基于信息科技新課標的實驗教學研究

吳良輝 彭燕

摘要：實驗教學為踐行與發展數字時代“科”“技”并重的信息科技課程提供了新思路。目前，信息科技實驗教學仍處于研究初期，因此，本文在闡述信息科技學科“科”“技”并重的定位的基礎上，分析了實驗教學對落實“科”“技”并重的價值，同時提出了基本要素、特色案例、典型模式、實驗室建設路徑與規范等重點研究方向，以期為推動信息科技實驗教學研究提供參考。

關鍵詞：“科”“技”并重；信息科技；信息科技實驗教學

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）02-0021-03

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）明確提出信息科技課程“要遴選科學原理與實踐應用并重的課程內容，體現‘科’‘技’并重”。[1]《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》中強調加強中小學科學及相關學科（物理、化學、生物、地理、信息科技/信息技術、通用技術等）課程標準及教材修訂完善工作，統籌規劃科學教育與工程教育。[2]信息科技課程既要讓學生開展實踐應用，也要讓學生理解其背后的基本原理，而實驗教學既強調學生動手體驗實驗過程，又突出學生基于實驗過程反思背后原理，形成對客觀規律的基本認識。開展信息科技實驗教學研究，既回應了時代對信息科技課程育人價值的要求，也為指導教師在一線實踐中開展“科”“技”并重的信息科技教學提供了橋梁。

信息科技課程定位：“科”“技”并重

課程定位決定課程實施方向。新課標對信息科技課程性質做了清晰的界定：信息科技是現代科學技術領域的重要部分，主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現。[3]新課標立足數字時代的課程育人要求，從“道”和“術”兩個方面（如下圖）豐富了信息科技課程的內涵。其中，“道”對應信息科技的科學屬性，即科學原理和思維方法；“術”對應信息科技的技術屬性，即處理過程和工程實現。

基于“科”“技”并重的課程定位，在開展信息科技課程實踐時，既需要讓學生在實踐活動中動手體驗，也需要讓學生在實踐中反思背后的基本原理，總結數字時代的科學知識與創新方法，培養其創新思維和解決問題的能力。

實驗教學助力信息科技課程落實“科”“技”并重

實驗教學強調讓學生在動手實踐中運用原理，在理解原理中反復調試。實驗為學生直觀呈現實踐所帶來的即時反饋，而基于反饋的倒推調試本身就是對原理的深入理解過程。不論是從認識論還是從學習過程的構成分析，實驗教學都被認為是一種學習科學理論和技術工程的卓有成效的教學方式。[4]

實驗教學是推動開展“科”

“技”并重的信息科技課程的重要途徑，開展信息科技實驗教學研究的方向在各課標中有跡可循。《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》中關于“實驗”的提法出現了21次，它還明確提出要“設立信息技術實驗室”，并倡導“模擬實驗”等。[5]2022年，在面向義務教育階段的新課標中“實驗”一詞更是出現了26次，新課標還提出了具體可行的實驗教學指導：“運用線上實驗、模擬仿真等方式，引導學生自主學習、合作學習。”[6]2023年11月，教育部教育技術與資源發展中心發布了《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》[7]，為推進信息科技實驗教學提供了明確指引。該目錄根據各學科主題，分別提煉了60個小學實驗活動、31個初中實驗活動和81個高中實驗活動，為開展實驗教學提供了實踐方向參考。魏雄鷹進一步將義務教育信息科技基本實驗目錄的實驗類型分為驗證性實驗、探究性實驗、創新應用性實驗和虛擬仿真實驗等[8]。其中，驗證性實驗側重讓學生通過動手實踐驗證或證明某個現象或原理；探究性實驗強調讓學生在探究中發現規律；創新應用性實驗重視學生基于實際場景的創新應用；虛擬仿真實驗通過虛擬環境模擬實驗過程并可反復調試。通過實驗教學，學生的思維得到可視化呈現，并且可以清晰感受“感知—決策—執行”的科學研究過程和技術實現過程。

信息科技實驗教學重點研究方向

1.厘清信息科技實驗教學的基本要素

信息科技實驗教學是將實驗教學應用于信息科技學科的全新探索。目前，對于“信息科技實驗”的概念、類型劃分、關鍵環節、規范流程等基本要素均沒有明確界定，而這些要素是開展信息科技實驗教學的理論與實踐研究的基石。因此，急需對信息科技實驗要素開展研究。實驗教學在理化生等學科已有多年應用積淀，并形成了相對完善的研究成果。因此，在開展信息科技實驗教學研究時，可以大量采用比較研究法，通過比較實驗教學在其他學科的應用路徑，結合信息科技學科的獨有特色，沉淀信息科技實驗教學的各項基本要素。

其中，規范流程是引導學生開展規范實驗的基礎。信息科技實驗的規范流程可以在常規流程（明確實驗目標—制訂實驗計劃—準備實驗環境—實驗注意事項—學生動手操作—實驗結果分析與討論—完成實驗報告）中加入信息科技學科的特色，如在實驗環境中引入虛擬實驗平臺、借助數字化平臺開展小組協作實驗、實驗結果可視化統計、實驗報告數字化呈現等。

2.凝練信息科技實驗教學的特色案例

案例是連接理論與實踐的橋梁。凝練信息科技實驗教學的特色案例，有助于深化信息科技實驗的理論與實踐。案例凝練可以分為兩個方向，一個方向是由理論到實踐的建構，具體來說，可以結合學習科學、腦科學、教育教學相關理論，基于實驗教學在其他學科中的應用模式探索，分實驗類型自上而下構建信息科技實驗教學的案例，并在實踐中反復迭代與完善，形成典型案例。另一個方向是由實踐到理論再到實踐的建構，具體來說，即從實踐需求出發，圍繞信息科技學科核心素養，選擇能用實驗教學解決教學重難點的內容開展信息科技實驗教學設計，并通過實踐反復迭代，形成可復制可推廣的特色案例。

3.構建信息科技實驗教學的典型模式

模式具有普遍性和推廣性，開展信息科技實驗教學的模式研究對于推動理論構建、深化實踐研究意義重大。具體來說，模式的構建路徑有多種，如開展基于信息科技核心大概念的實驗教學課程模式建構研究，通過課程凝練實驗教學應用優勢和路徑；開展基于信息科技實驗教學典型模式的實證研究，通過嚴謹對照實驗探究信息科技實驗教學促進學生、教師的成長；開展新技術、新思想、新方法支持的信息科技實驗教學的應用研究，拓寬信息科技實驗教學研究的外延。

4.總結信息科技實驗室的建設路徑與規范

信息科技實驗室是開展信息科技實驗的物理空間，也是開展實驗教學融合探索的學習環境。當前，信息科技實驗室的建設路徑與規范亟待探索。在建設路徑上，需厘清信息科技實驗室在需求定位、功能分析、空間設計、軟硬件配置、網絡環境、人員管理、課程開發、遷移擴展等要素間的關系，形成可操作、可復制的邏輯鏈路。在建設規范上，需要界定信息科技實驗室的空間規范、實驗操作流程規范、數據管理規范、應急預案規范、驗收與評估規范、設備管理規范、日常運行規范等，從而確保建設好的實驗室能夠真正發揮價值，支撐實驗教學研究的開展，推動師生成長。

展望

實驗教學應用于信息科技學科教學，是踐行與發展數字時代“科”“技”并重的信息科技課程的有效手段，也是進一步落實信息科技課程育人價值的重要探索。但目前信息科技實驗教學研究仍處于發展初期，該領域還有許多問題亟待厘清，還有諸多探索亟待實施，作為信息科技一線教師，既要吸取其他學科已經成熟的實踐路徑，也要保持對學科本身的清醒思考，在比較融合中創新發展，以推動信息科技實驗教學研究走深走實，真正發揮信息科技學科的育人價值。

參考文獻：

[1][3][6]中華人民共和國教育部.教育部關于印發義務教育課程方案和課程標準（2022年版）的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202204/t20220420_619921.html.

[2]中華人民共和國教育部.教育部等十八部門關于加強新時代中小學科學教育工作的意見[EB／OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A29/202305/t20230529_1061838.html？eqid=8feeecef0000bfac000000066476acc0&wd=&eqid=efc2c5080000f27200000006649650fc．

[4]江永亨，任艷頻，于瑩.從學習規律視角考察高等教育實驗教學的基本屬性和課程設計要點[J].中國大學教學，2022（03）：58-62．

[5]中華人民共和國教育部.教育部關于印發普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017年版2020年修訂）的通知[EB／OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202006/t20200603_462199.html？from=groupmessage&isappinstalled=0.

[7]教育部教育技術與資源發展中心（中央電化教育館）.教育部教育技術與資源發展中心（中央電化教育館）關于發布《中小學實驗教學基本目錄》的通知[EB／OL].https：//www.ncet.edu.cn/zhuzhan/ywgzsyjx/20231123/5987.html．

[8]中華人民共和國教育部.加強信息科技實驗教學發揮信息科技育人價值[EB／OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/2023/2023_zl24/202311/t20231123_1091836.html.