自計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，信息技術(shù)沿著以“計(jì)算機(jī)”為核心，到以“互聯(lián)網(wǎng)+”為核心，再到以“大數(shù)據(jù)+”為核心的脈絡(luò)發(fā)展，極大地推動(dòng)了社會(huì)信息化、智能化的誕生與發(fā)展，并逐步構(gòu)建起智慧社會(huì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用知識(shí)能力及促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的重要教學(xué)方式，是學(xué)科教學(xué)的重要組成部分。在智慧社會(huì)的大背景下，將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)加以深度融合，進(jìn)而構(gòu)建起有利于人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，將是廣大教育工作者值得思考的問(wèn)題。為此，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)際對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了一定的探究.現(xiàn)將相關(guān)認(rèn)知總結(jié)如下。

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的目標(biāo)

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的目標(biāo)是，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

1.1學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)是信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的核心目標(biāo)

信息技術(shù)的快速發(fā)展決定了培養(yǎng)學(xué)生“信息素養(yǎng)”已成為中小學(xué)教育的主要內(nèi)容之一。我們應(yīng)認(rèn)識(shí)到，中小學(xué)信息技術(shù)課程的開(kāi)設(shè)是時(shí)代發(fā)展的要求，它通過(guò)構(gòu)建形式多樣、資源豐富的數(shù)字化環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生掌握基本的信息概念、信息技能，了解基本原理，并學(xué)會(huì)運(yùn)用信息技術(shù)解決生活和學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。

△東方Sky-Docking實(shí)驗(yàn)室解決方案

例如，在具體實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)任務(wù)的驅(qū)使以及教師的引導(dǎo)下，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)手段獲取實(shí)驗(yàn)的相關(guān)信息,對(duì)其進(jìn)行必要的分析整理,然后對(duì)有用信息進(jìn)行分類(lèi)、加工，從而形成面向任務(wù)的實(shí)驗(yàn)方案；當(dāng)實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案遇到問(wèn)題時(shí)，又可以小組為單位,利用信息技術(shù)手段搜集信息并加以解決。這一過(guò)程就是不斷運(yùn)用信息技術(shù)、不斷建構(gòu)信息技能的過(guò)程。

1.2利用信息技術(shù)可提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果

（1）可確保實(shí)驗(yàn)的精度。

當(dāng)教師采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，就能確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯，給學(xué)生留下了深刻的印象。

（2）可確保實(shí)驗(yàn)的安全。

某些實(shí)驗(yàn)（如部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理的電學(xué)實(shí)驗(yàn)等）存在一定的安全性問(wèn)題，若師生誤操作或不加注意，則很容易發(fā)生安全事故（如污染環(huán)境、爆炸、起火等），從而危及師生的健康并導(dǎo)致師生產(chǎn)生畏難心理。當(dāng)采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)后，這些問(wèn)題就可迎刃而解，不僅能順利完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，而且教師愿意教，學(xué)生愿意操作且興致高。

（3）便于學(xué)生觀察。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有便于觀察的特點(diǎn)，不管是宏觀實(shí)驗(yàn)（模擬水力發(fā)電），還是微觀實(shí)驗(yàn)（細(xì)胞實(shí)驗(yàn)），也不管是長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)（如植物生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)），還是瞬間實(shí)驗(yàn)（如爆炸實(shí)驗(yàn)），它都能夠以多維度、多視角、多時(shí)長(zhǎng)的方式將實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示于學(xué)生面前，從而幫助學(xué)生輕松掌握相關(guān)知識(shí)。

（4）可確保實(shí)驗(yàn)的重復(fù)率和重復(fù)效果。

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，因種種因素影響很容易在重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)難以達(dá)成預(yù)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差等）。當(dāng)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合后，就不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題,具有重復(fù)率高、重復(fù)效果一致、重復(fù)數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點(diǎn)。

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的條件

2.1教師是信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的人力基礎(chǔ)

可以毫不夸張地說(shuō)，教師是持續(xù)推動(dòng)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的關(guān)鍵。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，在以學(xué)生為中心的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師是組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者。因此，我們可以說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐中，教師已完全由知識(shí)的傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)榕c知識(shí)有關(guān)的信息資源的推介者和指導(dǎo)者，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的組織者與合作者。或者說(shuō)，信息技術(shù)應(yīng)用能力是信息化社會(huì)里教師必備的專(zhuān)業(yè)能力，是新時(shí)代高素質(zhì)教師的核心素養(yǎng)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)變革的時(shí)代，全社會(huì)對(duì)教師信息化教學(xué)能力提出了如下要求。

（1）具備一定的信息技術(shù)教育理論知識(shí)。

為提高教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力，管理者一般按技術(shù)素養(yǎng)、計(jì)劃與準(zhǔn)備、組織與管理、評(píng)估與診斷、學(xué)習(xí)與發(fā)展5個(gè)維度對(duì)教師的教學(xué)進(jìn)行評(píng)測(cè)。這一評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)充分說(shuō)明，全社會(huì)對(duì)教師應(yīng)用信息技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了較高的要求。在當(dāng)今智慧教育環(huán)境下，教師應(yīng)具備的信息技術(shù)教育理論知識(shí)有建構(gòu)主義理論、馬斯洛需要層次教學(xué)理論、情境教學(xué)理論、多元智能理論、關(guān)懷理論、“互聯(lián)網(wǎng)+”教育理論、慕課理論等。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，教師“融合”的方法可以遵循“依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)情、課程資源進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究一反思評(píng)價(jià)并改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)方案一新的教學(xué)設(shè)計(jì)一新的科學(xué)教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究一……”的路線，不斷提高自己的“融合”能力，逐漸形成依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)目標(biāo)，構(gòu)建起適應(yīng)學(xué)生特征、技術(shù)條件和具有自身特色的有效“融合”模式。

（2）具備利用信息技術(shù)駕馭實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力。

包括具備利用信息技術(shù)講解實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等能力。例如，教師應(yīng)掌握數(shù)字實(shí)驗(yàn)室等相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作方法，懂得一定的設(shè)備原理等。

（3）具備一定的儀器設(shè)備保養(yǎng)維修技巧。

教師不僅能夠保養(yǎng)維修常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備,更要具備一定的保養(yǎng)維修數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的能力。例如，各種數(shù)字化傳感器的保養(yǎng)方法，小故障的一般維修等。

2.2信息化的物質(zhì)環(huán)境和資源環(huán)境建設(shè)是信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的物質(zhì)基礎(chǔ)

教學(xué)實(shí)踐告訴我們，脫離了信息化的物質(zhì)環(huán)境和資源環(huán)境，信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合便成了無(wú)源之水、“紙上談兵”。在筆者看來(lái)，只有在符合融合需求的數(shù)字化環(huán)境支撐下，才能真正使融合落地。同時(shí)，也只有在深度融合的實(shí)踐指導(dǎo)下，才能更好地夯實(shí)信息化教育環(huán)境建設(shè)這一物質(zhì)基礎(chǔ)。

△萊博士科學(xué)教育云中心

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的基本原則

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合是將其當(dāng)作教學(xué)活動(dòng)的有機(jī)組成部分，目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。據(jù)此，筆者歸納出信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效、深度融合應(yīng)遵循以下基本原則。

3.1目標(biāo)導(dǎo)向原則

開(kāi)放性是信息技術(shù)的特征之一，這就要求信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合必須按照素質(zhì)教育要求，把培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和“信息素養(yǎng)”的信息技術(shù)課程目標(biāo)作為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，只有這樣才能讓信息技術(shù)為我所用。在這種情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)具有了雙重性，即：不僅要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能，也要學(xué)會(huì)利用信息技術(shù)輔助相關(guān)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)。

3.2任務(wù)驅(qū)動(dòng)原則

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合是以多樣化的主題任務(wù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)教學(xué)的。或者說(shuō)，在“融合”中，應(yīng)在目標(biāo)導(dǎo)向下，由具體任務(wù)驅(qū)動(dòng)，積極創(chuàng)建“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、實(shí)驗(yàn)課程資源為主線”的新教學(xué)架構(gòu)。在該架構(gòu)里，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)生的課程主體作用，積極為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件，以利于其發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。同時(shí),教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中扮演的是組織者、指導(dǎo)者、協(xié)助者、咨詢者和資源提供者的角色。這一原則說(shuō)明，以信息技術(shù)為特征的實(shí)驗(yàn)任務(wù).決定了教師的教學(xué)必須帶有時(shí)代性,必須體現(xiàn)現(xiàn)代教育理念、教育思想，由此學(xué)生也必然在建構(gòu)知識(shí)層面獲得實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能與信息技術(shù)知識(shí)和技能的雙豐收。

3.3互動(dòng)原則

這一原則的表現(xiàn)特征是，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，既有師生、生生之間的多重互動(dòng)，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)、生生相長(zhǎng)的目標(biāo)，也包含人機(jī)互動(dòng)，達(dá)到掌握實(shí)驗(yàn)技能和信息技術(shù)技能的目標(biāo)。在這一過(guò)程中，學(xué)生的思維得到了鍛煉，動(dòng)手能力有了提高，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)不斷增強(qiáng)。

3.4可控性原則

實(shí)驗(yàn)本身具有一定的危險(xiǎn)性，由此決定了開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)必然涉及安全性問(wèn)題。當(dāng)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合后,遂使實(shí)驗(yàn)處于安全可控之中，有利于實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，有利于教師的教學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)并調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的模式

要實(shí)現(xiàn)上述“融合”目標(biāo),信息技術(shù)或作為學(xué)習(xí)對(duì)象,或作為認(rèn)知工具⑵。但要知道，“融合”的總體目標(biāo)是一致的，即旨在全面提升全體學(xué)生的學(xué)科知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和信息素養(yǎng)。為此，筆者歸納出信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的3種模式。

4.1信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)對(duì)象的融合

作為學(xué)習(xí)對(duì)象的融合，就意味著信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的比重較大?？梢哉f(shuō)，在這種融合模式下，學(xué)生并不是簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，而是以實(shí)驗(yàn)為載體，以多種信息技術(shù)理論為指導(dǎo)，用心去掌握以實(shí)驗(yàn)為背景的信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)手段和技能，更多的是培養(yǎng)學(xué)生的“信息素養(yǎng)”。在實(shí)驗(yàn)課程中，信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)對(duì)象的基本融合模式如圖1所示。

圖1信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)對(duì)象的融合模式

此模式應(yīng)用的關(guān)鍵是，在信息技術(shù)的學(xué)習(xí)中融合其他實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目標(biāo)。例如，在教學(xué)人教版八年級(jí)物理上冊(cè)“馬德堡半球”實(shí)驗(yàn)時(shí)，就可讓學(xué)生以小組為單位搜集該實(shí)驗(yàn)的相關(guān)歷史知識(shí)。學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集有關(guān)資料，并在教師指導(dǎo)下應(yīng)用信息技術(shù)知識(shí)設(shè)計(jì)出演示文稿,再經(jīng)小組交流、評(píng)價(jià)，往往能取得不錯(cuò)的教學(xué)效果。

4.2信息技術(shù)作為教學(xué)工具的融合

在這種融合模式下，信息技術(shù)完全為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)?？梢哉f(shuō)，信息技術(shù)是完全作為教學(xué)工具而融合到具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中的，師生可利用信息技術(shù)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)習(xí)。在教育技術(shù)學(xué)范疇中，這種模式也被稱(chēng)為“授導(dǎo)型教學(xué)模式”，尤其在中小學(xué)低、中年級(jí)教學(xué)中被普遍使用。其融合的基本模式如圖2所示。

圖2 信息技術(shù)作為教學(xué)工具的融合模式（授導(dǎo)型）

此模式應(yīng)用的關(guān)鍵在于，在實(shí)施授導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息技術(shù)的自然融合。例如，人教版高中化學(xué)必修1第四章“非金屬及其化合物”第三節(jié)“硫和氮的氧化物”就含有硫酸型酸雨實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，體現(xiàn)了綠色環(huán)保的理念?？涩F(xiàn)實(shí)是，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在準(zhǔn)備繁瑣、容易產(chǎn)生誤差等不利因素。為此，可由教師指導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)字傳感器等工具設(shè)計(jì)硫酸型酸雨的形成這一數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，并由學(xué)生以小組為單位進(jìn)行操作。同時(shí)，指定小組成員用手機(jī)全程錄像。待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)視頻發(fā)布到教師指定的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間平臺(tái)上，由全班學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)視頻開(kāi)展形式多樣的交流與評(píng)價(jià)，直至最終實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的核心目標(biāo)和信息技術(shù)融合目標(biāo)。

4.3信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)工具的融合

在該模式下，學(xué)生在教師的主導(dǎo)下利用信息技術(shù)進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)，即信息技術(shù)完全為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)而服務(wù)。這一模式一般被教育技術(shù)學(xué)稱(chēng)之為探究性教學(xué)模式。這種模式一般以主題活動(dòng)的形式完成課程目標(biāo)。探究性課程的融合模式如圖3所示。

圖3探究性課程的融合模式

此模式應(yīng)用的關(guān)鍵在于,要讓學(xué)生在開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中習(xí)慣性地融合信息技術(shù) 例如，教師在指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)，就應(yīng)該要求學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)的整個(gè)流程中（提出問(wèn)題——猜想與假設(shè)——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——分析現(xiàn)象——得出結(jié)論——交流與評(píng)價(jià)）都要采用信息技術(shù)手段。只有這樣，學(xué)生才能創(chuàng)造性地解決問(wèn)題,才能將已有知識(shí)與體驗(yàn)性知識(shí)、課內(nèi)與課外、學(xué)校與社會(huì)有機(jī)地結(jié)合在一起,并最大限度地促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的發(fā)展。

信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合無(wú)疑將成為教育信息化2.0時(shí)代課堂教學(xué)重要的表現(xiàn)形式。筆者相信.隨著二者融合的加深，必將構(gòu)建出更多的信息化課堂教學(xué)融合模式，進(jìn)而有效推動(dòng)新時(shí)代中小學(xué)教育改革的進(jìn)程。

作者：董友生