摘要：本研究以大概念為視域，深入探討信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施策略。作者通過對大概念的內(nèi)涵與特征進(jìn)行分析，闡述了大概念在信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要意義，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，提出了大概念視域下信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體策略，旨在提高信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和綜合能力。

關(guān)鍵詞：大概念；信息科技；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)策略

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）24-0072-03

《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)”）明確指出，信息科技課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，其中主要包括信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會(huì)責(zé)任，并將“信息技術(shù)”課程更新為“信息科技”課程，這不僅是名稱上的變化，還標(biāo)志著課程培養(yǎng)目標(biāo)由“知識技能”向“學(xué)科核心素養(yǎng)”的轉(zhuǎn)化。信息科技課程強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用，2023年，在教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心（中央電化教育館）組織研制并發(fā)布的《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目錄（2023年版）》中，在信息科技部分，小學(xué)、初中、高中分別涵蓋63、31、81個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這體現(xiàn)了教育部對信息科技教育的高度重視，以及培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)和科技創(chuàng)新能力的決心。

目前，針對信息科技學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)研究才剛剛起步，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際開出率較低，教師實(shí)踐教學(xué)水平不高。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)：從信息科技實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，幫助學(xué)生理解基本概念和基本原理，提升學(xué)生知識遷移能力和學(xué)科思維水平，體現(xiàn)“科”與“技”并重；將大概念引入信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的思路和方法，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果。因此，信息科技教師應(yīng)主動(dòng)順應(yīng)數(shù)智化發(fā)展浪潮，加大探索信息科技與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合創(chuàng)新。

大概念在信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義

1.有助于學(xué)生知識體系的系統(tǒng)建構(gòu)

信息科技學(xué)科知識體系龐大，內(nèi)容繁雜，在課堂教學(xué)中，教師更多關(guān)注的是知識點(diǎn)、操作實(shí)踐步驟。大概念能夠?qū)⒘闵⒌闹R點(diǎn)整合起來，形成系統(tǒng)的知識體系。通過大概念的引領(lǐng)，能夠幫助學(xué)生厘清知識之間的聯(lián)系，掌握學(xué)科大概念的基本結(jié)構(gòu)。本文以《數(shù)據(jù)的組織和呈現(xiàn)》實(shí)驗(yàn)課（以下簡稱“本實(shí)驗(yàn)課”）為例展開分析。本實(shí)驗(yàn)課的“使用數(shù)字化工具收集數(shù)據(jù)”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)將“數(shù)據(jù)”與“信息”概念性知識轉(zhuǎn)化為具體的信息科技實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理和分析過程以及信息的產(chǎn)生、傳播和利用方式，知道數(shù)據(jù)如何在不同的信息系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)以生成不同價(jià)值的信息，讓學(xué)生理解“數(shù)據(jù)”與“信息”的概念、關(guān)系和作用。

2.有利于學(xué)科思維的進(jìn)階培養(yǎng)

新課標(biāo)要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際問題需求，采用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、分析問題、制訂解決方案。信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以問題為導(dǎo)向，從真實(shí)情境出發(fā)，緊密聯(lián)系生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)基于教學(xué)目標(biāo)的新穎的實(shí)驗(yàn)情境，通過構(gòu)建信息素養(yǎng)學(xué)習(xí)與實(shí)際生活間的關(guān)聯(lián)性，讓學(xué)生回歸知識的本源，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，需要運(yùn)用大概念來分析問題、解決問題，從而提高綜合創(chuàng)新能力。在本實(shí)驗(yàn)課中，教師可以設(shè)計(jì)讓學(xué)生檢驗(yàn)信息科技實(shí)驗(yàn)箱與電腦連接實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究利用開源硬件搭建小型信息系統(tǒng)，以跨學(xué)科主題實(shí)踐活動(dòng)形式系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維。

3.有益于學(xué)生知識遷移的能力提升

大概念具有廣泛的遷移價(jià)值，能夠幫助學(xué)生將所學(xué)的知識應(yīng)用到不同的情境中，解決實(shí)際問題。在信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生通過運(yùn)用大概念，能夠?qū)?shí)驗(yàn)中獲得的知識和技能遷移到其他領(lǐng)域，提高自己的知識應(yīng)用能力。在本實(shí)驗(yàn)課中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用信息化工具，如傳感器感知外部數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)在設(shè)備端、PC端和移動(dòng)端的實(shí)時(shí)交互，以數(shù)據(jù)交互為抓手，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征實(shí)體化，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)關(guān)注并理解信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，激發(fā)學(xué)生的探究創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生信息意識和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)的達(dá)成。

大概念視域下實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

1.確定大概念

新課標(biāo)是教學(xué)的依據(jù)，教材是教學(xué)的重要資源。教師應(yīng)認(rèn)真分析新課標(biāo)和教材，找出其中的核心概念和關(guān)鍵內(nèi)容，確定大概念的范圍。在本實(shí)驗(yàn)課中，與“使用數(shù)字化工具收集數(shù)據(jù)”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)、信息等就是新課標(biāo)的邏輯主線。另外，教師要結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知水平、興趣愛好和學(xué)習(xí)需求來確定大概念。在本實(shí)驗(yàn)課中，在“使用數(shù)字化工具收集數(shù)據(jù)”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師讓學(xué)生感受身邊無處不在的數(shù)據(jù)，其實(shí)就是從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓活動(dòng)指向“數(shù)據(jù)”這個(gè)核心概念。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

（1）以大概念為核心

信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞課程教學(xué)目標(biāo)選擇教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從大概念出發(fā)，進(jìn)行整體性、系統(tǒng)性的考量，明確學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)掌握的知識、技能和方法，確保教學(xué)設(shè)計(jì)與課程標(biāo)準(zhǔn)的高度契合。本實(shí)驗(yàn)課圍繞“數(shù)據(jù)”“信息”設(shè)定如下實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)：感受身邊數(shù)據(jù)無處不在；體驗(yàn)數(shù)據(jù)收集的方法、過程；嘗試用數(shù)字化工具收集數(shù)據(jù)；借助信息系統(tǒng)觀察分析數(shù)據(jù)，得出有價(jià)值的信息。

（2）體現(xiàn)層次性和遞進(jìn)性

在本實(shí)驗(yàn)課中，教師可以從生活中無處不在的數(shù)據(jù)切入，引導(dǎo)學(xué)生感受數(shù)據(jù)的重要性，并設(shè)計(jì)問題：如何使用數(shù)字化工具快速獲取溫度數(shù)據(jù)？讓學(xué)生使用數(shù)字化工具嘗試收集數(shù)據(jù)，體驗(yàn)數(shù)字化工具方便快捷的優(yōu)勢。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力，設(shè)置遞進(jìn)性問題：如何精準(zhǔn)獲取當(dāng)前的溫度？如此設(shè)定層次性和遞進(jìn)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)可以有效激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

（3）凸顯可操作性和可評價(jià)性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)應(yīng)綜合考慮學(xué)生、教師、軟硬件環(huán)境以及時(shí)間成本等因素，要從學(xué)生的信息科技基礎(chǔ)水平、思維和動(dòng)手操作能力等方面，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)達(dá)成的可行性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，教師要進(jìn)行充分的前置實(shí)驗(yàn)，提高教師對課堂實(shí)驗(yàn)過程的掌控能力，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的可操作性，并要明確具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的可評價(jià)性。

3.組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

（1）創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究興趣

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開始前，教師播放一段視頻，引發(fā)學(xué)生思考是什么導(dǎo)致產(chǎn)生北極熊的生存困境——溫度（2020年夏天，北極圈出現(xiàn)了38攝氏高溫）鏈接“數(shù)據(jù)”核心概念，并設(shè)計(jì)問題：今天的溫度是多少？如何獲取相關(guān)數(shù)據(jù)？以問題激發(fā)學(xué)生收集溫度數(shù)據(jù)的興趣和好奇心。情境的創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生的生活實(shí)際，且具有一定的趣味性和啟發(fā)性。

（2）明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)，引導(dǎo)自主探究

教師應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求，引導(dǎo)學(xué)生自主探究。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)給予學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生自己動(dòng)手操作、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論。同時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)給予學(xué)生相應(yīng)的指導(dǎo)和幫助，解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。另外，教師還要組織學(xué)生進(jìn)行小組合作，讓學(xué)生在合作中交流思想、分享經(jīng)驗(yàn)、共同解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的溝通交際能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程如下：

①體驗(yàn)溫度數(shù)據(jù)收集方法的多樣性。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1：每個(gè)小組選擇一個(gè)工具（智能手環(huán)、平板電腦、手機(jī)、筆記本電腦、智能音箱等），收集本地今天的溫度數(shù)據(jù)，并做好記錄。

小組討論，選擇工具——收集溫度數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)記錄。

小組匯報(bào)并分析數(shù)據(jù)：用不同方式收集的數(shù)據(jù)一致嗎？哪個(gè)更準(zhǔn)確？

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：中國氣象局、中央氣象臺等提供的數(shù)據(jù)具權(quán)威性、可靠性；不同工具的優(yōu)勢、特點(diǎn)不同，導(dǎo)致收集的數(shù)據(jù)存在隨機(jī)性。

設(shè)計(jì)意圖：通過多樣化的工具選擇，豐富了學(xué)生對數(shù)字化工具收集數(shù)據(jù)的感官體驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐操作能力和數(shù)據(jù)收集技巧。在對比分析中，讓學(xué)生樹立以官方權(quán)威數(shù)據(jù)為參照的科學(xué)態(tài)度，感受數(shù)字化工具的獨(dú)特優(yōu)勢——使用的便捷性。

②使用信息系統(tǒng)精確收集溫度數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2：將信息科技實(shí)驗(yàn)箱與電腦連接，使用“xDingAI”軟件編寫測溫程序，收集教室內(nèi)一段時(shí)間區(qū)間的溫度。

問題引導(dǎo)：如何精準(zhǔn)獲取當(dāng)前教室某個(gè)位置、不同時(shí)間區(qū)間的溫度數(shù)據(jù)？

小組討論1：自主設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。

小組匯報(bào)：需要借助一個(gè)信息系統(tǒng)裝置；測溫時(shí)要控制變量——位置和時(shí)間間隔。

小組自主探究：將信息科技實(shí)驗(yàn)箱與電腦連接——用xDingAI搭建腳本，嘗試用溫度傳感器在同一位置連續(xù)收集某個(gè)時(shí)間區(qū)間的溫度數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生小組合作利用信息科技實(shí)驗(yàn)箱、電腦、xDingAI軟件等自主搭建信息系統(tǒng)，親身體驗(yàn)數(shù)據(jù)收集的過程，既學(xué)會(huì)了數(shù)據(jù)收集的技術(shù)，又在合作中發(fā)現(xiàn)溫度變化的微妙差異。在數(shù)據(jù)的測量、觀察、對比和思考中，發(fā)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)在不同位置的變化情況，在探索中領(lǐng)悟科學(xué)的真諦。

③分析溫度數(shù)據(jù)，深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3：利用“鏡像地球”網(wǎng)站，收集相同位置隨著時(shí)間變化溫度數(shù)據(jù)的變化規(guī)律？

小組合作探究：收集江蘇宜興2015—2024年8月最高氣溫?cái)?shù)據(jù)，填寫在實(shí)驗(yàn)記錄單上。

匯總分析：教師協(xié)助學(xué)生收集、整理這些數(shù)據(jù)，并以圖表形式展示。

設(shè)計(jì)意圖：通過收集和分析江蘇宜興地區(qū)近十年8月最高氣溫?cái)?shù)據(jù)，讓學(xué)生在數(shù)字化工具的幫助下，感受同一地區(qū)溫度數(shù)據(jù)的變化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字化工具進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析的能力。

實(shí)踐反思

大概念視域下的信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提高學(xué)生的信息素養(yǎng)和綜合能力，為信息科技教育的改革與發(fā)展提供了新的思路和方法。在未來的研究中，筆者將進(jìn)一步深入探討大概念視域下信息科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略和方法，不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]溫·哈倫.科學(xué)教育的原則和大概念[M].北京：科學(xué)普及出版社，2011.