用技术的力量促进教学方式的变革

赵伟新

摘要数字化、信息化已成为时代的潮流。从2014年起，上海小学科学学科通过课例展示、专项培训、教学评优等方式，在小学科学课堂倡导数字化实验系统（DIS）的应用。DIS用小学生易于理解的数字来显示实验现象、突出教学重点、突破教学难点、形成科学概念，实现课堂学习时空的重新分配，使学生的科学学习变得更为有效。文章通过赛灵格系统的迭代更新阐述了信息技术支持下小学科学教学方式发生的变革。

关键词 赛灵格系统 学生访谈 小学科学

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.035

Using the Power of Technology to Promote the Reform of Teaching Methods

——On the changes of Science classroom teaching in primary schools from the perspective of iterative updating of Salinger system

ZHAO Weixin

（Teaching Research Office of Shanghai Municipal Education Commission， Shanghai 200041）

Abstract： Digitalization and informatization have become the trend of the times. Since 2014， Shanghai prima？ ry school science has advocated the application of digital experimental system （DIS） in primary school science classroom through lesson display， special training and teaching evaluation. Dis uses easy to understand numbers to show experimental phenomena， highlight teaching key points， break through teaching difficulties， form scientif？ ic concepts， reallocate classroom learning time and space， and make students’ scientific learning more effective. Through the iterative updating of Salinger system， this paper expounds the changes of primary school science teaching methods under the support of information technology.

Keywords： Salinger system； student interview； primary school Science

在強化课堂主阵地作用、切实提高课堂教学质量上，上海市教委教研室开展了卓有成效的研究与实践，并提出了“变革教学方式是深化课程改革的突破口”“信息技术为教育提供跨时空学习、精准学习分析和多样化资源工具”等课程与教学改革的主张，为学科教研指明了方向。基于技术、资源和空间等环境要素的有效支持，变革教学方式，更好地落实课程改革的要求，已成为上海市小学科学学科教研的主题。

上海小学科学学科教研相关的基础

数字化、信息化已成为时代的潮流，学校有责任让学生认识到现代社会信息化过程对于学习方式和工作方式的影响，并把信息化工具作为学习的帮手。基于上述的认识，从2014年起，上海小学科学学科通过课例展示、专项培训、教学评优等方式，在小学科学课堂倡导数字化实验系统（DIS）的应用，形成了大量涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等课程领域的实践案例。仅2019年，征集到的应用案例就达126项，其中优秀教学设计72项、优秀课堂实录37项、优秀课程设计17项。

通过研究与实践，我们体会到，DIS有着如下优势和作用：DIS用小学生易于理解的数字来显示实验现象、突出教学重点、突破教学难点、形成科学概念，实现课堂学习时空的重新分配，使学生的科学学习变得更为有效。信息技术支持下的小学科学教学方式正在发生变革（如图1）。

赛灵格系统的迭代更新与上海小学科学教学方式的持续变革

通过这几年的研究与实践，教师对数字化实验系统在小学科学教学中的优势和价值有了认同。如何进一步突出课程的数字化形态，聚焦技术、资源和空间等环境要素的有效支持，重点培养学生实验方案制订、数据积累和分析、表达与表现、良好习惯和团队合作等，加深学生对学习的理解，这些成为学科发展的新需求。

这一需求与研发中心赛灵格系统的发展需求一致，研究和实践的动力更足。从2017年至今，三年多的时间里赛灵格系统经历了三个主要的研发阶段（见表1），从最初的“实验教学支持系统”发展为目前的“科学教学通用平台”，实现了科学教育不同的新功能，学科教学方式的变革有了技术的有力支持和推动。.

下面分别以三个典型课例，简要呈现相关研究与实践的情况。

1.赛灵格系统V1.0版本，以上海市静安区闸北实验小学的陈琳悦老师执教的《池塘：一个特殊的栖息地》为例来说明

《池塘：一个特殊的栖息地》的主要学习内容为：“池塘是又小又浅的淡水环境”“池塘的水温变化比陆地的气温变化小”。这一课例的实施，除了有赛灵格系统外，还得益于上海市静安区闸北实验小学的综合实验室，集成配置了六大资源模块：实验室水电气及安全模块、移动终端及App模块、数据显示及交互模块、数字化实验模块、Wi-Fi环境模块和校区共享资源模块，其中“数据显示及交互模块”即为赛灵格系统的V1.0版本。

正因为有了这些技术、资源和空间等环境要素的支持，科学课堂教学的组织方式得以优化。从“人员组织”方式上看，学生可通过阅读、观察、实验等活动，以“双人互助”和“四人互动”模式合作解决核心问题。从“内容组织”方式上看，本课以“问题解决”模式剖析学习内容，确定两大核心问题：问题Ⅰ——池塘是怎样的环境，问题Ⅱ——如何验证池塘的水温变化比周围陆地的气温变化小。课堂的内容组织，也因此以问题解决形态为主。从“资源组织”方式上看，DIS温度传感器能灵敏地测量温度，并即时生成温度曲线图，解决了常用液体温度计无法支持短时间内水和空气温度小幅度变化的测量问题，为教学难点的突破开辟了实验这一新途径。

本课借助赛灵格系统，在解决问题Ⅱ时，利用数据交互模块将学生端上传的实验数据生成曲线图，实现全班所有小组实验数据的共享。教室大屏幕上呈现出的共同数据趋势，使学生顺利地完成了从特殊到一般的思维过程，也可以从其他小组数据的对比中形成新的问题。

本课的评价也是依托个体数据的收集，借助系统实时汇总学生端上传的评价数据，以饼状图直观地呈现各组自评与互评的结果，给予学生课堂表现的实时反馈。

为检验技术、资源和空间等环境要素的支持是否能与课堂教学相融，我们监控了本课的学生表现。综合课堂实录、学生访谈、评价单等数据，我们发现：在问题的解决过程中，学生的参与度和交流有效性比以往有了明显提升，在问题Ⅱ的解决过程中尤为显著。从课堂时间分配的数据看，本节课教师任务布置后的学生自主、合作、探究发现并解决问题的时间分别为20分钟，占一节课35分钟的57%，呈现出从“教师教”向“学生学”过渡的态势。

有了赛灵格系统V1.0版本支持下教学方式变革的成功体验后，利用赛灵格系统变“实验教学支持”为“调控课堂教学全过程”，更好地助力小学科学教学方式的变革，成了学科教研新的追求。

2.赛灵格系统V2.0版本，以上海市闵行区七宝镇明强小学的刘依婷老师执教的《物体的沉和浮》为例来说明

本课的主要学习内容为：“探究不同物体在水中的沉浮情况”“借助一定的材料和方法使原本下沉的物体浮上来”。通过技术人员为教师定制的赛灵格系统，情境引入、探究实施、新知应用和拓展延伸四个教学过程，有了整体的架构和清晰的进程（如图2）。在整体架构时，采用层级制，每一教学环节下可以设置多个教学进程，每个教学进程都可以预设实施时间，提高教师教学设计向实际教学转化的效率。

如在设计本课教学重点“探究沉浮”这一环节时，进程分为“猜一猜”（作出猜想）、活动要求（设计方案）、做一做（搜集证据、解释问题）、活动评价（表达交流）。同样，在突破本课教学难点“小兔过河”这一环节时，也设计了多个进程。通过具有“整体化”和“进程性”特质的系统框架，使得课堂教学环节衔接流畅。

在课堂实施时，系统做到了“一台贯通，一键到底”。教师操控教师端即可进入各个教学环节。“情境引入”环节中，播放视频，创设情境；“探究实施”环节中，借助系统数据回收，呈现全班所有小组猜想的结果，引发学生深入探究的兴趣；再通过设计实验、搜集证据等过程，形成问题的解釋，提升思维。“新知应用”环节中，学生利用所学选择材料，通过拍摄视频的方式记录“小兔过河”问题解决的过程与成果，并作展示与交流；“拓展延伸”环节中，借助认识蛟龙号沉浮的过程，实施学科德育教学。

在课堂实施时，通过系统可以呈现可行的任务要求，教学常规评价要求和课堂分活动评价要求也都融入进程内。明确的评价要求，可以帮助学生明确活动的要求，主动承担更多的学习责任。

本课没有数字化实验，也没有定量的学生实验，但课堂上师生的数据交互也是顺畅便捷的。学生实验方案的设计和实验结果的记录，通过学生端的上传可以即时呈现在教室大屏幕上，全班所有小组的实验记录成为可以交流分享的数据；教师也可以在教师端即时查看学生实验过程中的信息，发现问题，及时跟进并有针对性地进行指导。全班数据的直观统计，可以很好地帮助学生投入课堂学习，也可以很好地帮助教师即时调控教学过程。系统的数据记录、统计的同步，使得数据交互更便捷，学生交流表达更充分，学生的思维更深入。

系统还可以为学生的小组自评和教师的评价服务。在课前设计好的评价表上，学生利用学生端可以完成小组自评，教师利用教师端可以完成课堂的即时评价。两方面的评价数据可以汇总保存，课堂小结时作为鼓励、判断、改进的依据。

由学生、教师、环境构成的教学是复杂、变化的，教师要想有效调控教学，关键在于渗透教学全过程的证据采集和分析。使用赛灵格系统V2.0版本带给教师最大的感受就是，信息技术支持下课堂教学的调控、证据采集和分析更为顺畅和有效，教学方式的变革有了技术的支持和推动。如图3所示，在时间维度，教师借助赛灵格系统的教学调控可以发生在教学活动前的备课中，可以发生在教学活动的现场，也可以发生在教学活动结束之后。在内容维度上，教师借助赛灵格系统的教学既可以调控教学目标、内容，也可以调控教学方式和教学进程。在方向维度上，教师借助系统的调控既可以调控教师的教，也可以调控学生的学。

有了V2.0版本，新的需求又随之自然产生。除V2.0版本功能的全达成外，不用技术人员的专门支持，变“定制个性模板”为“通用模板”，教师利用赛灵格系统便捷地架构课堂教学；利用云平台，实现学生个体数据及过程资料的积累，也成了最新的需求。

3.赛灵格系统V3.0版本，以上海市徐汇区徐汇实验小学的张静娟老师执教的《探秘乐器发声的原理②》为例来说明

《探秘乐器发声的原理②》是重组“声音与振动”后的第6课时。重组后的单元，以“问题—任务”形态为特征开展单元教学，以实现教学方式的变革。增加第5、6两个课时，目的是提供给学生更多体验、实验、专题研究、汇报展示等探究与实践的时空，运用本单元所学知识和技能完成单元学习大任务“探秘乐器发声的原理”，加深学生对声音学习的理解。

从图4可以看出，重组后的单元在科学知识的学习上增加了声音音调相关内容的认知，学生对不同声音的认知更为全面。

本课的学习，主要由“探秘成果汇报”“单元评价交流”两个活动组成。通过“探秘成果汇报”活动，运用学过的知识解释一种乐器发出不同声音的原理，提高学生合作能力，使他们养成认真倾听的习惯，有对同伴的交流做出针对性点评的意识，发展他们的科学思维，提高表达能力；通过“单元评价交流”活动，能主动总结单元学习的收获，养成反思与改进学习的习惯。

借助赛灵格系统提供实时评价的功能，教师组织学生在各个小组展示后对其进行实时评价，并要求学生说出评价的理由和依据。由于相关活动的评价要求在活动前就已经从“知识”“情感”“表达”三个维度予以明确，展示小组的汇报与交流有了清晰的规格，其余小组学生的评价有了清晰的标准。技术支持下的学习评价，既提高了学生主动承担活动责任的意识，也有效提高了学生表达与表现的能力，体现了评价促进学习的功能。

在赛灵格系统的支持下，本课突出体现了以下两个显著的数字化形态特征：一是利用Pad，展示的学生可以即时调取前五课小组学习过程资料作为乐器发声原理揭秘的证据。在前五课的探究中，学生利用手中Pad记录下的实验现象、采集到的图象和视频都留存在了学生个人账号之中，这些资源成了展示时解释现象、分析问题的依据，学生的展示变得有理有据。教师借助系统提供资源交互、数据汇总的功能，将活动实施的过程转向服务学生的发展，既丰富了学生的学习体验，又活跃了学生的科学思维。

二是学习评价数据的回收与应用。除前述的课时评价数据回收与应用外，在课的最后，学生登录系统看到了自己的單元学习结果雷达图，了解自己在学校校本化评价体系五个维度（“知识”“技能”“实践”“表达”“情感”）方面的表现。当学生看到自己经过一个单元学习后综合评价雷达图的反馈时，产生了自我反思，也有了继续朝着更好方向努力的愿景。这些评价表超越了以往对知识与技能学习结果及学习过程的测量，不仅成为判断既定目标是否实现的依据，更是通过评价中涉及的发现、参与等过程，促进学生正确价值观念、必备品格和关键能力的养成，指向了更深层次的“评价先行”“以评促学”，使得评价与学习保持高度的同步性。

本课借助赛灵格系统V3.0版本提供的自由、多样、普适的教师备课支架，使教师对教学活动的设想得以实现，教学流程更加清晰，教学效果更加显著。“声音与振动”单元六个课时的设计与实施，均在赛灵格系统上开展。在借助赛灵格系统开展单元教学设计与实施的过程中，教师的活动设计能力、课堂实施能力、评价指导能力综合发展，课程的理解力也在不断增强。

通过三年多的研究和实践，赛灵格系统正引发着上海小学科学课堂教学方式的变革。虽然取得了一定的成效，但我们深刻意识到：由学生、教师和环境构成的教学过程是复杂、多变的，小学科学课堂教学方式的变革，需要有更多技术、资源和空间的支撑。