“科”與“技”并重 | 基于信息科技新課標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

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以下文章來源于Citedu全媒，作者吳良輝彭燕

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《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》立足數(shù)字時(shí)代的課程育人要求，著重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。實(shí)驗(yàn)教學(xué)為踐行與發(fā)展數(shù)字時(shí)代“科”“技”并重的信息科技課程提供了新思路。

目前，信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍處于研究初期，因此，本文在闡述信息科技學(xué)科“科”“技”并重的定位的基礎(chǔ)上，分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對落實(shí)“科”“技”并重的價(jià)值，同時(shí)提出了基本要素、特色案例、典型模式、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)路徑與規(guī)范等重點(diǎn)研究方向，以期為推動(dòng)信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究提供參考。

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）明確提出信息科技課程“要遴選科學(xué)原理與實(shí)踐應(yīng)用并重的課程內(nèi)容，體現(xiàn)‘科’‘技’并重”。《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》中強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)中小學(xué)科學(xué)及相關(guān)學(xué)科（物理、化學(xué)、生物、地理、信息科技/信息技術(shù)、通用技術(shù)等）課程標(biāo)準(zhǔn)及教材修訂完善工作，統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)教育與工程教育。

信息科技課程既要讓學(xué)生開展實(shí)踐應(yīng)用，也要讓學(xué)生理解其背后的基本原理，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)既強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，又突出學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)過程反思背后原理，形成對客觀規(guī)律的基本認(rèn)識。開展信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，既回應(yīng)了時(shí)代對信息科技課程育人價(jià)值的要求，也為指導(dǎo)教師在一線實(shí)踐中開展“科”“技”并重的信息科技教學(xué)提供了橋梁。

課程定位決定課程實(shí)施方向。新課標(biāo)對信息科技課程性質(zhì)做了清晰的界定：信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實(shí)現(xiàn)。新課標(biāo)立足數(shù)字時(shí)代的課程育人要求，從“道”和“術(shù)”兩個(gè)方面（如下圖）豐富了信息科技課程的內(nèi)涵。其中，“道”對應(yīng)信息科技的科學(xué)屬性，即科學(xué)原理和思維方法；“術(shù)”對應(yīng)信息科技的技術(shù)屬性，即處理過程和工程實(shí)現(xiàn)。

基于“科”“技”并重的課程定位，在開展信息科技課程實(shí)踐時(shí)，既需要讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中動(dòng)手體驗(yàn)，也需要讓學(xué)生在實(shí)踐中反思背后的基本原理，總結(jié)數(shù)字時(shí)代的科學(xué)知識與創(chuàng)新方法，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中運(yùn)用原理，在理解原理中反復(fù)調(diào)試。實(shí)驗(yàn)為學(xué)生直觀呈現(xiàn)實(shí)踐所帶來的即時(shí)反饋，而基于反饋的倒推調(diào)試本身就是對原理的深入理解過程。不論是從認(rèn)識論還是從學(xué)習(xí)過程的構(gòu)成分析，實(shí)驗(yàn)教學(xué)都被認(rèn)為是一種學(xué)習(xí)科學(xué)理論和技術(shù)工程的卓有成效的教學(xué)方式。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是推動(dòng)開展“科”“技”并重的信息科技課程的重要途徑，開展信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的方向在各課標(biāo)中有跡可循。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中關(guān)于“實(shí)驗(yàn)”的提法出現(xiàn)了21次，它還明確提出要“設(shè)立信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”，并倡導(dǎo)“模擬實(shí)驗(yàn)”等。

2022年，在面向義務(wù)教育階段的新課標(biāo)中“實(shí)驗(yàn)”一詞更是出現(xiàn)了26次，新課標(biāo)還提出了具體可行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)：“運(yùn)用線上實(shí)驗(yàn)、模擬仿真等方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)?！?023年11月，教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心發(fā)布了《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄（2023年版）》，為推進(jìn)信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了明確指引。該目錄根據(jù)各學(xué)科主題，分別提煉了60個(gè)小學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、31個(gè)初中實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和81個(gè)高中實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，為開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了實(shí)踐方向參考。

魏雄鷹進(jìn)一步將義務(wù)教育信息科技基本實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浀?/span>實(shí)驗(yàn)類型分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等。其中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)側(cè)重讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐驗(yàn)證或證明某個(gè)現(xiàn)象或原理；探究性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)規(guī)律；創(chuàng)新應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)重視學(xué)生基于實(shí)際場景的創(chuàng)新應(yīng)用；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過虛擬環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)過程并可反復(fù)調(diào)試。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生的思維得到可視化呈現(xiàn)，并且可以清晰感受“感知—決策—執(zhí)行”的科學(xué)研究過程和技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程。

1.厘清信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要素

信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)是將實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于信息科技學(xué)科的全新探索。目前，對于“信息科技實(shí)驗(yàn)”的概念、類型劃分、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、規(guī)范流程等基本要素均沒有明確界定，而這些要素是開展信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論與實(shí)踐研究的基石。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理化生等學(xué)科已有多年應(yīng)用積淀，并形成了相對完善的研究成果。因此，在開展信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究時(shí)，可以大量采用比較研究法，通過比較實(shí)驗(yàn)教學(xué)在其他學(xué)科的應(yīng)用路徑，結(jié)合信息科技學(xué)科的獨(dú)有特色，沉淀信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各項(xiàng)基本要素。

其中，規(guī)范流程是引導(dǎo)學(xué)生開展規(guī)范實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。信息科技實(shí)驗(yàn)的規(guī)范流程可以在常規(guī)流程（明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)—制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃—準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境—實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)—學(xué)生動(dòng)手操作—實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論—完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告）中加入信息科技學(xué)科的特色，如在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中引入虛擬實(shí)驗(yàn)平臺、借助數(shù)字化平臺開展小組協(xié)作實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果可視化統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)字化呈現(xiàn)等。

2.凝練信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色案例

案例是連接理論與實(shí)踐的橋梁。凝練信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色案例，有助于深化信息科技實(shí)驗(yàn)的理論與實(shí)踐。案例凝練可以分為兩個(gè)方向，一個(gè)方向是由理論到實(shí)踐的建構(gòu)，具體來說，可以結(jié)合學(xué)習(xí)科學(xué)、腦科學(xué)、教育教學(xué)相關(guān)理論，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)在其他學(xué)科中的應(yīng)用模式探索，分實(shí)驗(yàn)類型自上而下構(gòu)建信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的案例，并在實(shí)踐中反復(fù)迭代與完善，形成典型案例。

另一個(gè)方向是由實(shí)踐到理論再到實(shí)踐的建構(gòu)，具體來說，即從實(shí)踐需求出發(fā)，圍繞信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)，選擇能用實(shí)驗(yàn)教學(xué)解決教學(xué)重難點(diǎn)的內(nèi)容開展信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，并通過實(shí)踐反復(fù)迭代，形成可復(fù)制可推廣的特色案例。

3.構(gòu)建信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的典型模式

模式具有普遍性和推廣性，開展信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式研究對于推動(dòng)理論構(gòu)建、深化實(shí)踐研究意義重大。具體來說，模式的構(gòu)建路徑有多種，如開展基于信息科技核心大概念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程模式建構(gòu)研究，通過課程凝練實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用優(yōu)勢和路徑；開展基于信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)典型模式的實(shí)證研究，通過嚴(yán)謹(jǐn)對照實(shí)驗(yàn)探究信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生、教師的成長；開展新技術(shù)、新思想、新方法支持的信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用研究，拓寬信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的外延。

4.總結(jié)信息科技實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)路徑與規(guī)范

信息科技實(shí)驗(yàn)室是開展信息科技實(shí)驗(yàn)的物理空間，也是開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合探索的學(xué)習(xí)環(huán)境。當(dāng)前，信息科技實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)路徑與規(guī)范亟待探索。在建設(shè)路徑上，需厘清信息科技實(shí)驗(yàn)室在需求定位、功能分析、空間設(shè)計(jì)、軟硬件配置、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、人員管理、課程開發(fā)、遷移擴(kuò)展等要素間的關(guān)系，形成可操作、可復(fù)制的邏輯鏈路。在建設(shè)規(guī)范上，需要界定信息科技實(shí)驗(yàn)室的空間規(guī)范、實(shí)驗(yàn)操作流程規(guī)范、數(shù)據(jù)管理規(guī)范、應(yīng)急預(yù)案規(guī)范、驗(yàn)收與評估規(guī)范、設(shè)備管理規(guī)范、日常運(yùn)行規(guī)范等，從而確保建設(shè)好的實(shí)驗(yàn)室能夠真正發(fā)揮價(jià)值，支撐實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的開展，推動(dòng)師生成長。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于信息科技學(xué)科教學(xué)，是踐行與發(fā)展數(shù)字時(shí)代“科”“技”并重的信息科技課程的有效手段，也是進(jìn)一步落實(shí)信息科技課程育人價(jià)值的重要探索。但目前信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究仍處于發(fā)展初期，該領(lǐng)域還有許多問題亟待厘清，還有諸多探索亟待實(shí)施，作為信息科技一線教師，既要吸取其他學(xué)科已經(jīng)成熟的實(shí)踐路徑，也要保持對學(xué)科本身的清醒思考，在比較融合中創(chuàng)新發(fā)展，以推動(dòng)信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究走深走實(shí)，真正發(fā)揮信息科技學(xué)科的育人價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于信息科技學(xué)科教學(xué)，是踐行與發(fā)展數(shù)字時(shí)代“科”“技”并重的信息科技課程的有效手段，也是進(jìn)一步落實(shí)信息科技課程育人價(jià)值的重要探索。但目前信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究仍處于發(fā)展初期，該領(lǐng)域還有許多問題亟待厘清，還有諸多探索亟待實(shí)施，作為信息科技一線教師，既要吸取其他學(xué)科已經(jīng)成熟的實(shí)踐路徑，也要保持對學(xué)科本身的清醒思考，在比較融合中創(chuàng)新發(fā)展，以推動(dòng)信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究走深走實(shí)，真正發(fā)揮信息科技學(xué)科的育人價(jià)值。

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