楊梅 王鳳紅

摘要：信息技術(shù)實驗課可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，提升學(xué)生的實踐能力和問題解決能力。為確保高中信息技術(shù)實驗課程的順利開展，學(xué)段之間需要有效銜接，以實現(xiàn)貫通式培養(yǎng)，達(dá)到最佳的教學(xué)效果，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，為貫通式培養(yǎng)提供了可能。本文以“智能追蹤小車”設(shè)計為例，分析了義務(wù)教育信息科技課程如何為高中信息技術(shù)實驗課的設(shè)計和實施提供支撐。

關(guān)鍵詞：義教課標(biāo)；學(xué)段銜接；實驗課；實驗教學(xué)

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）10-0019-04

長期以來，由于義務(wù)教育階段課程標(biāo)準(zhǔn)的缺失，造成義教與高中課程脫節(jié)，高中信息技術(shù)課程的實驗教學(xué)不能正常開展，達(dá)不到應(yīng)有的效果。而《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“義教新課標(biāo)”）的頒布，為高中、義教實驗教學(xué)的貫通式培養(yǎng)提供了可能。這是因為義教新課標(biāo)中的“遴選科學(xué)原理和實踐應(yīng)用并重的課程內(nèi)容”“倡導(dǎo)真實性學(xué)習(xí)”“強(qiáng)化素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價”等課程理念，為高中信息技術(shù)實驗課程的教學(xué)提供了堅實的支撐。

科學(xué)原理和實踐應(yīng)用并重是實驗教學(xué)的底色

義教新課標(biāo)和《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》保持了一脈相承的連貫性，反映了數(shù)字時代正確的育人方向。為了使學(xué)生在數(shù)字時代能夠更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需求，實驗教學(xué)需要從培養(yǎng)學(xué)生基本的信息技術(shù)操作能力和認(rèn)知能力轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合應(yīng)用能力。

義務(wù)教育信息科技課程具有基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性的特征，為高中階段信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。高中、義教實驗教學(xué)在設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容時，需要確保理論知識與實踐操作相結(jié)合，體現(xiàn)“科”與“技”并重，提升學(xué)生知識遷移能力和學(xué)科思維水平，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展和能力提升。

以“智能追蹤小車”實驗課為例，課堂不應(yīng)僅僅關(guān)注實驗操作，而應(yīng)將科學(xué)原理和實踐應(yīng)用融合在實驗教學(xué)中，即通過情境再現(xiàn)與理論探究、觀察記錄與實驗操作、算法設(shè)計與數(shù)據(jù)分析、問題探究與深度討論、實驗報告與梳理總結(jié)、延伸實驗與項目設(shè)計等過程將科學(xué)原理和實踐應(yīng)用融合到實驗教學(xué)中，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)全面發(fā)展。

具體體現(xiàn)：①導(dǎo)入環(huán)節(jié)。用生活情境新聞視頻再現(xiàn)“自動識別，禁止電動車上樓”的話題，引導(dǎo)學(xué)生樹立安全意識，關(guān)注基于傳感與控制機(jī)制的安全守護(hù)，通過介紹實驗的理論基礎(chǔ)和背景知識，讓學(xué)生了解實驗的目的、原理和預(yù)期結(jié)果。②實操環(huán)節(jié)。設(shè)計智能追蹤小車設(shè)備，觀察現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)。這種實踐性的學(xué)習(xí)體驗有助于學(xué)生深入理解科學(xué)原理，并將理論知識轉(zhuǎn)化為實際技能。通過對實驗中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋，并從中提取規(guī)律和結(jié)論來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和數(shù)據(jù)處理能力。③總結(jié)環(huán)節(jié)。學(xué)生撰寫實驗報告，總結(jié)實驗過程和結(jié)果，以加深對實驗內(nèi)容的理解，提高科學(xué)表達(dá)能力和文字表達(dá)能力。在通過基礎(chǔ)活動掌握基本實驗技能后，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行延伸實驗或項目設(shè)計，即運(yùn)用所學(xué)知識解決更多情境下的實際問題或進(jìn)行創(chuàng)新性研究。

真實性學(xué)習(xí)是實驗教學(xué)的擔(dān)當(dāng)

義教新課標(biāo)倡導(dǎo)真實性學(xué)習(xí)，即創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實問題或項目驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，建構(gòu)知識，提升問題解決能力；注重創(chuàng)設(shè)真實情境，引入多元化數(shù)字資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度；支持學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價，鼓勵“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，凸顯學(xué)生的主體性。

“智能追蹤小車”實驗課的設(shè)計指向真實情境下的問題解決，是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活情境應(yīng)用的典型范例，即思考如何更好地通過智能識別追蹤技術(shù)節(jié)省人力物力，保護(hù)人類安全。通過創(chuàng)設(shè)真實情境，提供多元化的課程資源，培育以學(xué)習(xí)為中心的教與學(xué)關(guān)系，幫助學(xué)生借助數(shù)字化資源自主探究，科學(xué)規(guī)劃和管理學(xué)習(xí)路徑，運(yùn)用計算思維解決不同情境下的問題同樣是高中信息技術(shù)實驗教學(xué)的目標(biāo)。

1.教學(xué)目標(biāo)和實驗?zāi)康慕檶W(xué)科素養(yǎng)

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)情分析，筆者確定了本節(jié)課基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)：

①通過生活中智能識別系統(tǒng)的應(yīng)用示例，感知信息技術(shù)對社會發(fā)展的影響；能夠根據(jù)實際問題主動運(yùn)用所學(xué)技術(shù)解決問題；在設(shè)計智能追蹤小車的過程中，能夠有效獲取并分享信息，提升問題解決的效率。（信息意識）

②通過判斷、分析與綜合運(yùn)用各種資源，學(xué)會根據(jù)實際情況選擇合適的問題解決方案；能夠利用設(shè)備與技術(shù)手段，組建智能追蹤小車，模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優(yōu)化解決問題的方案，并將其遷移運(yùn)用于解決其他問題。（計算思維）

③利用數(shù)字化工具和資源，自主探究，完成實驗活動，體驗數(shù)字化學(xué)習(xí)過程。（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）

④認(rèn)識到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對社會發(fā)展的推動作用；增強(qiáng)安全意識、知道自主可控技術(shù)對國家安全的重要意義；對智能追蹤技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢與局限有一定認(rèn)識。（信息社會責(zé)任）

筆者根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，確立了以下實驗?zāi)康模?/p>

①觀察身邊的傳感器（超聲波、攝像頭等）和控制器（主控板），規(guī)劃項目需求。

②通過分析問題，設(shè)計算法、編寫程序、調(diào)試運(yùn)行，了解智能化的本質(zhì)。

③利用視覺傳感器識別顏色，體驗數(shù)據(jù)訓(xùn)練的過程，感受人工智能模式識別如何實現(xiàn)自動傳感和控制。

④利用數(shù)字化工具和資源，自主探究，完成實驗活動，體驗數(shù)字化學(xué)習(xí)過程。

2.課程內(nèi)容和活動路徑彰顯學(xué)科邏輯

義教新課標(biāo)的“課程內(nèi)容”部分指出：依據(jù)核心素養(yǎng)和學(xué)段目標(biāo)，按照學(xué)生的認(rèn)知特征和信息科技課程的知識體系，圍繞數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，設(shè)計義務(wù)教育全學(xué)段內(nèi)容模塊，組織課程內(nèi)容，體現(xiàn)循序漸進(jìn)和螺旋式發(fā)展。課程內(nèi)容中的六條邏輯主線串聯(lián)形成學(xué)科邏輯，特別是義務(wù)教育第三學(xué)段的“身邊的算法”“過程與控制”“小型系統(tǒng)模擬”和第四學(xué)段的“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”“人工智能與智慧社會”等內(nèi)容模塊同樣為高中信息技術(shù)實驗課的教學(xué)實施提供了主要知識及其邏輯關(guān)聯(lián)與層次梯度，每一條邏輯主線既是信息科技知識體系的內(nèi)在邏輯，又是課程內(nèi)容的主線脈絡(luò)，也成為教學(xué)實施的重要抓手。以下為基于六條邏輯主線的實驗報告單活動路徑。

活動一：觀察設(shè)備，探究原理（如表1）

設(shè)計意圖：觀察并分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實例，知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機(jī)制。

活動二：分析問題，設(shè)計算法

學(xué)生明確問題描述：如何實現(xiàn)智能識別并追蹤不同顏色的物體。選用自然語言、流程圖或者偽代碼中的任意一種方式和同學(xué)們一起交流算法思想，記錄活動收獲。

設(shè)計意圖：從生活實例出發(fā)，能對問題進(jìn)行抽象、分解、建模，并通過設(shè)計算法形成解決方案；運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡單算法。

活動三：完善程序，調(diào)試運(yùn)行（如表2）

設(shè)計意圖：鼓勵學(xué)生從多個方面熟悉程序，不要求每個算法問題都由學(xué)生編程實現(xiàn)，閱讀理解、修改運(yùn)行等也都是有意義的體驗。用類似科學(xué)課程中觀察實驗的教學(xué)方法，也是培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的一種實踐。

活動四（拓展活動）：安全第一，緊急制動（如下頁表3）

活動五：（自創(chuàng)活動）技術(shù)守護(hù)，國家安全（如下頁表4）

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生拓寬活動視野，關(guān)注國家安全，增強(qiáng)他們的國家意識和安全意識，借助技術(shù)為維護(hù)國家安全做出積極的貢獻(xiàn)。

借助實驗報告單可以更好地提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能。電子版實驗報告的撰寫需要運(yùn)用更多的數(shù)字素養(yǎng)（數(shù)據(jù)的記錄和呈現(xiàn)、分析和處理），有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力（文字表達(dá)能力、邏輯思維能力和分析解決問題的能力）。

素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價是實驗教學(xué)的追求

信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。這四個維度有各自的特征，同時又互相支持、互相滲透，能夠共同促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價應(yīng)該是基于理解的定量評價和定性評價、過程性評價和終結(jié)性評價、自評與他評等相結(jié)合的方式。

智能追蹤小車實驗評價采取提問、討論、電子教室考試、實驗報告、項目作業(yè)等定量評價和定性評價方式。通過課堂提問互動答疑等活動實現(xiàn)過程性評價，通過電子教室發(fā)送項目反饋測試、提交撰寫的實驗報告單等活動實現(xiàn)終結(jié)性評價，多元評價讓實驗課的評價更輕松自然地落地。實驗報告單不僅可以引導(dǎo)學(xué)生規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，記錄實驗過程和結(jié)果，還能評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)交流和合作，為實驗教學(xué)的迭代改進(jìn)提供參考。通過撰寫實驗報告，教師可以了解學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解和掌握情況，從而評估其學(xué)習(xí)水平。

義教新課標(biāo)的落地讓高中實驗教學(xué)有了更好的實驗基礎(chǔ)，為高中實驗課的開展提供了更多的支撐和指導(dǎo)，實驗課引導(dǎo)學(xué)生探索和實踐，強(qiáng)調(diào)綜合能力培養(yǎng)，注重真實情境下問題的解決，促進(jìn)學(xué)生深入理解和應(yīng)用所學(xué)知識，幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)化的體系，提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的高階思維能力，多維度打造信息科技（技術(shù)）協(xié)同育人生態(tài)。

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