《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确提出了“通过实验活动促进计算思维与数字化创新能力培养”的要求
［1］；2023年11月教育部发布的《中小学实验教学基本目录（2023年版）》进一步将“搭建小型无线网络”“蓝牙通信应用”“近场通信（NFC）应用”等实验活动列为普通高中信息技术学科基本实验项目，强调通过实践深化知识迁移能力
［2］。然而，县域高中信息技术实验教学面临资源匮乏与应试化倾向的双重困境
［3］。
为摆脱上述困境，笔者基于建构主义学习理论及情境认知理论，融合“做中学”理念，提出“跨模块解构+生活化实验”的实验教学策略，以无线网络技术谱系认知为主线，通过教材重构、BYOD（Bring Your Own Device，自带设备）模式
［4］与低成本教具的整合，探索县域高中信息技术实验教学的创新路径。
1 县域高中信息技术实验教学价值分析
1.1 从离散知识到系统认知体系的重构
粤教版高中信息技术必修二“3.3.1无线网络的接入方式”以技术枚举形式呈现Wi-Fi、蓝牙等无线网络类型，但缺乏技术原理的深度阐释与可操作的验证性任务设计，难以落实新课标“做中学”的要求。通过解构选择性必修二“短距离无线通信技术及其应用”模块中的核心原理，提炼其技术逻辑链，重构为可嵌入必修课程的系列微实验任务。
1.2 生活化实验，基于真实情境的技术认知补位
为验证学生技术认知现状并设计有针对性的实验，笔者于2024年5月采用分层抽样法，对泰宁县第一中学的250名学生开展NFC技术认知基线调查。调查结果（
表1）显示：50.8%的学生完全未接触过NFC标签读写操作，县域学生存在明显的“技术认知断层”现象；仅7.6%能解释NFC工作原理，绝大多数停留在碎片化应用认知层面。
基于此，设计生活化实验链，利用智能手机中的Wi-Fi、蓝牙、移动网络、NFC等功能的协同与冲突现象，引导学生探究下述问题。①技术协同机制：当多网络功能同时启用时，设备如何分配频段资源？②干扰实验：微波炉对蓝牙网络传输的稳定性有影响。③场景化应用：NFC标签在本地旅游业的低成本部署方案（如景区导览）。通过真实情境中的技术操作与问题解决，弥补学生技术认知断层，并为BYOD与NFC标签的实验设计提供学情依据。
2 县域高中信息技术实验教学创新设计
2.1 实验教学素养目标
基于《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》核心素养维度，设定实验教学素养目标（
表2）。
2.2 实验资源设计依据
①低成本适配性：人均实验成本＜5元（NFC标签单价＜2元）；②生活化及可行性：100%采用学生自带或家庭常见物品（如微波炉、纸箱）；③技术整合性：可利用智能手机传感器替代专业设备。
2.3 实验资源清单
2.4 实验教学逻辑框架
采用“认知建模→实证探究→创新迁移”三阶设计，突破传统技能训练模式，提升学生信息素养、动手能力及创新思维。
（1） 理论建模：建构技术谱系认知框架。
核心任务：绘制无线网络技术“家族树”（按通信距离分为长距离、中距离、短距离）。工具应用：使用ProcessOn协作编辑图谱，强化知识可视化与集体智慧建构。
（2） 实证探究：解构技术参数差异。
对照实验1：测量Wi-Fi或蓝牙在金属或非金属障碍环境下的速率衰减。对照实验2：记录微波炉启用或停用对蓝牙传输丢包率的影响。
能力导向：培养假设提出、数据校验、归因分析等科学探究能力。
（3） 创新迁移：联结县域发展需求。
情境任务：设计“大金湖智慧旅游NFC标签系统”（低成本部署景区导览）。素养落地：根据景点人流量选择蓝牙/NFC技术方案（计算思维）。
3 县域高中信息技术实验教学实践过程
教学实践过程采用“情境—建模—探究—分享—评价”教学模式，以学生为主体，强化探究性与创新性。
3.1 情境创设：锚定真实问题
（1） 设计意图。通过学生熟悉的消费场景引发认知冲突，激发探究动机。
（2） 实施步骤。①场景模拟：连接奶茶屋公共Wi-Fi，同时使用蓝牙耳机听音乐，手机开着移动数据，以防Wi-Fi断开，其间用NFC支付；②问题链设计：手机如何协调多网络功能；何种干扰会导致功能异常？③经验激活：引导学生回忆多设备连接时的类似问题，建立生活经验与实验目标的联结。
3.2 理论建模：建构无线网络技术谱系认知框架
（1） 技术特征对比分析。
①任务设计：分组协作完成主要无线网络技术特征对比分析（
表4），根据生活经验，总结Wi-Fi2.4 GHz和5 GHz“工作频段”的差异。②数据来源：教材提炼（必修二P76、P77）+权威科普网站。
（2） 技术谱系可视化。
工具与方法：用ProcessOn绘制无线网络技术谱系框架，按“长距离”“中距离”“短距离”实现技术分类（
图1）。
3.3 实验探究：科学验证与技术解构
（1） 实验1：通信性能定量分析。
学生分组设计实验方案，利用Speedtest等工具，控制变量，定量测量不同无线技术（移动网络、Wi-Fi、蓝牙）的有效通信距离与典型传输速率，记录数据并对比分析其性能差异及影响因素。
①控制变量说明：距离梯度（0 m/5 m/10 m/15 m）；测试次数（每组条件重复3次，取均值）。②发现引导：对比Wi-Fi2.4 GHz与5 GHz频段的抗干扰性差异；使用Excel或Python库绘制“距离-速率衰减曲线”。
（2） 实验2：蓝牙性能探究。
引导学生探究环境因素（
表5）对蓝牙连接稳定性的影响，通过设计对照实验、观察现象、记录断连情况，归纳蓝牙技术的适用场景与局限性，要求学生根据数据提出“抗干扰优化方案”。
（3） 实验3：NFC标签读写机制探究。
学生动手实践NFC标签的读写操作，通过读取教师提供的“锦囊”标签或采用网络资料查询方式，了解NFC技术的工作原理和特点，分析不同工作模式（主动/被动）的差异，探究标签物理结构与存储机制，评估读写性能（
表6），并尝试进行简单的创新应用设计。①原理验证实验：通过拆解废旧标签，观察天线线圈与芯片结构；对比NFC亮灯标签与普通标签，了解被动式与主动式标签的能耗差异；对比不同类型标签（NTAG213/215/216）的存储容量与读写速度。②应用开发实践：编写NFC标签触发自动化指令（如“碰一碰”连接教室Wi-Fi）。
3.4 实验分享与创新：协作反思与创意孵化
（1） 设计目标：通过结构化研讨与成果迭代，综合培养计算思维、数字化学习与创新能力。
（2） 汇报要素：①明确实验要验证的技术命题（例如：金属障碍物对蓝牙传输距离的影响＞非金属障碍物）；②说明控制变量（如测试距离梯度）、数据采集工具；③可展示原始数据表+关键图表或用物理原理解释现象。
（3） 创新应用提案：从技术选型、功能设计、成本核算、社会效益等方面提出应用方案。
3.5 实验评价
（1） 过程性评价（70%）。
包括实验记录完整性、数据表填写与问题分析、任务完成度等。从实验操作过程、课堂表现、应用方案设计3个方面开展学生自评、小组互评、教师评价等。
（2） 创新性评价（30%）。
关注解决方案的合理性、实用性和创新性。
4 县域高中信息技术实验教学效果
基于量化数据与质性证据的综合分析，本次教学模式在知识建构、思维发展和创新能力3个方面均取得显著成效。
4.1 技术认知水平提升
（1） 学生能根据无线网络技术特征及工作原理等理论知识对实验结果进行合理解释和分析。
（2） 测试结果显示，学生对无线网络技术原理的理解正确率达88.6%；NFC标签读写操作成功率由基线调查的54.8%提升至89.3%。
4.2 科学思维发展
（1） 实验发现：①依教材所示，在将两部具备NFC功能的智能手机相互靠近时，大部分手机无法直接进行数据传输，部分手机可通过Android Beam实现文件分享；②传输限制：苹果设备仅支持同品牌手机的“联系人”共享；③华为手机无法通过NFC进行数据交换（经致电华为工程师确认）；④数据交换解决方案是改用NFC标签作为信息中转媒介。
（2） 能力表现：80%的小组在实验日志中记录了“假设—验证—修正”的完整探究过程。
4.3 创新实践成果
学生提出了NFC收纳盒、NFC存钱罐、NFC智慧旅游等创新性想法。
5 研究结论
5.1 理论贡献
“跨模块解构+生活化实验”实验教学模式为县域高中信息技术课程实施提供了3点理论创新：①提出教材二次开发策略，通过解构选修模块技术原理与重组必修模块实验任务，破解了课程模块割裂问题；②验证了BYOD与超低成本教具的组合方案，为资源受限地区开展课标实验提供了设备可行性范式；③建立技术谱系认知框架，将离散知识点转化为可迁移的技术决策能力。
5.2 实践价值
（1） 教学成效。实证数据显示学生技术原理理解率提升36.2%（实验班与非实验班测验结果），还催生一项县域适用创新方案——“大金湖NFC景区导览系统”。
（2） 推广价值。①低成本：生均实验成本控制在5元以内；②可操作性：以实验1和实验2为主的教学案例“网络应用类实验”被评为福建省2024年度“基础教育精品课”活动省级精品课；以活动3为主的教学案例“NFC近场魔法——开启便捷生活的新钥匙”在2024年福建省中小学实验教学说课活动高中信息技术学科组中荣获三等奖。
教育部福建师范大学基础教育课程研究中心2024年开放课题“构建基于高中课堂智能化教学平台的实践探究”(KCA2024133)
京公网安备11010202008535号
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