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信息科技实验教学探析与实施方略

摘要：信息科技实验教学作为中小学科学教育的重要组成部分，旨在通过“科”“技”并重的课程理念，培养学生的实践能力、创新思维和问题解决能力。针对当前实验教学面临的实验资源不足、教学方法单一、评价机制不完善等问题，提出了基于“过程与控制”模块的实验教学实施策略，强调通过系统化分析、分层教学设计和数字化资源整合，优化实验教学内容与方法。研究结果表明，该策略能有效提升学生的实验能力和核心素养，为信息科技实验教学的高质量发展提供实践路径，助力培养适应未来社会的创新型人才。

关键词：信息科技；实验教学；实施方略；过程与控制

2019年，教育部印发的《关于加强和改进中小学实验教学的意见》明确指出“实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径”。2023年，教育部等十八部门联合发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，提出“强化实验教学”“提高学生科学素质，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体”。作为中小学科学教育的重要组成部分，信息科技课程在培养学生信息素养、发展计算思维、提升数字化学习与创新能力、践行信息社会责任等方面具有不可替代的作用。高质量的信息科技实验教学不仅有助于学生理解基本概念和基本原理，还能促进学生形成学科思维，提高综合运用多学科知识解决实际问题的能力，培养创新精神。本文以“过程与控制”模块为例，探讨信息科技实验教学的基本遵循，分析当前存在的主要问题，并提出相应的策略，以期为提升教学质量提供参考。

一、信息科技实验教学的基本遵循

《关于加强和改进中小学实验教学的意见》明确要求：要努力构建与德智体美劳全面培养的教育体系相适应、与课程标准要求相统一的实验教学体系。作为信息科技课程体系的有机组成部分，实验教学应注重体现课程性质，反映课程理念，契合课程目标，全面落实课程标准要求。因此，信息科技实验教学应遵循以下原则。

（一）体现基础性

体现基础性是指实验教学应围绕课程的基本概念和基本原理展开探究。在这个过程中，教师需关注学生的已有知识基础和生活经验，引导他们在日常生活中发现问题、提出问题，设计解决方案，验证方案并解决问题。例如，“过程与控制”模块的基本概念有系统、子系统、模块等，基本原理包括开环控制和闭环控制的工作过程、逻辑与运算对实现控制的作用。在教学中，教师可通过实施“智能种植系统设计与实现”项目式教学，引导学生关注农业生产或植物养护，在设计并实现小型智能种植系统的实验探究中，对涉及的基本概念以及闭环控制基本原理建立起结构化的整体认知。

（二）突出探究性

实践性是实验教学的基本属性，探究性是其价值属性。信息科技课程的理念之一就是“倡导真实性学习”[1]，这就要求信息科技实验教学要引导学生聚焦真实问题，经历原理运用、计算思维和数字化工具应用过程，凸显学生的主体性。例如，探究连续量如何通过阈值转换成开关量，教师可以让学生利用水银温度计观测手心或热水温度的连续变化过程，引导学生思考为什么夏季空调一般设定在26℃，当室温高于或不高于26℃时，空调的运转状态是否有变化，然后组织学生利用实验设备和算法知识编写（完善）并测试程序模拟实现空调系统的制冷（吹风）功能。学生在这个实验中经历了动脑思考、动手实践、观察现象、分析数据、得出结论的过程，在解决实际问题的过程中建构知识体系、形成综合能力，充分体现了“做中学”“用中学”“创中学”的课程实施理念。

（三）强化综合性

信息科技实验教学的综合性体现在两个方面。一是“科”与“技”并重，不仅要让学生掌握技术层面的操作实践，还要促进学生在深入理解基本概念和基本原理的基础上运用与创新；二是信息科技和其他学科融合，共同支撑实验教学。以“智能种植有方法”单元为例，学生为了完成智能种植系统功能，不仅要运用信息科技学科知识，还要整合科学、劳动、数学等学科的知识，如分析环境对植物生长的影响、智能种植模拟环境的结构及美学设计、应用相关数学知识确定阈值等。由此可见，融合多学科的实验教学既有助于学生把握信息科技的本质，又能拓宽他们的视野，增强其解决复杂问题的能力。

（四）注重创新性

人才是国家竞争力的核心要素之一。在数字技术深刻改变人类思维、生活、生产和学习等方式的时代背景下，培养面向未来的创新人才是教育的职责和担当。信息科技实验教学重点是引导学生关注技术和社会发展，学会发现有价值的问题，并针对问题提出假设、设计解决方案，鼓励学生勇于试错，在不断探索中解决问题，促进学生形成批判性思维和创造性思维。例如教学“反馈与优化”时，教师可以引导学生结合生活经验思考：洗衣机洗衣服的过程是开环控制还是闭环控制？在使用过程中是否遇到过不满意的情况？有的学生认为洗衣机加水的过程属于闭环控制，因为它需要检测水位；有的认为设定洗涤时长的洗衣过程是开环控制；