义务教育信息科技课程助力高中信息技术实验教学

杨梅 王凤红

摘要：信息技术实验课可以激发学生的学习兴趣和好奇心，提升学生的实践能力和问题解决能力。为确保高中信息技术实验课程的顺利开展，学段之间需要有效衔接，以实现贯通式培养，达到最佳的教学效果，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的颁布，为贯通式培养提供了可能。本文以“智能追踪小车”设计为例，分析了义务教育信息科技课程如何为高中信息技术实验课的设计和实施提供支撑。

关键词：义教课标；学段衔接；实验课；实验教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）10-0019-04

长期以来，由于义务教育阶段课程标准的缺失，造成义教与高中课程脱节，高中信息技术课程的实验教学不能正常开展，达不到应有的效果。而《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“义教新课标”）的颁布，为高中、义教实验教学的贯通式培养提供了可能。这是因为义教新课标中的“遴选科学原理和实践应用并重的课程内容”“倡导真实性学习”“强化素养导向的多元评价”等课程理念，为高中信息技术实验课程的教学提供了坚实的支撑。

科学原理和实践应用并重是实验教学的底色

义教新课标和《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》保持了一脉相承的连贯性，反映了数字时代正确的育人方向。为了使学生在数字时代能够更好地适应社会发展的需求，实验教学需要从培养学生基本的信息技术操作能力和认知能力转变为培养学生创新意识和综合应用能力。

义务教育信息科技课程具有基础性、实践性和综合性的特征，为高中阶段信息技术课程的学习奠定基础。高中、义教实验教学在设计实验教学内容时，需要确保理论知识与实践操作相结合，体现“科”与“技”并重，提升学生知识迁移能力和学科思维水平，以促进学生的全面发展和能力提升。

以“智能追踪小车”实验课为例，课堂不应仅仅关注实验操作，而应将科学原理和实践应用融合在实验教学中，即通过情境再现与理论探究、观察记录与实验操作、算法设计与数据分析、问题探究与深度讨论、实验报告与梳理总结、延伸实验与项目设计等过程将科学原理和实践应用融合到实验教学中，以提高学生的学习兴趣和参与度，培养学生的科学素养，促进全面发展。

具体体现：①导入环节。用生活情境新闻视频再现“自动识别，禁止电动车上楼”的话题，引导学生树立安全意识，关注基于传感与控制机制的安全守护，通过介绍实验的理论基础和背景知识，让学生了解实验的目的、原理和预期结果。②实操环节。设计智能追踪小车设备，观察现象并记录数据。这种实践性的学习体验有助于学生深入理解科学原理，并将理论知识转化为实际技能。通过对实验中收集到的数据进行分析和解释，并从中提取规律和结论来培养学生的科学思维和数据处理能力。③总结环节。学生撰写实验报告，总结实验过程和结果，以加深对实验内容的理解，提高科学表达能力和文字表达能力。在通过基础活动掌握基本实验技能后，可以引导学生进行延伸实验或项目设计，即运用所学知识解决更多情境下的实际问题或进行创新性研究。

真实性学习是实验教学的担当

义教新课标倡导真实性学习，即创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识，提升问题解决能力；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；支持学生在数字化学习环境下进行自我规划、自我管理和自我评价，鼓励“做中学”“用中学”“创中学”，凸显学生的主体性。

“智能追踪小车”实验课的设计指向真实情境下的问题解决，是引导学生关注生活情境应用的典型范例，即思考如何更好地通过智能识别追踪技术节省人力物力，保护人类安全。通过创设真实情境，提供多元化的课程资源，培育以学习为中心的教与学关系，帮助学生借助数字化资源自主探究，科学规划和管理学习路径，运用计算思维解决不同情境下的问题同样是高中信息技术实验教学的目标。

1.教学目标和实验目的浸润学科素养

根据课程标准和学情分析，笔者确定了本节课基于学科核心素养的教学目标：

①通过生活中智能识别系统的应用示例，感知信息技术对社会发展的影响；能够根据实际问题主动运用所学技术解决问题；在设计智能追踪小车的过程中，能够有效获取并分享信息，提升问题解决的效率。（信息意识）

②通过判断、分析与综合运用各种资源，学会根据实际情况选择合适的问题解决方案；能够利用设备与技术手段，组建智能追踪小车，模拟、仿真、验证解决问题的过程，反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用于解决其他问题。（计算思维）

③利用数字化工具和资源，自主探究，完成实验活动，体验数字化学习过程。（数字化学习与创新）

④认识到物联网技术对社会发展的推动作用；增强安全意识、知道自主可控技术对国家安全的重要意义；对智能追踪技术应用的优势与局限有一定认识。（信息社会责任）

笔者根据教学目标，确立了以下实验目的：

①观察身边的传感器（超声波、摄像头等）和控制器（主控板），规划项目需求。

②通过分析问题，设计算法、编写程序、调试运行，了解智能化的本质。

③利用视觉传感器识别颜色，体验数据训练的过程，感受人工智能模式识别如何实现自动传感和控制。

④利用数字化工具和资源，自主探究，完成实验活动，体验数字化学习过程。

2.课程内容和活动路径彰显学科逻辑

义教新课标的“课程内容”部分指出：依据核心素养和学段目标，按照学生的认知特征和信息科技课程的知识体系，围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条逻辑主线，设计义务教育全学段内容模块，组织课程内容，体现循序渐进和螺旋式发展。课程内容中的六条逻辑主线串联形成学科逻辑，特别是义务教育第三学段的“身边的算法”“过程与控制”“小型系统模拟”和第四学段的“互联网应用与创新”“物聯网实践与探索”“人工智能与智慧社会”等内容模块同样为高中信息技术实验课的教学实施提供了主要知识及其逻辑关联与层次梯度，每一条逻辑主线既是信息科技知识体系的内在逻辑，又是课程内容的主线脉络，也成为教学实施的重要抓手。以下为基于六条逻辑主线的实验报告单活动路径。

活动一：观察设备，探究原理（如表1）

设计意图：观察并分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制。

活动二：分析问题，设计算法

学生明确问题描述：如何实现智能识别并追踪不同颜色的物体。选用自然语言、流程图或者伪代码中的任意一种方式和同学们一起交流算法思想，记录活动收获。

设计意图：从生活实例出发，能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案；运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。

活动三：完善程序，调试运行（如表2）

设计意图：鼓励学生从多个方面熟悉程序，不要求每个算法问题都由学生编程实现，阅读理解、修改运行等也都是有意义的体验。用类似科学课程中观察实验的教学方法，也是培养数字化学习与创新的一种实践。

活动四（拓展活动）：安全第一，紧急制动（如下页表3）

活动五：（自创活动）技术守护，国家安全（如下页表4）

设计意图：引导学生拓宽活动视野，关注国家安全，增强他们的国家意识和安全意识，借助技术为维护国家安全做出积极的贡献。

借助实验报告单可以更好地提升学生数字素养与技能。电子版实验报告的撰写需要运用更多的数字素养（数据的记录和呈现、分析和处理），有助于培养学生的综合能力（文字表达能力、逻辑思维能力和分析解决问题的能力）。

素养导向的多元评价是实验教学的追求

信息科技课程要培养的核心素养主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。这四个维度有各自的特征，同时又互相支持、互相渗透，能够共同促进学生数字素养与技能的提升。素养导向的多元评价应该是基于理解的定量评价和定性评价、过程性评价和终结性评价、自评与他评等相结合的方式。

智能追踪小车实验评价采取提问、讨论、电子教室考试、实验报告、项目作业等定量评价和定性评价方式。通过课堂提问互动答疑等活动实现过程性评价，通过电子教室发送项目反馈测试、提交撰写的实验报告单等活动实现终结性评价，多元评价让实验课的评价更轻松自然地落地。实验报告单不仅可以引导学生规划学习路径，实现自主学习，记录实验过程和结果，还能评估学生的学习情况，促进交流和合作，为实验教学的迭代改进提供参考。通过撰写实验报告，教师可以了解学生对实验内容的理解和掌握情况，从而评估其学习水平。

义教新课标的落地让高中实验教学有了更好的实验基础，为高中实验课的开展提供了更多的支撑和指导，实验课引导学生探索和实践，强调综合能力培养，注重真实情境下问题的解决，促进学生深入理解和应用所学知识，帮助学生构建系统化的体系，提升学生解决复杂问题的高阶思维能力，多维度打造信息科技（技術）协同育人生态。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2022年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]李维明.义务教育信息科技课程标准中“逻辑主线”的认识与理解[J].中国信息技术教育，2023（12）：17-19.

[4]任友群，黄荣怀，熊璋.从信息技术到信息科技——关于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的对话[J].课程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.