小学科学学科数字化学习研究：问题与思路*

☆冯毅

（南京市琅琊路小学，江苏南京210024）

小学科学学科数字化学习研究：问题与思路*

☆冯毅

（南京市琅琊路小学，江苏南京210024）

自2012年以来，南京市“网络与数字化环境下的教学实验项目”小学科学学科核心团队致力于运用新技术分别从学习环境、学习资源和学习方式三方面开展科学学科数字化学习的研究，并取得了显著成绩，其中也存在一些问题。本文试着剖析小学科学学科数字化学习研究的起点、重点和难点问题，在此基础上提出新的研究思路：其目标是要努力创造基于数字化学习的标志性教学法，其过程是要形成连续性的思考和研究，其方法是“数字化”与“非数字化”的同课异构研究。

小学科学；数字化学习；数字化学习研究

2012年，南京市教育局提出“新三基”（基于脑的教育、基于网的教育、基于小班的教育）发展战略，开启南京基础教育发展的新路径和新篇章。在“基于网的教育”实验项目上，全市确立试点校21所（其中小学9所）；为了确保试点学校实验学科的研究与推进，又组建了五个“网络与数字化环境下的教学实验项目”学科核心团队，负责本学科实验研究的策划与指导、教学资源的建设与审核等工作，其中就有小学科学学科核心团队。本文基于小学科学学科核心团队此前一个阶段的工作，分析当下小学科学学科数字化学习研究与实践中存在的问题，并提出新的研究思路，包括目标、过程与方法。

一、困惑渐生：从“跃跃欲试”到“审美疲劳”

所谓“数字化学习是指学习者在数字化的学习环境中，利用数字化学习资源，以数字化方式进行学习的过程。它包含三个基本要素：数字化学习环境、数字化学习资源和数字化学习方式。”［1］南京市“网络与数字化环境下的教学实验项目”小学科学学科核心团队自成立以来，致力于运用新技术分别从学习环境、学习资源和学习方式三方面开展小学科学学科数字化学习的研究，举办了多场观摩教学与研讨活动，取得了很好的效果。然而，随着研究的深入，一些困惑也渐渐在一线科学教师中蔓延开来。

1.从“知之甚少”到“跃跃欲试”

典型话语一：“原来还有这种东西”，潜台词：很多新的技术进入一线科学教师的视线。

数字化学习的研究是一个契机，很多新的技术得以批量、密集地进入学校和课堂，如：笔记本电脑、平板电脑、触摸电视、包括数字星球系统在内的各种数字化实验器材，等等。新技术所搭载的很多新平台、新软件也随之展现在大家面前，教师的主观感受是“原来还有这种东西”。

典型话语二：“原来科学课还可以这样上”，潜台词：课堂教学的原有格局被打破，甚至颠覆。

随着新技术的应用，我们所看到的课堂模式、流程等都在发生变化，原先经由长期的教学积淀而定型，甚至奉若经典的教学范式，仿佛在一夜间就改变了，科学教学的惯性思维被撼动，教师典型的主观感受是“原来科学课还可以这样上”。

典型话语三：“原来新技术可以改变我的课堂，改变学生的学习”，潜台词：科学教师的信息素养在提升。

信息技术进课堂，教师是关键。科学教师在新技术的应用上比别的学科教师要走得快一些，如同他们善于引导学生在课堂上探究未知世界的奥秘一样，他们也很乐于在自己的教学中引入新的技术，去探究未知领域的规律。随着研究的深入，一批“技术达人”迅速成长起来，执教教师典型的主观感受是“原来新技术可以改变我的课堂，改变学生的学习”。

2.从“跃跃欲试”到“审美疲劳”

在最初的新鲜感过去之后，科学教师对数字化学习的观课活动也隐隐地陷入一种“审美疲劳”中，困惑渐起。

困惑一：我们没有这样的技术条件，巧妇难为无米之炊。

例如：学校没有这些先进的设备，没有数字化设备，也就无法组织数字化学习；学校是大班教学，不可能像小班那样人手一台平板，等等。因此，数字化教学离实际教学还很远。

困惑二：这么做成本太高，投入和产出相符吗？

成本高，固然是指硬件，其实更是指软件；是指物质成本，更是指精力和时间成本。教师使用先进的信息技术，往往要比不用这些技术花费更多的精力和时间，这是事实。但所谓花了大精力，很大程度上是因为对技术本身不熟悉。

困惑三：关键是不需要，常规手段能做到，干嘛费那功夫？

很多教师在看了所谓“数字化课堂”后，自然有一个与自己的日常教学进行比较的心态，当有的教师发现，摆了这么大的“阵势”，用常规实验、常规手段就能够做到，而且说不定做得还更好，就不会从心里接纳新技术进入自己的课堂。

现在有一个隐约的倾向，每次教研活动都试图在展现数字化学习有多么好，但是对为什么要数字化的讨论比较缺乏，也就是说重展示而轻论证。对大多数观课教师而言，他们并没有技术应用和数字化学习的思考和研究背景，只是被动地看到一次又一次所谓的“展示”。

其实，是因为没有给教师展现出一种关于数字化学习的连续性的思考和研究的背景。我们应该明确地指出，展示的背后是研究，每次研究都要试图解决一个问题，有一点推进。如果说每次向前走了几步，都要倒回到起点，再从需不需要用技术谈起，那研究永远也不会向前推进。

二、问题剖析：研究的起点、重点和难点

需要研究的核心问题很清楚，那就是怎样开展科学学科的数字化学习。但是，如果总是要不停地回应诸如“为什么要这么做”和“有没有必要这么做”的质疑，研究就不可能取得突破，教学技术的探索就无法形成标志性的教学法。

出现这样的困境，与对于“信息技术对课堂教学起着怎样的作用”这一起点问题的讨论不够有关，并不是教师在观念上的认识不到位，而是讨论这一问题的思路有缺陷。

1.起点问题：信息技术对科学课堂教学起着怎样的作用

毋庸置疑，数字化学习必须基于信息技术。在江苏省小学科学学科数字化学习研讨会上，南京市长江路小学张健老师所执教的《看星座》一课上，师生借助平板电脑和Star Walk软件，共同经历了关于星座知识的数字化学习。没有Star Walk这一款软件，没有学习平台支撑下的多媒体阅读，师生根本无法完成对数字化学习的建构。可以说，正是信息技术的运用改变了课堂原本的格局，改变了学生学习的图景。

很多教师都上过苏教版科学教材六年级上册《看星座》这一课，在观课的同时，许多教师暗暗地做比较：我不用这些数字化的手段，只靠常规的方式不是也能上好这节课？教学效果也不差啊！这就是问题所在了。在讨论数字化学习的时候，似乎总也绕不开“需不需要”这个问题，接下来才是“怎么用”、“何时用”。“需不需要用”，其实指向的是信息技术究竟对科学课堂教学起着怎样的作用这一起点问题。

在这个问题上，上海师范大学丁念金教授说得很清楚，即“在各种深刻的课堂变革中，信息技术既不是个性化学习的必要条件，也不是充分条件，而是一种重要的促进性条件。”［1］就是说，你可以不采用信息技术，但是，信息技术的运用却是一个契机，它促使我们重新思考什么是真正的学习，怎样的师生关系才是理想的。

就如时下流行的“翻转课堂”，真的只靠微视频、只靠技术就能翻转课堂吗？显然不是。技术，只是促进性条件，真正“颠覆”课堂的是教师内在观念的变革，是内在观念的“翻转”。

在笔者看来，如果课堂变革已经具备了一定的速度，那么，信息技术提供的就可能是“加速度”，进一步加快课堂变革。如果课堂还停留在因循守旧的原地，甚至是在倒退，那信息技术未必能够拉动课堂变革，相反，还会对课堂变革施加“反作用力”。

2.重点问题：怎样运用信息技术

我们应该关注的是设计数字化学习时思维的过程、思维的路径，就是说沿着这条思维的路径，我们有没有可能走到想去的地方。

我们在信息技术的运用上，最初的思维方式是做加法，就是把技术加到课堂上，加载到科学探究过程的各个步骤上去。但是，我们不能仅仅满足于加法思维。加法思维的最大问题，在于它着眼的是技术的功能，并不以促进学生数字化学习效益最大化为考量。所采用的技术的确是有用的，但是，可能只达成了70%的效益，而且，发挥的可能只是该技术10%的功能优势而已。

因此，我们可能要另辟蹊径，动用函数思维。函数思维是一种关系思维，重在考察信息技术这一自变量究竟给教学带来了怎样的改变，讲求的是投入与产出合理的关系配比，追求的是效益的更大化。以《看星座》一课中这样一个教学片段为例。

学生用Star Walk软件在“满天星座”中寻找自己所属的星座，三分钟活动结束后，师生展开对话。

师：你说的双鱼座，在什么位置（生指出）？你为什么说它是双鱼座？

生：图上有文字标明。

师：如果没有文字提示呢？

生：图案上是两条鱼。

师：这个鱼是原来就在天空中的吗？

生：它是由星星组成的。

师：一颗一颗星星就这么组成了两条鱼吗？

生：……

生：这个图是人想象出来的，样子很像两条鱼。

师：他们用什么把它们勾勒出两条鱼的样子？

生：星星与星星之间的连线。

师：对，星座指的是天上一群恒星的组合。

……

这一段对话，非常清晰地厘清了星座的四个重要概念——恒星、组合、图案和位置。首先，星座的基础是恒星，在这一点上，学生常常只见森林不见树木，只见星座而不见恒星；其次，星座是恒星的组合，是在天文学意义上的“星群”，而不是占星术意义上的“标记”或“象征”，后者恰恰是学生的“日常概念”；再者，两条鱼的图案是人们想象出来的，这是发现星座图案的由来；最后，教师通过自己一分钟就能找到星座的“绝技”引发起学生的发现，在固定的位置上就能找到相应的星座。

可以说，这堂课中教师对星座的概念把握是非常准确的。从黄道星座入手，很贴近学生的生活经验，但那是日常的占星术星座的概念，通过分析双鱼座，将学生的日常概念导向“恒星组合”这一科学概念，不仅建立了概念，而且巧妙地促进了学生概念转变。有效的概念转变是建立在学生对星座仔细观察和识别的基础上，而观察和识别又是借助Star Walk这一软件完成的，因此说，技术的运用，在这里极大地促进了学生对于星座本身的观察，在观察到恒星、组合、图案、位置这些“事实”的前提下，概念的建立就水到渠成了。

从上述片段的分析中，我们可以看到信息技术的运用作为“促进性条件”所起到的重要作用。正是基于张老师对星座概念的深刻解读，技术的运用才有力地推动了学生概念的建立，二者相辅相成。

回过头来想，在教学设计中，首先要做的还是思考理想的学习是怎样的，理想的师生关系是怎样的，在此基础上，以函数思维来遴选信息技术手段，思考技术的运用可能会如何增进学生的学习，如何使学习的效益增值，这才是运用信息技术正确的思维路径。

3.难点问题：信息技术如何促进学生学习

信息技术应该着眼学生学习，以促进知识建构为根本目的，就是说要助推学生自主建构知识、自己建构自己的发展。这一点说起来谁都懂，但是做起来却很难。在笔者看来，这恰恰是信息技术运用于科学教学的难点所在。

怎么破解难点，还有待研究。但是张老师的教学给了我们启示，那就是，在大数据的背景下关注小数据。小数据发挥大作用的情况在医学领域非常常见，对许多患者用同一个治疗方法是不可能成功的，个性化或者说层次式的药物治疗是要按照特定患者的条件开出药方——不是“对症下药”，而是“对人下药”。这些个性化的治疗需要记录和分析个人行为随时间变化的规律，这就是小数据。

在我们看来，张老师对《看星座》一课的设计，正是体现了大数据和小数据的巧妙结合。浩瀚的星空是大数据，而属于学生的那一个星座是小数据，这节课正是通过对小数据的深入探讨，帮助学生建构起星座的概念。关于星座的研究资料浩如烟海，这是大数据，而张老师在学习平台上只汇集了少数的几个多媒体阅读资料，这是小数据，正是基于小数据的自主学习，帮助学生很好地完成了本课的学习任务。

对学生来说，大数据是别人的，只有小数据才是自己的。对于信息技术而言，创造大数据易如反掌，但是，为学生的学习建构小数据，是不是更加富有挑战，是一个需要深入探讨的有趣话题。

三、新的思路：研究目标、过程和方法

对广大小学科学教师来说，数字化学习还是新生事物，从接受到运用需要有一个过程，我们的研究正是要推动和加速这个过程。在具体的研究上，我们要努力打破固有的研究套路，采用新的思路，以促进研究更好地开展。

1.目标：努力创造基于数字化学习的标志性教学法

重点是要让教师们看到运用各种先进技术手段可以怎样开展教学，这种教学是高识别度的，并且效果是好的。

教师之所以觉得技术手段进课堂不好把握，一方面是因为技术本身难掌握，另一方面是无法驾驭新技术开展教学。教师们迫切需要看到的，是清清楚楚明明白白的标志性的教学法。

这里的标志性教学法，是借鉴美国教育专家李·舒尔曼的关于标志性专业教学法的相关论述［2］。概括起来，这里所说的标志性教学法是一种教与学的模式，它非常容易识别，其特点是独有的、聚焦某种特定的思维模式、渗透在整个科学事业（行业）之中，它既是科学教学的要素，也是科学活动社会化的要素，在现实世界中，科学工作者也是这样运用信息技术来做科学研究的。

从教师方面来看，如果能够有某种标志性的教学法作为借鉴，就能够很好地在自己的教学层面上开展教学，其教学又可以进一步巩固这种标志性教学法。对于学生，如果能够借助网络与数字化环境建立一种标志性学习法，必定会对他们未来的科学学习产生积极的影响，会很好地促进其科学素养的发展。

2.过程：形成连续性的思考和研究

重点是要营造研究的情境，并且要让每个教师进入到研究的情境中去。

情境怎样才能建立，内在的主干是研究的问题，是基于问题讨论而形成的连续性思考和研究。

进入教研情境的每一个教师，都要知道这节课要上什么，研究什么，它的研究起点在哪里，讨论的空间在哪里，要致力于使每个教师都能够站在同一个研究平台上，共同研究。教研情境的营造，是希望能够建立基于教师课堂教学的数字化学习研究大情境，每个教师在自己的立场上开展研究，这是我们理想中的研究。

为了实现上述的目标，我们可能要动用一些信息化的技术手段。例如：借助网络，将所有开设的研究课、研讨记录都在网络上公布，开放下载，让教师们能够随时看到。借鉴江苏省教研室“教学新时空”的做法，邀请专家对课例进行深入解读，给予教师们富有针对性的指导。而广大一线教师要借助论坛、QQ、微信等平台积极参与到讨论中来，通过讨论，不断总结阶段成果，不断将研讨推向深入。

3.方法：“数字化”与“非数字化”的同课异构研究

为了达到创造标志性教学法的目标，需要开展专门的课堂教学研究。为了进一步帮助教师聚焦技术运用对于课堂教学的改变，可以采用“同课异构”这种课例研究方法。

之所以选择“同课异构”，一是因为教师们比较熟悉，不用多做解释；二是因为它符合我们重在“阐释”，而非“规范”的研究取向，就是说重点不是讨论“应该怎样”上课，而是讨论教师的教学“何以如此”设计，在充分理解“异构”的基础上，引发教师自己对于“同课”的思考。

做法上，可以按照小学科学学习内容的题材粗线条地分几个专题，如探究活动为主的教学、阅读活动为主的教学和工程活动为主的教学等，做“不插电的科学课”和运用新技术的科学教学的同课异构教学比较，进行深入研讨，把握运用信息技术开展科学课教学的基本规范和标志性教学法，给教师们切切实实地帮助。

［1］李克东.数字化学习——信息技术与课程整合的核心［J］.电化教育研究，2001，（08）.

［2］杜悦.“翻转课堂”促使我们反思课堂改革——上海师范大学教育学教授丁念金访谈［N］.中国教育报，2014-4-16（6）.

［3］李·舒尔曼著，黄小瑞等译.标志性的专业教学法：给教师教育的建议［J］.全球教育展望，2014，（01）.

*本文系南京市“网络与数字化环境下的教学实验项目”小学科学学科核心团队研究成果。

［编辑：郑方林］

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1671-7503（2015）21-0064-04