教育部于2023年11月发布了《中小学实验教学基本目录》（以下简称《基本目录》）
［1］。在《基本目录》中，初中信息科技学科实验教学对应《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》），共划分了“互联网应用与创新”“物联网实践与探索”“人工智能与智慧社会”“跨学科主题”4个一级主题，下设31项基本实验活动。魏雄鹰
［2］指出，信息科技实验教学是培养创新人才的重要途径，加强信息科技实验教学能提升学生的实践能力和动手能力、激发学生的创新思维和创造能力、培养学生的问题解决能力、体现信息科技课程育人价值的重要意义。面对接踵而至的《新课标》和《基本目录》，要想上好“科”与“技”并重的信息科技课程，一线的信息科技教师需要直面困境，主动寻求开展实验教学的策略。
1 初中信息科技实验教学的开展困境
1.1 信息科技实验教学基本要素的认知困境
在《新课标》颁布之前，各地方的教材均以“技”为主。信息科技教师在过去很长的一段时间都致力于对地方教材的研究与落实。原教学活动大多基于教师对技术原理的讲解或对具体软件功能、技术的示范，进而引导学生个体进行原理理解以及技术操作的模仿应用。随着《新课标》和《基本目录》的颁布，首次将理化生学科沉淀多年的“实验教学”引入信息科技学科。如今，信息科技实验教学处于全新的探索阶段，教师只有明确信息科技实验教学的类型划分、实施环节与流程等基本要素，才能更好地开展实验教学实践。然而，无论是《新课标》还是《基本目录》，均没有对这些基本要素进行界定。因此，大部分一线信息科技教师正处于信息科技实验教学基本要素的认知困境中。
1.2 开展信息科技实验教学的设备资源困境
教师开展信息科技实验教学离不开实验设备资源这一“硬条件”。尽管我国教育信息化取得显著进展，实现了学校网络的广泛覆盖和计算机教室的普及，但现有软硬件设施与《新课标》对信息科技课程的需求不匹配，就如传统机房由于空间布局限制，并不适合开展探究性和创新性实验
［2］。同时，教育发展仍然存在东西差异、城乡差异，未实现完全均衡，地区间、学校间、教师间呈现出较大差异。大部分一线教师现有的设备资源普遍存在不适配新需求、地区差异大和研发配备滞后的情况。这便是开展信息科技实验教学的设备资源困境。
2 初中信息科技实验教学困境的应对策略
2.1 厘清实验教学的基本要素，紧扣《新课标》有的放矢
笔者依据《基本目录》中的基本实验活动，结合《新课标》相应模块的内容要求、学业要求及核心素养培养要求，参考理化生学科实验教学的开展经验，进行了一些实践初探。将实验目标、实验内容、实验类型、实验条件、实验开展形式、实验主体、实验过程、实验成果展示与反思、实验评价和迁移确定为信息科技实验教学的基本要素
［3-4］。在实践中根据实验教学组织流程，教师开展实验教学可按时间分为“实验准备阶段”“实验开展阶段”“实验延伸阶段”。首先，教师在“实验准备阶段”的操作步骤分为：①明确实验目标及内容；②选定适配的实验类型；③确定实验条件及形式；④明确实验主体；⑤创设情境、完成实验设计。在此阶段，主要由教师根据《基本目录》和《新课标》的相关要求独立完成。其次，在“实验开展阶段”的操作步骤分为：①引导学生进入情境、了解实验目标与内容；②引导学生开展实验；③组织学生展示与反思；④开展评价。在此阶段，教师应以引导为主，坚持以学生为中心，有目的、有侧重地将学生遇到的问题、困惑聚焦到实验所指向的要求和学科素养提升上来。最后，教师在“实验延伸阶段”则可以选择性地通过抛出问题，引导学生通过思考、课外拓展、思维与方法迁移应用等形式进行实验的延伸。让学生将实验的原理、方法、结论进行内化，进而迁移，以进一步培养学生的学科素养。
信息科技实验教学按实验目标可以划分为：体验感知型实验、调查分析型实验、探究设计型实验、原理验证型实验、应用创作型实验
［5］。
（1） 体验感知型实验：教师引导学生通过开展校内外专题考察、数字化体验、实物体验、虚拟仿真体验等实验活动，体验、了解、感知相关原理、技术的应用情况、方式及影响，进而激发学生对原理探究的热情，主动肩负信息社会责任。
（2） 调查分析型实验：教师引导学生通过开展实地专题调查、网络搜索等活动获取信息数据，并从中通过筛选、提取、对比、分析，形成对相关事件、技术、原理、特点的认识，进而培养学生信息意识等学科素养。
（3） 探究设计型实验：教师引导学生基于真实应用场景、数字化素材、现有软硬件设备、虚拟仿真平台等实验条件，通过设计实验流程，验证学生不明确的结论或未知的原理，在设计、探究、理解原理结论的过程中发展学生计算思维等学科素养，培养其探究、解决问题的能力，激发其创新思维和创造力。
（4） 原理验证型实验：教师引导学生基于真实应用场景、数字化素材、现有软硬件设备、虚拟仿真平台等实验条件，通过设计实验流程，验证学生已知的原理知识，以此巩固加深学生对原理知识的理解，发展学生计算思维等学科素养，培养其探究问题、解决问题的能力。
（5） 应用创作型实验：教师引导学生开展实地配置、数字化作品的创作、利用实物或基于虚拟平台完成功能系统的设计与搭建等活动，对已知的原理、知识、技术进行应用、模仿、迁移、创新，发展学生计算思维等学科素养，提升学生动手实践能力，激发创新思维和创造能力。
【案例】在“体验人工智能算法——分类与预测”基本实验活动中，教师创设“淘宝拍照购物”的真实情境，引导学生明确实验内容为“体验图像分类应用及相似度的作用”。学生确认平板、畅言智AI平台运行正常后，以排序的形式梳理实验步骤：①在平板中进入“图像分类应用”；②按选定的动物类型采集2个或以上种类的图像数据，并保障每种数据中不少于20张图像；③挑选不同的图像数据进行“颜色”“纹理”“形状”方面的特征提取；④学生点击图标进行分类器训练；⑤挑选或现场拍摄6张以上图片供计算机进行智能分类，记录相似度的数据及分类结果；⑥通过对比各次图像及相似度数据，形成小组结论。随后，教师组织小组进行成果展示，教师与学生给予口头的点评与建议，以形成评价。最后抛出“你觉得人工智能依据‘相似度’进行分类可靠吗？”“如果我们的人脸特征数据被泄露，会有什么后果？”两个问题，引导学生思考迁移。
【案例亮点】该实验属于体验感知型实验。实验引入央馆人工智能课程平台实验资源。学生通过可视化界面，参与人工智能图像分类实现全过程，并引发学生对人工智能带来的安全挑战的思考，发展学生计算思维及信息社会责任等学科素养。
2.2 因地制宜创造条件，助力实验教学开展
开展信息科技实验教学，教师需要面对地区间、学校间客观存在的软硬件条件差异及环境差异带来的困境。在学校配置信息科技实验室（设备）之前的过渡时期，教师应因地制宜，积极创造条件，克服困难开展信息科技实验教学实践
［2］。
要明晰所在学校机房、相关功能场室的软硬件情况，如计算机软硬件情况、学校网络主控室配套情况、开源硬件配套情况、3D打印软硬件配套情况、专用实验室建设及配套情况等。设备情况的明晰可进一步具体到设备的数量、不同设备所支持的技术范畴以及运作情况等更为细致却对教学影响较大的信息。
教师可沟通、联系学校附近的相关企业、机构、场地，如科技馆、网络中心、物联家居体验馆、智能物流中心、VR体验馆等，他们或能为实验教学提供实地的考察、应用体验与实践场地、技术及讲解支持。哪怕是实地活动开展困难，也可争取获得相关的宣传、科普素材，如展馆功能展示视频、产品功能宣传单等。
教师可关注学科相关的新技术、在线平台、软件、视频等资源。如国内外热门人工智能大模型及其对应产品服务（文心一言、腾讯元器、讯飞星火等）；能实现虚拟场景与程序互动的国产软件（帕拉卡等）；人工智能教学平台（畅言智AI等）等。这些是师生能够调用的网络软资源，是对校内外硬件场地资源的一个有力补充。教师可适时引入这类网络资源，丰富和拓展信息科技实验教学的条件及可能性。
教师可结合自身专业技术优势，利用国产、开源等平台，设计开发简易的实验模拟软件和平台，用于模拟对硬件需求较高的实验（如小型网络的搭建与配置、物联系统的搭建等）；用于可视化实验效果较为后台化的实验（如数据加密等）。同时，还可基于已有的开源硬件设备，结合3D打印、激光切割等技术，设计开发物联网系统相关的实验教学教具
［6］。这是教师通过发挥自主能动性，为实验教学所创造的软件、平台、教具等设备资源条件。
教师可关注国家及地方出台的实验室配置政策、各类信息科技实验教学实验器材的研发情况及实验室的设计方案，把握时机，主动向学校或上级提出增配实验器材、实验室的需求，进而促进信息科技配套实验教学设备、功能室的配置与建设。
3 结语
教师通过明晰校内资源、联系校外资源、拓展网络资源、开发个性资源、推动实验设备场室配套等做法，实现因地制宜，充分发挥自主能动性，创造条件，应对困境，助力信息科技实验教学的开展。
京公网安备11010202008535号
PDF
(350KB)
