中小學信息科技實驗教學模式實踐研究

0 引言

隨著教育改革的不斷深化，教育部先后頒布《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》與《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》，為中小學信息科技教學發展指明方向。作為現代科學技術領域的關鍵組成部分，信息科技在培養學生創新思維與實踐能力方面的作用愈發凸顯。然而，當前信息科技實驗教學在實踐推進中仍面臨諸多挑戰：一方面，盡管國家相關政策已明確強調其重要性，但在實際教學操作層面，教師普遍缺乏具體可行的實施方法與專業指引；另一方面，現有教學模式在教學流程設計與評價環節設置上，未能充分契合信息科技的學科特性。鑒于此，本文將聚焦實驗教學在中小學信息科技教學中的應用展開深入探討。

1中小學信息科技實驗教學的價值

1.1 課程改革的要求

2019年印發的《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》[1指出，實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑。要完善實驗教學體系，創新實驗教學方式，規范實驗教學實施，提高教師實驗教學能力，保障實驗教學條件，健全實驗教學評價機制，加強實驗教學研究與探索，強化實驗教學安全管理。

1.2 學科特征的要求

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》[2]指出，信息科技是現代科學技術領域的重要部分。

義務教育信息科技課程具有基礎性、實踐性和綜合性。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。

1.3 學科實踐的要求

在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中，“實踐”一詞出現45次，“原理”一詞出現32次，“實驗”一詞出現26次，因此，義務教育信息科技課程實施教學建議指出，注重以科學原理指導實踐應用，強化信息科技學習的認知基礎，注重基本概念和基本原理學習，并能運用線上實驗、模擬、仿真等創新型學習方式。

依據新課標要求，信息科技教學不僅要引導學生參與實踐活動，還要確保他們能夠理解活動背后所蘊含的原理，更要充分展現信息科技的學科特色，因此信息科技實驗教學應運而生，成為達成新課標要求的有效途徑與關鍵舉措，在培育學生信息素養與綜合能力方面發揮著不可或缺的作用。

2中小學信息科技實驗教學現狀分析

2.1實際操作層面有待提升

為落實新課改要求，開足開齊開好實驗課，夯實基礎學科實踐基礎，提升科學教育質量，培養學生的科學思維能力、科學探究和實踐能力、科學態度與社會責任感，教育部于2023年11月發布了《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》。其中，小學、初中分別提煉了63個和31個信息科技實驗活動，教育部義務教育信息科技課程標準研制組成員、浙江省教育廳教研室信息技術教研員魏雄鷹[3]認為，這些節點的設計并不意味著義務教育信息科技課程在小學就只有63個實驗、初中只有31個實驗，每個節點實際上給出了相應課程內容的基礎實驗活動內容，在實際教學中需要根據內容特點再設計、拓展各類實驗活動，采用適宜的實驗形式開展。

信息科技實驗教學的重要性不言而喻，國家層面已明確提升其地位，為中小學開展相關教學提供了堅實的政策支撐。當前，一線教師可以通過網絡獲取《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》的相關資源，為教學實踐奠定基礎，但在實際操作層面缺乏有效指導，落實仍顯不足。為進一步推動信息科技實驗教學落地見效，省信息科技教研員方其桂積極行動，組織編寫團隊精心編撰《信息科技實驗活動手冊》叢書。該叢書已經出版，為一線教師在實際操作層面提供了具體指引與有效方法，將助推信息科技實驗教學蓬勃開展。

2.2實驗教學資源配置不足

當前，眾多學校在信息科技實驗教學資源的配備方面存在著較為突出的短板。一方面，硬件設施嚴重匱乏。以微機室為例，不少學校的微機室設備陳舊老化或使用時間過長，其性能難以滿足教學需求，科技實驗室、創新實驗室等更是無從談起，仿若空中樓閣般遙不可及。另一方面，師資隊伍建設薄弱。專業化的信息科技教師數量稀缺，且部分教師未接受過系統完備的培訓，技術背景亦有所欠缺，致使其在實驗教學工作中難以施展有效指導，力不從心。這種資源分布的不均衡狀況猶如一道堅固的藩籬，極大地限制了信息科技實驗教學的順利推進，特別是在城鄉學校之間，此類差距猶如鴻溝，愈發顯著。

2.3教學流程缺乏科學性

當前信息科技實驗的教學流程缺乏系統性與科學性，課程目標和實踐活動之間存在脫節現象，導致實驗教學在實際教學過程中過于側重操作步驟，忽視學生對實驗目的與意義的理解。同時，部分信息科技教師對實驗教學感到困惑，不知如何開展，只能借鑒物理、化學等學科的實驗設計來授課，未充分考慮信息科技學科的獨特性與科技創新要求。這種設計缺陷降低了信息科技實驗教學的吸引力，難以在信息科技日常教學里推廣實施。

2.4實驗教學評估體系不完善

當前，信息科技實驗教學的評估體系存在缺陷，表現過于單一，僅聚焦于實驗結果，忽略了過程性評價的運用。同時，評價方式也較為單一，課堂上通常僅有教師的點評和學生在實驗單上的自我評價，未能借助信息科技的學科優勢，利用技術手段給予及時且有效的反饋[4]。如此不完善的評價體系不但會對學生的積極性產生負面影響，還會阻礙學生的全面發展，不利于學生個性化成長。

3中小學信息科技實驗教學的實踐路徑

3.1教學資源的優化與保障

要想確保實驗教學模式的有效運行，其基礎支撐力量在于教學資源。在硬件資源上，學校需要積極創建功能完善的實驗室，配備先進的計算機設備、編程工具和高質量的網絡環境，滿足信息科技實驗教學的基礎需求。同時教師也要努力提升自身專業素養，研讀課標、實驗目錄、教材等，上網查找學習各種編程軟件和虛擬實驗室，從而能更好地指導學生開展實驗教學。資源的系統化優化與保障可以使學生在實驗教學中獲得更豐富的學習體驗，確保教學模式取得預期的實施效果。

3.2教學活動的組織與實施

實驗教學的主體在于教學活動，需圍繞目標進行合理設計，還要充分考慮學生的個性化學習特點。利用項目驅動的教學模式幫助學生將理論知識應用于實踐任務，通過拆解復雜問題，引導學生學會主動探索和解決問題。在這一過程中，通過動手操作和合作交流，學生可以不斷積累實踐經驗，增強綜合能力。與此同時，合作學習的形式可以為學生提供思想交流和團隊合作解決問題的機會，確保高質量地完成團隊任務。在教學活動中，教師的角色十分重要，通過問題引導和適時反饋等方式，幫助學生深刻理解任務的內容，激發他們的學習興趣。此外，在設計教學活動過程中還應注重靈活性，使其適應不同學生的學習情況，確保更多學生都能在實踐中獲得快速成長。

3.3評價體系的改進與創新

評價不僅在于對學習結果的評價，還要貫穿課堂教學整個過程。在改進評估方法的時候，需要注重多元化和過程化，將結果性評價與過程性評價結合起來。在實驗教學開展過程中，評價的內容主要包括學生的參與度、發言的積極性、解決問題的邏輯思路和團隊協作能力等。通過信息技術手段，教師可以記錄學生在實驗中的表現，如編程進度、數據分析結果和問題解決路徑，通過系統化分析給出最終反饋。此外，評估方式的創新也是很關鍵的一環，充分利用信息科技的學科優勢，通過教學平臺及時引入學生自評和同伴互評等模式，幫助學生從多個角度審視自己的學習過程。利用這種全方位的評估方法，不僅能準確反映學生的能力發展情況，也能為教學活動的優化提供及時有效的數據支持。

基于上述內容分析，本文構建了一個完整的“項目驅動一合作實踐一多元評估”實驗教學模式，如圖1所示。

圖1 “項目驅動一合作實踐一多元評估”實驗教學模式

這種“項目驅動一合作實踐一多元評估”實驗教學模式能夠充分發揮學生的主體作用，提高他們的學習積極性和主動性，培養其綜合能力和團隊協作精神，同時借助多元化的評估方法可以全面、準確地評價學生的學習成果和能力發展，為教學活動的持續改進提供有力支持，實現實驗教學的高效性和有效性。

4日常信息技術教學中的實驗教學實踐

4.1探究熱水常溫放置下的溫度變化實驗

以《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》中小學信息科技“實驗36：用數據描述規律性的事件”為例，設計一個“探究熱水常溫放置下的溫度變化”的實驗教學案例，體現在教學設計上就是以課程標準為指導設計教師的教學活動、學生的學習活動和多元化評價標準。

1）實驗目標依據課標確定，要求學生在實驗中用數據記錄水溫變化并以圖形展示規律，再通過數據分析說明事物變化規律，對應課標中“能用數據記錄并描述規律性發生的事件，簡單地表達自己的想法或預測結果”。

2）教師播放水溫變化視頻，創設情境，學生觀看后聯系生活談想法并提出水溫變化是否有規律的問題。接著教師引導學生對熱水放置變化作假設，學生依據經驗預測水溫會變涼且溫度越來越低。隨后教師引導學生分析現象，小組討論設計實驗，包括實驗獲取數據與可視化分析數據，并做好分工，教師據此準備實驗器材。

3）實驗時教師巡視指導，學生搭建裝置、收集記錄數據（每兩分鐘測一次并用數字化工具記錄）、可視化數據（制作水溫變化折線圖并保存發送至作業空間展示評價）。得出結論階段，教師引導總結，學生分享收獲，師生共同明確原始數據經可視化處理能夠分析趨勢、提示規律并滲透信息社會責任意識。實驗拓展讓學生自選如氣溫、體溫變化等進行實驗并交流。

4）評價交流環節以課程標準為標桿，采用學生自評、教師點評、學生互評的多元化評價方式，從數據記錄、圖形展示、數據分析三個維度按不同標準評分，如數據記錄準確完整程度、圖形展示規律清晰準確與否、數據分析揭示規律的有效性等，全面衡量學生實驗成果與能力達成情況，確保教學活動、學習活動與評價標準緊密圍繞課標且相互契合，有效促進教學質量提升與學生素養發展。

4.2控制溫度更智能實驗

實驗教學模式不只適用于《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》中的實驗教學，也適用于信息科技的日常教學，下面以版《信息科技》六年級上冊第二單元“控制溫度更智能”這一課為例進行說明。

在備課時就要厘清“控制溫度更智能”這一課對應《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中 5～6 年級的“過程與控制”模塊，旨在讓學生理解過程與控制在日常生活中的應用，掌握相關的環路、反饋等概念，并能通過編程驗證簡單系統。根據課標要求確定本次實驗教學的目標是認識開環控制系統和閉環控制系統，了解反饋在其中的重要作用。

在大單元的項目式情境教學中，采用探究型的實驗教學方式，引導學生經歷“提出問題一作出假設—設計實驗一進行實驗—得出結論—評價交流”整個科學探究的實驗過程[5]，如圖2所示。

1）在項目情境提出問題環節，教師通過播放視頻創設真實的夏日場景，自然地引出空調能保持室內恒溫這一有趣現象，進而提出核心實驗問題“空調為什么能保持室內恒溫？”引發學生思考。

2）進入項目準備作出假設階段，學生觀看精心準備的微課，初步了解空調制冷原理。在此基礎上，小組展開熱烈討論，學生大膽作出假設“空調內部的控制系統是保持室內恒溫的關鍵。”

3）項目探究設計實驗環節進一步深化學習。學生明確以探究空調內部控制系統為實驗目的，并精心設計三個層層遞進的實驗活動： ① 親身體驗空調運行時室溫的變化； ② 深入分析空調制冷原理并繪制詳細的工作流程圖； ③ 利用創意實驗室模擬空調控制系統，為后續實踐操作作好準備。

4）項目實施進行實驗階段是教學的核心環節。在此環節，學生依次開展三個實驗活動。

① 觀察室溫變化情況。學生親手操作空調，仔細觀察并記錄室內溫度數據，通過分析發現室內溫度逐漸趨近于設定溫度，這一過程讓學生直觀感受到空調對室溫的控制。

② 分析空調制冷原理。教師巧妙設問，引導學生思考空調檢測室內溫度的方式，學生積極猜想后，通過觀看微課深入認識溫度傳感器。隨后，學生將自己對空調制冷原理的理解轉化為清晰的流程圖，并在作業空間展示交流，實現知識的內化與共享。

③ 模擬空調控制系統。學生在準備好創意實驗室一騰訊扣叮軟件、主控板和溫度傳感器等工具后，參照之前繪制的工作流程圖進行模擬實驗。這一過程可以讓學生深入理解空調保持室內恒溫的原理，進一步了解空調的控制系統。

5）項目總結得出結論環節，教師引導學生結合空調系統深入認識開環和閉環系統，了解反饋在系統中的關鍵作用，并通過直觀的圖示展示空調控制系統的工作流程，使抽象概念具象化。

6）在項目拓展評價反饋環節，學生將所學知識與生活實際緊密聯系，積極討論洗衣機、電冰箱、電吹風、智能光感燈等生活實例中的開環和閉環控制系統，拓展知識應用范圍。同時，多元化的評價方式貫穿始終，包括學生在學習單上的自我評價，以及在作業空間中對實驗活動二的流程圖和實驗活動三的編程作品進行教師點評、學生點贊互評等。評價內容全面，涵蓋主動發現問題、認識反饋重要性、了解控制系統工作過程和優缺點等多個維度，確保教學、學習與評價的一致性，促進學生在實踐中深入理解知識，不斷優化學習效果。

5 結束語

在新時代教育背景下，中小學信息科技實驗教學具有不可替代的作用。盡管當前面臨諸多挑戰，但通過對教學資源的優化、教學活動的精心組織和評價體系的創新改進等實踐路徑的探索與實施，有望逐步解決現存問題。文中所展示的兩個案例充分表明，無論是專門的信息科技實驗教學還是日常的信息科技課程，融入實驗教學理念都能夠促進學生在信息科技學習中全面提升問題解決、創新思維、團隊協作等多方面能力，為培養適應時代發展需求的創新型人才奠定堅實基礎，推動中小學信息科技教育邁向新高度。

6 參考文獻

[1]教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見[A/OL].（2019-11-29）[2024-07-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A06/s3321/201911/t20191128_409958.html.

[2]中華人民共和國教育部．義務教育信息科技課程標準（2022年版）［S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]魏雄鷹．加強信息科技實驗教學發揮信息科技育人價值[J].教育與裝備研究，2024，40（②：12-15.

[4]周松松，黃家英．中小學信息科技教學評一體化現狀調查及對策建議[J].教育科研，2024（23）：105-107.

[5]劉向永，楊瑤，馬啟娜．中小學信息技術項目式學習有效實踐路徑[J].中國信息技術教育，2024（15）：5-8.