信息科技课堂实验活动的实施策略研究和生成模型建构

摘要：本文基于信息科技核心素养，结合真实课堂实践，针对信息科技课堂实验活动的实施提出相应的策略，同时深度分析了策略之间的关系，总结了课堂实验教学的生成模型，模型表现为一个“先导”映射五个“方向”，以激发课堂的素养性、生动性和主动性。

关键词：实验教学；核心素养；生成模型

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）03-0065-04

实验教学是科学技术类课程中重要的教学方式，对学生掌握科学概念、学会科学探究与实践、理解科学本质和形成科学精神具有独特而重要的作用。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）提出：“核心素养是课程育人价值的集中体现。”因此，实验教学作为课堂教学的一部分应当以核心素养为导向进行设计。此外，新课标更新了课程的理念，提出“要遴选科学原理和实践应用并重的课程内容，体现‘科’与‘技’并重”。然而，教师在实验教学中仍旧更多地关注操作技能的培养，忽视发现问题、得出结论的高阶思维培养，这样不利于核心素养的落地。针对这些问题，笔者结合人大附中航天城学校的信息科技课程实践，提出了相应的解决策略。

以课程核心素养为导向

1.为什么要以课程核心素养为导向

学科核心素养是学生学习课程后形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。教师研读新课标，把握学科核心素养包含的要素的概念界定、内涵，把握对学生发展的价值、主要表现和素养对应的学业质量总体要求，有助于提高教学效率，促进学生健康成长。

2.实验活动是核心素养形成的途径

学科活动包括两个部分，即实践活动（注重动手，提供感性认知）和认知活动（注重动脑，提供理性认知），具有实践性、思维性和自主性三个特性。学科活动通过教学层级的跃迁、学科知识的挖掘和大单元主题的推进“三大”抓手促进学科核心素养的形成。

以单元主题教学为抓手

新课标提出：“探索大单元教学，积极开展主体化、项目式学习等综合教学活动，促进学生举一反三、融会贯通，加强知识内在联系，促进知识结构化。”[1]这就要求教师在进行教学设计时要使用大观念来统整课程内容，将单元知识贯通起来使之成为一个整体，并创设情境让学生在连续的实验课程中学习知识、提升素养。

案例1：初中信息科技七年级“互联网工作原理”单元教学设计。

本单元属于“互联网应用与创新”模块的第二单元，包含互联网组成结构、互联网数据传输、互联网体系结构和互联网通信协议四部分内容。该单元内容主要剖析“互联网如何完成通信任务”这一问题，问题涉及的知识点零散、繁多，以知识灌溉方式或自主探究方式进行教学都难以激发学生兴趣。因此，在“互联网工作原理”的单元主题下，教师秉承“做中学”的教学理念，以深度学习为理论基础，设计了“组建私人局域网”的核心任务。单元整体教学围绕四个操作内容展开，分别对应“感知”“准备”“执行”“总结”四个阶段，强调“做中学”，落实信息意识、计算思维和数字化学习与信息社会责任的培养。具体课程设计描述如表1所示。

案例分析：①该单元的实验教学设计主要依据以下原则：创建真实情境，解决生活中的问题；提供导学案，固化操作流程，提高效率；整合资源，搭建实验活动环境；合理设置开放度，增加参与感；通过实操认识重要概念。②单元中四个课时目标共同促进单元目标的达成，每个课时着力解决一个关键问题，遵从“直观-微观”“上层-底层”“应用-原理”的规律逐渐深入学习互联网的数据传输（如图1）。

以多元实验资源为支撑

新课标强调：“教学要充分重视培养学生自主学习的意识和能力，鼓励‘做中学’‘用中学’‘创中学’，凸显学生的主体性。结合信息科技课程学习特性，注重开发文本、数据、图片、音频、视频（动画）等多种媒体类型数字资源，注重创设真实情境，引入多元化数字资源，提高学生的学习参与度。”

案例2：七年级“搭建局域网——互联网数据传输”课时教学实验。

教师引导学生在操作实践中掌握局域网的搭建方法，理解网络传输过程需要的要素信息，从而产生通过网络解决网络共享问题的意识。知识点的教学全部安排在实验操作过程中进行，以实验中出现的新问题为出发点为学生讲解IP地址、子网掩码、交换机使用、网络安全的知识点，将之前课程所学的零散知识串联起来并引向具体实践。

案例分析：本节课用到的实验器材较多，硬件有网线、笔记本、交换机和希沃大屏，软件有图片和视频、希沃白板。为了实现利用网线搭建局域网，教师为学生提供了带有网口的笔记本电脑和VLAN配置完成的交换机，便于学生开展多人通信的活动。教师可以将学生的网络搭建情况共享到大屏，给予及时评价。通过多样的实验资源能够帮助学生在动手操作的同时掌握相关知识，并增加知识的情境记忆点。

以深化探究活动为核心

1.基于课堂对话活动进行深化（如表2）

案例3：拓展云存储和NAS（《搭建局域网——互联网数据传输》课时中的讨论环节）。

“老师，家里的设备如何进行数据共享呢？不能都用网线吧？”这是在案例3的讨论环节学生提出的问题。课堂上所做实验的应用场景往往具有局限性和易操作性，但是生活的问题会更加要求通用性。学生通过课堂上利用网线连接交换机进行数据传输的实验，发现数据确实能被交换机转发，但是谁又会在生活中带着网线来共享数据呢。

教师因势利导，学生进一步思考生活中常用的数据共享方式。学生回答：“QQ、微信和网盘。”教师提问：“这些方式都需要在能联网的情况下才能实现？明明是发到QQ上的，为什么会传输到对方计算机呢？”学生思考后能够想到网络是要收费的，软件公司为用户存储了东西，充当了“中间商”的角色，并且通信供应商为用户提供了转发服务，充当了“交换机”的角色。教师总结这就是云服务提供的云存储功能，并追问：“类似地，如果在家庭局域网中也安排一个‘中间商’，是不是就可以提供家庭范围的多设备共享了呢？”有的学生能够理解并说出NAS技术。

案例分析：①实验教学属于学科活动，学生是学习的主体，要在学生现有经验上展开深度教学；②课堂上的实验活动应当与生活问题有关，突出信息科技解决问题的学科本质，培养学生的计算思维；③学习内容不局限于实验操作内容，应当有效拓展学生的知识面，引导学生正确认识信息科技在生活、学习中的作用。

2.有机促进正确价值观念的形成

信息科技课程的核心素养包含信息社会责任，需要学生理解信息科技给学习、生活和工作带来的各种影响，具有保护自己的能力，并且乐于帮助他人开展信息活动，负责任地共享信息和资源。实验教学课程同样包含众多课程思政元素，如砥砺强国之志、善于合作之能、严谨求真之魂等，有助于学生树立正确的价值观念。[2]

案例4：剖析“钓鱼”原理——互联网安全意识。

本课时的教学目标是“通过网络‘钓鱼’情境，学会分析网络问题，提高网络安全意识，发展信息意识、计算思维和信息社会责任”。良好的网络安全意识的形成不仅需要有基于技术的网络素养，还需要有正确的价值观。

案例分析：该课时主要分为三个环节：①通过“钓鱼”网站实操和真实案例视频，理解网络“钓鱼”的含义，有意识地保护个人及他人隐私，提高信息意识。②通过分析网络请求的服务过程，理解“钓鱼”网站的工作原理，形成分析和处理网络安全问题的系统方法，提升计算思维。③通过模拟“鱼叉”攻击的实验和案例分析讨论，知道“钓鱼”网站的诱骗方法，提高网络防“钓”安全意识，增强信息社会责任感。环节设计按照“感性—理性—思维”的顺序逐步加深，始于“fishing”终于“phishing”，最终得出“人”才是避免网络诈骗的主体的课程结论，拒绝诱惑，提高安全意识才是关键。此外，通过国家安全日视频，引导学生对个人网络安全与国家安全关系进行思考，以树立社会责任感。

以技术人文融合为亮点

信息科技作为一门“科技并重”的学科，在提升数字素养的同时能够为学生的其他学科学习助力。[3]

案例5：熟读诗歌三百首——探秘AI作诗。

本节课以激发学生古诗学习热情为动机，基于AI作诗技术创设“AI下的人文创作”的情境，发挥信息技术学科的综合性，与语文学科相结合，挖掘育人价值，生动形象地讲解AI作诗的原理。课程主要从“人与AI”和“技术与人文”的大方向出发，借助“诗三百”平台和“飞桨”深度学习平台带领学生拆解、分析复杂问题，感受人工智能是数据支撑下的技术。

案例分析：AI作诗的当前阶段与学生目前所处的学习阶段一致，即一边接受输入，一边总结特征，获取特征矩阵放在脑子里，模仿输出。通过AI作诗，学生发现AI不仅能解决实际的工程问题，还具有人文创作的潜能。学生针对技术展开讨论，并取得较好效果。课程借助跨学科设计，融合“技术实验”与“人文素养”帮助学生形成正确价值观念、必备品格和关键能力。

以1+N联合教研为平台

笔者所在学校信息组结合组员年轻、踏实、善于研究的特点，构建了“1+N”的教研方式，该方式能够帮助教师提高教学效率。“1”指的是授课教师自己，“N”指的是教研组教师、授课学生、海淀教育平台研究课、社会优秀教学案例和优秀课题的参与。教研组教师能够为实验教学内容安排提出建议；授课学生作为主体可以给予反馈建议，提供实验方向；海淀教研平台提供大量优秀研究课，帮助教师开拓思维，走出定式；社会优秀教学案例让教师紧跟前沿，助力数字胜任力的培养；优秀课题参与能够帮助教师总结教学经验，与多学科教师探讨教学难点，推动融合教学。

总结：信息科技实验活动生成模型

基于前文提出的信息科技实验活动的策略，通过分析各策略的交互关系，笔者建构出信息科技实验活动生成模型（如图2）。

核心素养是信息科技实验活动的基础，是实施的战略先导。单元主题教学是课程设计的基础工程，为课堂提供构建框架；深化探究活动是课程设计的有效突进，培养学生的高阶思维能力；多元的实验资源是环境补充，为学生营造具有吸引力的学习环境；技术人文的融合是时代特色，培养学生数字时代的“柔情”；以1+N的联合教研为平台，是教师的成长依托，促进教师“睁眼”看“世界”。

参考文献：

[1]为未来社会培养具有数字素养与技能的人才——义务教育信息科技课程标准（2022年版）解读[J].基础教育课程，2022（10）：67-73.

[2]纪纬，葛亚明，韩建卫，等.高校实验教学思政元素的挖掘与研究——以大学物理实验为例[J].大学教育，2022（12）：116-118.

[3]吴国境.核心素养下信息技术在初中物理教学中的应用[J].中国新通信，2022，24（24）：218-220.

本文系北京市数字教育研究课题“基于DOK理论的中学多元连续性精准教学的实证研究”（课题号：BDEC2023080003）的成果。