某些实验（如部分化学实验、物理的电学实验等）存在一定的安全性问题，若师生误操作或不加注意，则很容易发生安全事故（如污染环境、爆炸、起火等），从而危及师生的健康并导致师生产生畏难心理。当采用数字化实验后，这些问题就可迎刃而解，不仅能顺利完成实验教学目标，而且教师愿意教，学生愿意操作且兴致高。

（3）便于学生观察。

数字化实验具有便于观察的特点，不管是宏观实验（模拟水力发电），还是微观实验（细胞实验），也不管是长时间实验（如植物生长实验），还是瞬间实验（如爆炸实验），它都能够以多维度、多视角、多时长的方式将实验过程、实验现象展示于学生面前，从而帮助学生轻松掌握相关知识。

（4）可确保实验的重复率和重复效果。

在常规实验室进行实验时，因种种因素影响很容易在重复实验时难以达成预定的实验目标（如实验现象不明显、实验数据出现偏差等）。当信息技术与实验教学融合后，就不会出现这些问题,具有重复率高、重复效果一致、重复数据可靠的优点。

2信息技术与实验教学融合的条件

2.1教师是信息技术与实验教学融合的人力基础

可以毫不夸张地说，教师是持续推动信息技术与实验教学融合的关键。建构主义学习理论认为，在以学生为中心的整个教学过程中，教师是组织者、指导者、帮助者和促进者。因此，我们可以说，在实验教学的实践中，教师已完全由知识的传播者转变为与知识有关的信息资源的推介者和指导者，成为实验教学活动的组织者与合作者。或者说，信息技术应用能力是信息化社会里教师必备的专业能力，是新时代高素质教师的核心素养。在“互联网+”、大数据、人工智能等新技术变革的时代，全社会对教师信息化教学能力提出了如下要求。

（1）具备一定的信息技术教育理论知识。

为提高教师的信息技术应用能力，管理者一般按技术素养、计划与准备、组织与管理、评估与诊断、学习与发展5个维度对教师的教学进行评测。这一评测标准充分说明，全社会对教师应用信息技术开展实验教学提出了较高的要求。在当今智慧教育环境下，教师应具备的信息技术教育理论知识有建构主义理论、马斯洛需要层次教学理论、情境教学理论、多元智能理论、关怀理论、“互联网+”教育理论、慕课理论等。在具体的教学实践中，教师“融合”的方法可以遵循“依据课程标准和学情、课程资源进行教学设计-实验教学实践和教学研究一反思评价并改进教学设计方案一新的教学设计一新的科学教学实践和教学研究一……”的路线，不断提高自己的“融合”能力，逐渐形成依据课程标准、学习目标，构建起适应学生特征、技术条件和具有自身特色的有效“融合”模式。

（2）具备利用信息技术驾驭实验教学的能力。

包括具备利用信息技术讲解实验、演示实验、进行实验数据分析等能力。例如，教师应掌握数字实验室等相关实验设备的操作方法，懂得一定的设备原理等。

（3）具备一定的仪器设备保养维修技巧。

教师不仅能够保养维修常规的实验室仪器设备,更要具备一定的保养维修数字化实验仪器设备的能力。例如，各种数字化传感器的保养方法，小故障的一般维修等。

2.2信息化的物质环境和资源环境建设是信息技术与实验教学融合的物质基础

教学实践告诉我们，脱离了信息化的物质环境和资源环境，信息技术与实验教学融合便成了无源之水、“纸上谈兵”。在笔者看来，只有在符合融合需求的数字化环境支撑下，才能真正使融合落地。同时，也只有在深度融合的实践指导下，才能更好地夯实信息化教育环境建设这一物质基础。

△莱博士科学教育云中心

3信息技术与实验教学融合的基本原则

信息技术与实验教学融合是将其当作教学活动的有机组成部分，目的是为了更好地实现实验教学目标。据此，笔者归纳出信息技术与实验教学有效、深度融合应遵循以下基本原则。

3.1目标导向原则

开放性是信息技术的特征之一，这就要求信息技术与实验教学融合必须按照素质教育要求，把培养学生实验素养的实验教学目标和“信息素养”的信息技术课程目标作为出发点和归宿，只有这样才能让信息技术为我所用。在这种情况下，学生的学习任务具有了双重性，即：不仅要学习实验知识、实验技能，也要学会利用信息技术辅助相关实验的学习。

3.2任务驱动原则

信息技术与实验教学融合是以多样化的主题任务进行驱动教学的。或者说，在“融合”中，应在目标导向下，由具体任务驱动，积极创建“教师为主导、学生为主体、实验课程资源为主线”的新教学架构。在该架构里，教师应强调发挥学生的课程主体作用，积极为学生的学习创造条件，以利于其发挥学习的主动性、积极性和创造性。同时,教师在实验教学中扮演的是组织者、指导者、协助者、咨询者和资源提供者的角色。这一原则说明，以信息技术为特征的实验任务.决定了教师的教学必须带有时代性,必须体现现代教育理念、教育思想，由此学生也必然在建构知识层面获得实验知识和技能与信息技术知识和技能的双丰收。

3.3互动原则

这一原则的表现特征是，在实验教学中，既有师生、生生之间的多重互动，达到教学相长、生生相长的目标，也包含人机互动，达到掌握实验技能和信息技术技能的目标。在这一过程中，学生的思维得到了锻炼，动手能力有了提高，团队协作意识不断增强。

3.4可控性原则

实验本身具有一定的危险性，由此决定了开展实验教学必然涉及安全性问题。当信息技术与实验教学融合后,遂使实验处于安全可控之中，有利于实验的开展，有利于教师的教学，更有利于学生的学习并调动学习的积极性、主动性和创造性。

4信息技术与实验教学融合的模式

要实现上述“融合”目标,信息技术或作为学习对象,或作为认知工具⑵。但要知道，“融合”的总体目标是一致的，即旨在全面提升全体学生的学科知识、实验技能和信息素养。为此，笔者归纳出信息技术与实验教学融合的3种模式。

4.1信息技术作为学习对象的融合

作为学习对象的融合，就意味着信息技术在实验教学中的比重较大。可以说，在这种融合模式下，学生并不是简单地学习实验教学的内容，而是以实验为载体，以多种信息技术理论为指导，用心去掌握以实验为背景的信息技术实验手段和技能，更多的是培养学生的“信息素养”。在实验课程中，信息技术作为学习对象的基本融合模式如图1所示。

图1信息技术作为学习对象的融合模式

此模式应用的关键是，在信息技术的学习中融合其他实验内容和目标。例如，在教学人教版八年级物理上册“马德堡半球”实验时，就可让学生以小组为单位搜集该实验的相关历史知识。学生通过网络搜集有关资料，并在教师指导下应用信息技术知识设计出演示文稿,再经小组交流、评价，往往能取得不错的教学效果。

4.2信息技术作为教学工具的融合

在这种融合模式下，信息技术完全为实验教学服务。可以说，信息技术是完全作为教学工具而融合到具体实验教学之中的，师生可利用信息技术分别进行实验教学和学习。在教育技术学范畴中，这种模式也被称为“授导型教学模式”，尤其在中小学低、中年级教学中被普遍使用。其融合的基本模式如图2所示。

图2 信息技术作为教学工具的融合模式（授导型）

此模式应用的关键在于，在实施授导实验时，能够实现信息技术的自然融合。例如，人教版高中化学必修1第四章“非金属及其化合物”第三节“硫和氮的氧化物”就含有硫酸型酸雨实验的内容，体现了绿色环保的理念。可现实是，传统实验存在准备繁琐、容易产生误差等不利因素。为此，可由教师指导学生利用数字传感器等工具设计硫酸型酸雨的形成这一数字化实验，并由学生以小组为单位进行操作。同时，指定小组成员用手机全程录像。待实验结束后，将每个小组的实验视频发布到教师指定的网络学习空间平台上，由全班学生针对实验视频开展形式多样的交流与评价，直至最终实现实验的核心目标和信息技术融合目标。

4.3信息技术作为学习工具的融合

在该模式下，学生在教师的主导下利用信息技术进行课堂学习，即信息技术完全为学生的实验学习而服务。这一模式一般被教育技术学称之为探究性教学模式。这种模式一般以主题活动的形式完成课程目标。探究性课程的融合模式如图3所示。

图3探究性课程的融合模式

此模式应用的关键在于,要让学生在开展探究性实验学习中习惯性地融合信息技术 例如，教师在指导学生开展探究性实验时，就应该要求学生在探究性实验的整个流程中（提出问题——猜想与假设——设计实验——分析现象——得出结论——交流与评价）都要采用信息技术手段。只有这样，学生才能创造性地解决问题,才能将已有知识与体验性知识、课内与课外、学校与社会有机地结合在一起,并最大限度地促进学生信息素养的发展。

信息技术与实验教学融合无疑将成为教育信息化2.0时代课堂教学重要的表现形式。笔者相信.随着二者融合的加深，必将构建出更多的信息化课堂教学融合模式，进而有效推动新时代中小学教育改革的进程。

作者：董友生

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