基于信息科技新课标的实验教学研究

吴良辉 彭燕

摘要：实验教学为践行与发展数字时代“科”“技”并重的信息科技课程提供了新思路。目前，信息科技实验教学仍处于研究初期，因此，本文在阐述信息科技学科“科”“技”并重的定位的基础上，分析了实验教学对落实“科”“技”并重的价值，同时提出了基本要素、特色案例、典型模式、实验室建设路径与规范等重点研究方向，以期为推动信息科技实验教学研究提供参考。

关键词：“科”“技”并重；信息科技；信息科技实验教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）02-0021-03

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）明确提出信息科技课程“要遴选科学原理与实践应用并重的课程内容，体现‘科’‘技’并重”。[1]《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中强调加强中小学科学及相关学科（物理、化学、生物、地理、信息科技/信息技术、通用技术等）课程标准及教材修订完善工作，统筹规划科学教育与工程教育。[2]信息科技课程既要让学生开展实践应用，也要让学生理解其背后的基本原理，而实验教学既强调学生动手体验实验过程，又突出学生基于实验过程反思背后原理，形成对客观规律的基本认识。开展信息科技实验教学研究，既回应了时代对信息科技课程育人价值的要求，也为指导教师在一线实践中开展“科”“技”并重的信息科技教学提供了桥梁。

信息科技课程定位：“科”“技”并重

课程定位决定课程实施方向。新课标对信息科技课程性质做了清晰的界定：信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。[3]新课标立足数字时代的课程育人要求，从“道”和“术”两个方面（如下图）丰富了信息科技课程的内涵。其中，“道”对应信息科技的科学属性，即科学原理和思维方法；“术”对应信息科技的技术属性，即处理过程和工程实现。

基于“科”“技”并重的课程定位，在开展信息科技课程实践时，既需要让学生在实践活动中动手体验，也需要让学生在实践中反思背后的基本原理，总结数字时代的科学知识与创新方法，培养其创新思维和解决问题的能力。

实验教学助力信息科技课程落实“科”“技”并重

实验教学强调让学生在動手实践中运用原理，在理解原理中反复调试。实验为学生直观呈现实践所带来的即时反馈，而基于反馈的倒推调试本身就是对原理的深入理解过程。不论是从认识论还是从学习过程的构成分析，实验教学都被认为是一种学习科学理论和技术工程的卓有成效的教学方式。[4]

实验教学是推动开展“科”

“技”并重的信息科技课程的重要途径，开展信息科技实验教学研究的方向在各课标中有迹可循。《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》中关于“实验”的提法出现了21次，它还明确提出要“设立信息技术实验室”，并倡导“模拟实验”等。[5]2022年，在面向义务教育阶段的新课标中“实验”一词更是出现了26次，新课标还提出了具体可行的实验教学指导：“运用线上实验、模拟仿真等方式，引导学生自主学习、合作学习。”[6]2023年11月，教育部教育技术与资源发展中心发布了《中小学实验教学基本目录（2023年版）》[7]，为推进信息科技实验教学提供了明确指引。该目录根据各学科主题，分别提炼了60个小学实验活动、31个初中实验活动和81个高中实验活动，为开展实验教学提供了实践方向参考。魏雄鹰进一步将义务教育信息科技基本实验目录的实验类型分为验证性实验、探究性实验、创新应用性实验和虚拟仿真实验等[8]。其中，验证性实验侧重让学生通过动手实践验证或证明某个现象或原理；探究性实验强调让学生在探究中发现规律；创新应用性实验重视学生基于实际场景的创新应用；虚拟仿真实验通过虚拟环境模拟实验过程并可反复调试。通过实验教学，学生的思维得到可视化呈现，并且可以清晰感受“感知—决策—执行”的科学研究过程和技术实现过程。

信息科技实验教学重点研究方向

1.厘清信息科技实验教学的基本要素

信息科技实验教学是将实验教学应用于信息科技学科的全新探索。目前，对于“信息科技实验”的概念、类型划分、关键环节、规范流程等基本要素均没有明确界定，而这些要素是开展信息科技实验教学的理论与实践研究的基石。因此，急需对信息科技实验要素开展研究。实验教学在理化生等学科已有多年应用积淀，并形成了相对完善的研究成果。因此，在开展信息科技实验教学研究时，可以大量采用比较研究法，通过比较实验教学在其他学科的应用路径，结合信息科技学科的独有特色，沉淀信息科技实验教学的各项基本要素。

其中，规范流程是引导学生开展规范实验的基础。信息科技实验的规范流程可以在常规流程（明确实验目标—制订实验计划—准备实验环境—实验注意事项—学生动手操作—实验结果分析与讨论—完成实验报告）中加入信息科技学科的特色，如在实验环境中引入虚拟实验平台、借助数字化平台开展小组协作实验、实验结果可视化统计、实验报告数字化呈现等。

2.凝练信息科技实验教学的特色案例

案例是连接理论与实践的桥梁。凝练信息科技实验教学的特色案例，有助于深化信息科技实验的理论与实践。案例凝练可以分为两个方向，一个方向是由理论到实践的建构，具体来说，可以结合学习科学、脑科学、教育教学相关理论，基于实验教学在其他学科中的应用模式探索，分实验类型自上而下构建信息科技实验教学的案例，并在实践中反复迭代与完善，形成典型案例。另一个方向是由实践到理论再到实践的建构，具体来说，即从实践需求出发，围绕信息科技学科核心素养，选择能用实验教学解决教学重难点的内容开展信息科技实验教学设计，并通过实践反复迭代，形成可复制可推广的特色案例。

3.构建信息科技实验教学的典型模式

模式具有普遍性和推广性，开展信息科技实验教学的模式研究对于推动理论构建、深化实践研究意义重大。具体来说，模式的构建路径有多种，如开展基于信息科技核心大概念的实验教学课程模式建构研究，通过课程凝练实验教学应用优势和路径；开展基于信息科技实验教学典型模式的实证研究，通过严谨对照实验探究信息科技实验教学促进学生、教师的成长；开展新技术、新思想、新方法支持的信息科技实验教学的应用研究，拓宽信息科技实验教学研究的外延。

4.总结信息科技实验室的建设路径与规范

信息科技实验室是开展信息科技实验的物理空间，也是开展实验教学融合探索的学习环境。当前，信息科技实验室的建设路径与规范亟待探索。在建设路径上，需厘清信息科技实验室在需求定位、功能分析、空间设计、软硬件配置、网络环境、人员管理、课程开发、迁移扩展等要素间的关系，形成可操作、可复制的逻辑链路。在建设规范上，需要界定信息科技实验室的空间规范、实验操作流程规范、数据管理规范、应急预案规范、验收与评估规范、设备管理规范、日常运行规范等，从而确保建设好的实验室能够真正发挥价值，支撑实验教学研究的开展，推动师生成长。

展望

实验教学应用于信息科技学科教学，是践行与发展数字时代“科”“技”并重的信息科技课程的有效手段，也是进一步落实信息科技课程育人价值的重要探索。但目前信息科技实验教学研究仍处于发展初期，该领域还有许多问题亟待厘清，还有诸多探索亟待实施，作为信息科技一线教师，既要吸取其他学科已经成熟的实践路径，也要保持对学科本身的清醒思考，在比较融合中创新发展，以推动信息科技实验教学研究走深走实，真正发挥信息科技学科的育人价值。

参考文献：

[1][3][6]中华人民共和国教育部.教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准（2022年版）的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202204/t20220420_619921.html.

[2]中华人民共和国教育部.教育部等十八部门关于加强新时代中小学科学教育工作的意见[EB／OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A29/202305/t20230529_1061838.html？eqid=8feeecef0000bfac000000066476acc0&wd=&eqid=efc2c5080000f27200000006649650fc．

[4]江永亨，任艳频，于莹.从学习规律视角考察高等教育实验教学的基本属性和课程设计要点[J].中国大学教学，2022（03）：58-62．

[5]中华人民共和国教育部.教育部关于印发普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版2020年修订）的通知[EB／OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202006/t20200603_462199.html？from=groupmessage&isappinstalled=0.

[7]教育部教育技術与资源发展中心（中央电化教育馆）.教育部教育技术与资源发展中心（中央电化教育馆）关于发布《中小学实验教学基本目录》的通知[EB／OL].https：//www.ncet.edu.cn/zhuzhan/ywgzsyjx/20231123/5987.html．

[8]中华人民共和国教育部.加强信息科技实验教学发挥信息科技育人价值[EB／OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/2023/2023_zl24/202311/t20231123_1091836.html.