初中信息科技實驗教學設計

作者簡介：朱明（1979—），男，江蘇省蘇州工業園區東沙湖實驗中學。

教師在設計信息科技教學時，引導學生結合生活實際提出問題，綜合運用知識和能力探究、解決問題，從而提升學生的實踐能力，培養學生的想象力和創造力，發展學生的學科核心素養。本文以蘇科版初中信息科技八年級上冊第二單元探索2“物聯網的識別技術”的教學為例，探討初中信息科技實驗教學的設計路徑。

一、科學制訂教學計劃

科學合理的教學計劃是實驗教學有序開展的前提。在實驗教學開展前，教師要合理確定實驗教學目標、重難點、資源等，保證實驗教學的有序性和科學性。

首先，教師明確實驗教學目標。知識與技能目標：了解物聯網技術的發展，知道物聯網識別技術的種類；通過公交卡充值和扣費模擬實驗，知道射頻識別系統的工作流程，掌握射頻識別技術（RFID，即RadioFrequencyIdentification）的基本原理。過程與方法目標：通過小組合作、師生互動、人機互動等多種交互方式，培養觀察能力和動手操作能力，提升解決實際問題的能力。情感態度與價值觀目標：在自主探究和解決問題的過程中培養信息意識、計算思維、數字化學習與創新素養、信息社會責任；通過合作學習開展主題探究活動，培養合作精神和科學精神，激發對信息科技的求知欲。

其次，教師對實驗教學的重難點進行梳理。實驗教學重點是射頻識別技術，包括基本原理、特點和應用場景等。教師可以通過微課教學和小組合作探究幫助學生突破重點內容。實驗教學難點在于讓學生將射頻識別技術與其他識別技術進行比較。教師可以讓學生課前查閱和搜集物聯網識別技術相關資料，在課中分享交流、實驗驗證、總結反思，從而化解難點。

最后，教師梳理實驗教學所需的資源，包括準備教學需要的硬件如平板電腦、手機、投影儀等，整合教學所需要的素材，如超市掃碼支付、小區門禁系統等，以及制作好課件，為實驗教學的順利開展做好準備。

二、有序安排實驗活動

（一）創設情境，引出實驗

實驗教學中的情境創設一方面可以激發學生的學習興趣，促使學生積極主動探究新知，另一方面可以將抽象概念具象化，將復雜問題簡單化，降低學生學習理解的難度。

例如，在開展“物聯網的識別技術”的實驗教學時，教師給學生播放了一段在公交車上使用公交卡付費的場景視頻，讓學生仔細觀察，用自己的語言描述視頻內容。學生回答：“視頻依次展示老人、孩子、軍人、大學生等不同乘客上車刷公交卡的場景，他們拿出自己的公交卡接觸讀卡器，接著讀卡器便自動進行扣費。”教師詢問學生觀察到哪些細節。有的學生回答：“他們扣費的金額不同，有的是免費，有的是半價，有的是八折。”教師說：“沒錯，大家觀察得很仔細。在我們國家，不同人群乘坐公共交通能享受不同的優惠政策。比如視頻中，學生能享受八折優惠，軍人以及70歲以上的老人能免費乘車等。那么公交車上的讀卡器為什么可以對乘客的公交卡進行精準識別和扣費呢？”學生由此展開了討論，得出結論：“因為公交卡內有電子標簽，電子標簽上記錄了乘客的姓名、年齡、職業、充值金額等，讀卡器可以識別這些信息并進行扣費。”教師進一步提問學生：“那么電子標簽是如何記錄信息的？”學生感到迷茫。教師順勢引出“模擬公交卡的充值和扣費”實驗，引導學生通過實驗探究答案。

真實情境中的真實問題能有效激起學生的好奇心，促使學生主動探究知識。學生通過思考與交流初步了解射頻識別技術的原理，產生進一步了解其工作機制的意愿，自然而然地進入實驗主題。這樣的教學導入能讓學生以強烈的興趣進入實驗，為接下來順利開展實驗活動奠定基礎。

（二）任務驅動，深化體驗

有效的學習任務可以為學生深入探究提供清晰的路徑，讓學生更加專注于實驗的過程，深化實驗體驗，激活解決問題的創新思維。教師可以將實驗過程分解成有效的學習任務，讓學生根據任務安排展開實驗探究。

例如，“模擬公交卡的充值和扣費”實驗本質上是對射頻識別技術工作原理的探究。實驗開展前，教師為學生準備計算機、智能開發板、NFC擴展板、射頻識別模塊、顯卡、數據線、編程軟件等，幫助學生了解射頻識別系統的結構和組成。接著，教師將整個實驗過程分解成不同的任務，讓學生通過查找資料、合作交流、實踐操作等方式探究任務，促使學生有序完成實驗，深化學生對射頻識別技術的理解。實驗任務如下所示。

任務一：連接設備

根據示意圖將NFC擴展板和射頻識別模塊進行連接。

任務二：編寫程序

1.在編程軟件的“擴展”模塊中添加“RFID（12C）;

2.模擬公交卡的充值過程，在按下按鍵A時，掃描并顯示射頻卡序列號信息，初始化電子錢包，并模擬充值100元；

3.模擬公交卡扣費過程，在按下按鍵B時，電子錢包扣費2元，并在控制臺上顯示錢包余額。

任務三：運行程序

將智能開發板與計算機通過數據線進行連接，將編好的程序下載到智能開發板中進行運行，并通過射頻識別模塊進行驗證，觀察依次按下按鍵A和按鍵B時控制臺的變化。

在任務的層層指引下，學生有序而科學地完成了整個實驗，在動手操作和解決問題的過程中對射頻識別技術的原理和運行機制形成清晰的認識，同時訓練了科學思維，培養了創新能力。

（三）梳理總結，建構框架

完成實驗后及時梳理和總結可以幫助學生查漏補缺，強化學生對知識的理解和記憶，提升學生的學習能力。

例如，在學生完成“模擬公交卡的充值和扣費”實驗后，教師讓學生回顧整個實驗過程，梳理實驗中涉及的知識點，總結實驗中發現的問題，幫助學生建構完整的知識體系。首先，教師問學生：“誰能根據實驗的操作步驟，用自己的話說一說公交卡的充值和扣費過程是怎樣的？”學生通過回顧、梳理、表達，厘清了射頻識別系統的工作過程。其次，教師問學生：“什么是射頻識別技術？”學生通過閱讀教材中的相關內容，歸納射頻識別技術的定義和基本工作原理，從而深化對射頻識別技術的理解。再次，教師讓學生分析射頻識別系統的特點。學生結合自己的實驗所得和教材內容，提出自己的看法。比如，有的學生說：“射頻識別系統能借助電子標簽來識別物品。”有的學生說：“射頻識別系統需要通過讀寫器識別和讀取物品的具體信息。”有的學生說：“承載射頻識別系統的設備體積通常比較小。”有的學生說：“射頻識別系統可以重復使用。”在自由表達的過程中，學生形成了對射頻識別技術的個性化看法。教師整合學生表達的內容，用信息科技學科的語言進行修改，幫助學生掌握射頻識別技術知識的專業化表達。最后，教師讓學生思考射頻識別技術可應用到生活的哪些場景中。學生經過思考和討論，得出“射頻識別技術可應用于物流倉儲、門禁系統、公共交通、醫療系統等多個場景中”的結論，由此將本節課的信息科技知識與生活現實進行連接，深入理解了射頻識別技術的功能和價值。

教師借助問題引導，從射頻識別技術的概念、原理、特點、應用場景等多個方面幫助學生梳理知識，促使學生構建射頻識別技術的知識框架，強化了學生對射頻識別技術的掌握。

三、拓展遷移實驗知識

遷移能力指學生能夠利用所學知識和方法解決課堂上的問題，并能夠在其他場景中運用這些知識和方法解決新問題[1]。教師在實驗教學后，要給學生創造機會，讓學生遷移運用實驗所得知識、經驗、方法解決新的問題，從而拓寬學生的知識面，培養學生的遷移能力，促進學生的成長。

例如，完成上述實驗后，教師為學生延伸講解近場通信技術（NFC，即NearFieldCommunication）的相關知識，并引導學生梳理射頻識別技術與近場通信技術的區別，讓學生進一步了解物聯網識別技術。具體而言，教師提問學生：“在之前的學習中，我們已經了解了公交卡是如何進行充值和扣費的，在現實生活中，我們可以直接對公交卡進行充值嗎？”學生回答：“不可以，我們需要去到充值點為公交卡充值。”教師說：“是的，以前我們需要去指定的充值點給公交卡充值。但是現在隨著物聯網識別技術的發展，我們可以用自己的手機直接對公交卡進行充值了。”接著，教師通過多媒體設備為學生演示如何通過手機對公交卡進行充值，并提醒學生注意觀察。展示完畢，教師讓學生說一說自己的發現。有的學生說他注意到此過程使用了手機上的“NFC”功能。教師順勢給學生科普近場通信技術，并告訴學生近場通信技術不僅支持手機給公交卡充值，還支持手機直接當作公交卡使用。基于此，學生基本了解近場通信技術。教師讓學生思考近場通信技術與射頻識別技術有什么聯系與區別。學生結合之前的學習方法和所得知識，通過查閱資料、開展實驗等方式梳理二者的聯系與區別，得出以下結論。

聯系：近場通信技術是射頻識別技術的演進版本，二者都是通過射頻技術實現短距離通信。

區別：1.在結構上，射頻識別技術依賴閱讀器、標簽、天線等設備，而近場通信技術將非接觸讀卡器、非接觸卡、點對點功能整合到一個芯片上。2.在功能實現方面，射頻識別技術能實現信息的讀取和識別，而近場通信技術強調的是實現信息的雙向交互。3.在優勢上，射頻識別技術的工作范圍更遠，而近場通信技術的安全性更高。

教師通過引導學生運用射頻識別技術的學習方法、知識理解近場通信技術，并通過對比這兩種物聯網識別技術，進一步內化、吸收、遷移、拓展本節實驗教學課的知識，完善了學生物聯網識別技術的知識結構，提升了學生學習信息科技知識的能力[2]。

結語

實驗教學可以直觀呈現信息科技知識，激發學生的探究意識，鍛煉學生的思維方法，提升學生的問題解決能力。在初中信息科技教學中，教師要重視實驗的開展，讓學生通過實驗操作驗證自己的想法，掌握信息技術背后的原理，增強學生的學習信心，發展學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新素養、信息社會責任。

【參考文獻】

[1」顧海艷.初中信息科技實驗教學的實踐探索[J].上海課程教學研究，2023（7/8）：110-114.

[2]郝曉娟.基于關鍵能力培養的初中信息科技實驗教學的實踐研究：以《互聯網基本原理與功能》實驗項目學習為例[J」.中國信息技術教育，2024（9）：16-19.