問：“這些方式都需要在能聯網的情況下才能實現？明明是發到QQ上的，為什么會傳輸到對方計算機呢？”學生思考后能夠想到網絡是要收費的，軟件公司為用戶存儲了東西，充當了“中間商”的角色，并且通信供應商為用戶提供了轉發服務，充當了“交換機”的角色。教師總結這就是云服務提供的云存儲功能，并追問：“類似地，如果在家庭局域網中也安排一個‘中間商’，是不是就可以提供家庭范圍的多設備共享了呢？”有的學生能夠理解并說出NAS技術。

案例分析：①實驗教學屬于學科活動，學生是學習的主體，要在學生現有經驗上展開深度教學；②課堂上的實驗活動應當與生活問題有關，突出信息科技解決問題的學科本質，培養學生的計算思維；③學習內容不局限于實驗操作內容，應當有效拓展學生的知識面，引導學生正確認識信息科技在生活、學習中的作用。

2.有機促進正確價值觀念的形成

信息科技課程的核心素養包含信息社會責任，需要學生理解信息科技給學習、生活和工作帶來的各種影響，具有保護自己的能力，并且樂于幫助他人開展信息活動，負責任地共享信息和資源。實驗教學課程同樣包含眾多課程思政元素，如砥礪強國之志、善于合作之能、嚴謹求真之魂等，有助于學生樹立正確的價值觀念。[2]

案例4：剖析“釣魚”原理——互聯網安全意識。

本課時的教學目標是“通過網絡‘釣魚’情境，學會分析網絡問題，提高網絡安全意識，發展信息意識、計算思維和信息社會責任”。良好的網絡安全意識的形成不僅需要有基于技術的網絡素養，還需要有正確的價值觀。

案例分析：該課時主要分為三個環節：①通過“釣魚”網站實操和真實案例視頻，理解網絡“釣魚”的含義，有意識地保護個人及他人隱私，提高信息意識。②通過分析網絡請求的服務過程，理解“釣魚”網站的工作原理，形成分析和處理網絡安全問題的系統方法，提升計算思維。③通過模擬“魚叉”攻擊的實驗和案例分析討論，知道“釣魚”網站的誘騙方法，提高網絡防“釣”安全意識，增強信息社會責任感。環節設計按照“感性—理性—思維”的順序逐步加深，始于“fishing”終于“phishing”，最終得出“人”才是避免網絡詐騙的主體的課程結論，拒絕誘惑，提高安全意識才是關鍵。此外，通過國家安全日視頻，引導學生對個人網絡安全與國家安全關系進行思考，以樹立社會責任感。

以技術人文融合為亮點

信息科技作為一門“科技并重”的學科，在提升數字素養的同時能夠為學生的其他學科學習助力。[3]

案例5：熟讀詩歌三百首——探秘AI作詩。

本節課以激發學生古詩學習熱情為動機，基于AI作詩技術創設“AI下的人文創作”的情境，發揮信息技術學科的綜合性，與語文學科相結合，挖掘育人價值，生動形象地講解AI作詩的原理。課程主要從“人與AI”和“技術與人文”的大方向出發，借助“詩三百”平臺和“飛槳”深度學習平臺帶領學生拆解、分析復雜問題，感受人工智能是數據支撐下的技術。

案例分析：AI作詩的當前階段與學生目前所處的學習階段一致，即一邊接受輸入，一邊總結特征，獲取特征矩陣放在腦子里，模仿輸出。通過AI作詩，學生發現AI不僅能解決實際的工程問題，還具有人文創作的潛能。學生針對技術展開討論，并取得較好效果。課程借助跨學科設計，融合“技術實驗”與“人文素養”幫助學生形成正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。

以1+N聯合教研為平臺

筆者所在學校信息組結合組員年輕、踏實、善于研究的特點，構建了“1+N”的教研方式，該方式能夠幫助教師提高教學效率。“1”指的是授課教師自己，“N”指的是教研組教師、授課學生、海淀教育平臺研究課、社會優秀教學案例和優秀課題的參與。教研組教師能夠為實驗教學內容安排提出建議；授課學生作為主體可以給予反饋建議，提供實驗方向；海淀教研平臺提供大量優秀研究課，幫助教師開拓思維，走出定式；社會優秀教學案例讓教師緊跟前沿，助力數字勝任力的培養；優秀課題參與能夠幫助教師總結教學經驗，與多學科教師探討教學難點，推動融合教學。

總結：信息科技實驗活動生成模型

基于前文提出的信息科技實驗活動的策略，通過分析各策略的交互關系，筆者建構出信息科技實驗活動生成模型（如圖2）。

核心素養是信息科技實驗活動的基礎，是實施的戰略先導。單元主題教學是課程設計的基礎工程，為課堂提供構建框架；深化探究活動是課程設計的有效突進，培養學生的高階思維能力；多元的實驗資源是環境補充，為學生營造具有吸引力的學習環境；技術人文的融合是時代特色，培養學生數字時代的“柔情”；以1+N的聯合教研為平臺，是教師的成長依托，促進教師“睜眼”看“世界”。

參考文獻：

[1]為未來社會培養具有數字素養與技能的人才——義務教育信息科技課程標準（2022年版）解讀[J].基礎教育課程，2022（10）：67-73.

[2]紀緯，葛亞明，韓建衛，等.高校實驗教學思政元素的挖掘與研究——以大學物理實驗為例[J].大學教育，2022（12）：116-118.

[3]吳國境.核心素養下信息技術在初中物理教學中的應用[J].中國新通信，2022，24（24）：218-220.

本文系北京市數字教育研究課題“基于DOK理論的中學多元連續性精準教學的實證研究”（課題號：BDEC2023080003）的成果。