聚焦數字融合 賦能科學教育

為深入推進數字化賦能，做好科學教育“加法”，天津市西青區實驗小學以“多彩教育”的實施為路徑，致力于培養有根、有志、有識、有慧、有度且全面發展、個性鮮明的學生。學校深入探究教育教學新樣態，構建數字化與“課堂、社團、活動、作業”四融合體系，以數字化促進教育教學現代化，使學生的科學素養、人文素養得以及時培養和持續發展。

一、數字融“課堂”

從課堂教學角度，利用數字技術使科學教師方便快捷地獲取大量所需的教學資料，從而建構多維立體的教學資源庫。借助國家中小學智慧教育平臺等媒介，以文字、圖片、視頻、游戲、交互動畫等靈活多樣的教學場景來幫助學生建構認知。另外，依托國家中小學智慧平臺開辟了教與學的新通道，在數字技術支撐下的互動互聯學習環境中，呈現出協作知識創造的教學新形態，豐富的教學內容、多樣的視覺呈現、靈動的交互交流，可以增強學生的課堂體驗，提高課堂吸引力。

（一）課前，提升學生運用數字技術進行學習的能力

教師巧用電子問卷了解學生學習情況，定期組織學生利用國家中小學智慧平臺進行電子問卷的填寫，通過匯總和整理，深入了解學生的興趣愛好、學習接受情況、后期期望等。

（二）課上，增強學生有效利用數字技術自主學習的能力

教師善用國家中小學智慧平臺資源和教學工具進行授課和開展小組學習。教師在授課時利用智慧黑板進行知識的講授，用手機投屏的方式進行學生活動內容的展演，方便小組展示、小組內評比和班內互評。以生活現象導入教學，以視頻與現場實操相結合的方式，演示實驗操作流程。例如：在學到“巖石與土壤”這一內容時，學生表現出極強的探索欲。在教師的指導下，學生自主搜集巖石礦物與土壤，形成電子標簽，并上傳云端，逐步構建起自己的自然材料寶庫，包括但不限于巖石土壤等，拓展了學習的方向與內容；同時，了解植物生長過程，利用多媒體大屏從生根發芽到開花結果，都一目了然。

（三）課后，幫助學生提高智能化學習的能力

讓學生“慧”用平板電腦完成學習任務，學生能合理運用平板電腦進行知識的搜集和深入了解；通過觀看視頻的方式完成實驗探究任務，并能模仿做實驗；對于課程中遇到的棘手問題，學生能夠方便快捷地利用網絡上的資源解決困難。小學微課時長為15—20分鐘，教師發送到家長群，最大限度還原課堂教學的真實場景，復現課堂教學的現場感，讓家長陪伴孩子在使用豐富多樣教學資源的同時，還能進行練習、復習、隨堂測試等。

二、數字融“社團”

科技社團通過科學的探究實驗，使學生在應用數字技術的過程中，真實體驗數字化過程，對實驗數據的獲取、分析、處理獲得切身體會。

（一）3D打印筆支持數字活動與社團實踐

在教授3D打印筆使用方法時，由于立體圖形制作對學生空間感要求較高，學生會出現難以構建模型、創作停滯等問題。此時先安排“利用繪圖軟件設計作品平面圖形”的任務，設計目的是利用數字化設備“高效、快捷”的特點，提升學生將立體圖形還原成平面圖形的空間感知能力。隨后學生對照自己用計算機設計出的圖紙完成“3D打印筆制作平面圖形”的任務，進一步檢驗學生基礎圖形構建的情況。最后安排“3D打印筆制作立體圖形”任務，檢驗學生對本知識綜合運用情況。通過分步教學方式，將較難的課程任務，拆分成為三個環環相扣、由易入難的環節，引導學生利用數字化設備和手段，提升科學素養和創造力。例如：結合安全教育日，學生按照三個環節進行奇思妙想，創作出主題鮮明的作品。

（二）3D打印機“打造”社團活動新生態

3D打印機活動中，以4至6人為一組進行小組合作學習，學生按照“選主題—建立初步模型—美化模型—討論反思—完善作品”流程進行作品的創作。整個設計過程中，學生借助國家中小學智慧平臺上的科學和美育等內容積極發揮自己的創造力和想象力，新穎的主題層出不窮（如浪漫星空、精美配飾、科學牧場等），并且嘗試利用不同的形狀、顏色和紋理進行設計，以制作出獨特的3D模型；利用國家中小學智慧平臺手機端的社團群，學生在其中互相交流、討論并提出建議，共同完善彼此的設計；設計完成后，將模型發送到3D打印機打印，結合打印品進行不斷完善，最終設計出自己滿意的模型作品。

（三）充分利用校外資源進行聯動共建

西青區實驗小學與天津商業大學機械工程學院、天津理工大學中環信息學院達成簽約共建，利用社團活動時間，志愿者為學生講解科技和科普方面的相關知識；天津師范大學教育學部現代教育技術專業的研究生每學期來校對學生進行人工智能知識的普及和講解。同時，積極與人工智能行業的相關企業、研究機構合作，如實驗小學與機器人企業友好共建，為實驗小學提供專業性器材設備，為構建科技特色系列活動提供了設備支持；編程企業為實驗小學提供免費的“人工智能變成智慧教室”平臺，提升了教師工作效率，降低了學生學習難度，為打造智能高效課堂提供了強有力的支持。

三、數字融“活動”

以技術賦能科學探究活動，激發學生學習動機，為科學人才培養營造良好氛圍和環境。借助更多的數字化教育資源和各類傳感器、微處理器、物聯網等數字化硬件產品或模塊，為學生的科學學習和探究實踐提供新穎工具。

（一）線上線下銜接，拓展學習空間

在教師的指導下，學生利用PVC塑料、廢舊塑料瓶、傳感器、繼電器、水泵、集成電路板和軟質塑料管，自主創作出了土壤濕度監測裝置和自動澆水裝置。利用課下時間，走進種植園，用“小發明”為植物和蔬菜的幼苗澆水，并依托數字化電子設備對其生長情況進行記錄和拍照，感受數字化賦能科技活動的同時，充分享受勞動教育帶來的快樂和滿足感。

（二）借助數字技術，創新活動載體

學生利用樂高拼圖積木搭建機器人，依托傳感器、驅動馬達和電機等設備讓機器人能夠通過手柄進行操控，運用計算機進行編程讓機器人實現了自動與手動的雙重控制。實驗小學開設《我帶年畫娃娃去太空》微課，利用編程軟件和運用簡單的程序搭建讓年畫娃娃飛到了太空去，教師將家鄉的傳統文化與數字化背景下的人工智能相結合，既讓學生感受到信息科技學科知識賦予他們的無窮力量，又讓學生感受到中華優秀傳統文化的魅力。

四、數字融“作業”

數字化作業是落實核心素養培養要求的可行路徑，它可以減少學生書面作業量，實現探究式作業和實踐性作業，達成減負增效目標。實驗小學教師積極探索科學思維育人理念下的實踐方法，打破空間和時間的界限，創新作業新樣態，為學生提供家庭實驗資源包、數字化學習資源、教師在線實時指導等，有效落實“雙減”政策。

（一）發揮數字技術時空延展特性

信息科技的發展創造了全新的數字化環境，它改變人們信息交流與分享方式的同時，也改變著人們的思維方式。隨時隨處記錄生活、分享觀點，已經是信息化時代的一種新的生活方式。例如：三四年級的學生已經掌握了一些基礎的工具與技能，讓他們動手在電腦上畫一畫、寫一寫、想一想，記錄多元生活，發現生活之美，感受分享的樂趣。通過主題實踐，使學生認識信息交流與分享內容、方式、方法的豐富性、便捷性和獨特性，并了解與之相應的行為規范。

（二）搭建數字交流展示平臺

數字化學習與創新是指學生在日常學習和生活中通過選用合適的數字設備、平臺和資源，有效地管理學習過程與學習資源，開展探究性學習，創造性地解決問題，養成利用信息科技開展數字化學習與交流的行為習慣。設計這方面的主題實踐作業，以期使學生能利用數字設備，通過文字、圖片音視頻等方式記錄自己在學習與生活中發生的事情，借助信息科技進行簡單的多媒體作品創作、展示、交流，嘗試開展數字化創新活動，感受應用信息科技表達觀點、創作作品、合作創新、分享傳播的優勢。

以數字化引領科學教育系統性變革和創新，是新時代發展的重要使命。未來，西青區實驗小學將繼續聚焦數字融合，不斷探索新路徑、新方法，把弘揚科學精神貫穿于教育全過程，激發青少年的好奇心、想象力、探求欲。

（徐德明）