小学自然/小学科学与技术：数字化转型中的科学学习活动

2022 年全国教育工作会议提出实施国家教育数字化战略行动。《义务教育科学课程标准（2022 年版）》明确指出“教师应利用信息技术辅助手段，如数字化实验等，让学生比较直观便捷地学习相关知识”。《上海市教育数字化转型实施方案（2021—2023）》提出“将数字化转型作为推进教育现代化建设与高质量发展的重要引擎和关键特征”。从国家和上海两个层面的相关要求，可以看出教学数字化转型已经成为基础教育现代化与高质量发展的大势所趋。2023 年上海市中小学中青年教师教学比赛小学自然学科、小学科学与技术学科的主题确定为“数字化转型中的科学学习活动”，一是深化学科教学数字化转型的需要；二是基于上海已有的丰富而又适切的数字教育资源和环境支持，引导广大学科教师探索技术赋能下提升科学学习活动品质的路径、策略与方法，重点从教学的组织方式、认识方式和实践方式等维度入手，进一步变革教与学的方式，努力呈现更多以问题解决为特征的科学学习活动，更好地落实科学课程所要培养的核心素养。

一、主题概述

（一）小学科学的数字化转型

从2014 年起，上海市小学自然学科、小学科学与技术学科就开始积极开展数字化转型的研究与实践，探索“科学课程与信息技术的深度融合”，倡导上海数字化实验系统（DIS）和“赛·课堂”教学系统的应用，技术赋能小学科学教学与评价，实现了教育教学从数字化实验到实验数字化，再到流程数字化和教学数字化的“跃迁”，数字化转型逐渐走向“深水区”。

数字化实验是指利用数字化实验系统替代传统测量工具开展的实验。数字化实验用小学生易于理解的数字，清晰显示实验证据，突出教学重点、突破教学难点并形成科学概念。数字化实验成为小学科学实验的重要组成部分之一，成为上海市小学科学教学数字化转型的起始点。

实验数字化是指通过专用的数字化信息控制系统，将学生实验各个过程的信息数字化转换后输入系统，再通过软件处理，输出为课堂教学中师生所需的信息。通过实验数字化，实验数据的形式、深度和广度得到进一步丰富和拓展。

流程数字化是指通过专用的数字化信息控制系统，将课堂教学情境创设及各种新知形成和应用活动，包括实验、观察、模拟、体验、阅读和制作等探究实践活动的信息，通过数字化升级手段输入系统，再通过系统的处理后即时输出，反馈呈现在“教师端”电脑、“学生端”电脑和“教室端”电子大屏幕上，成为师生课堂互动交流生成性的资源，保证教学信息传递的全面性和准确性，突出课堂“做”“想”“讲”的融合。

教学数字化是指通过专用的数字化信息控制系统，以单元为单位，实现教师备课和课堂教学的数字化。利用数字化学科教学中的教师教学、学生学习和环境支持等一切可数字化的信息，重构课堂教学形态和运作模式，彰显科学教育的新价值。实现教学数字化，是小学科学教学数字化转型的必经之路。

（二）小学科学的学习活动

在小学自然学科、小学科学与技术学科课堂中，学生科学学习活动的主要类型有：①有计划、有目的地用感官来细察事物或现象的“观察活动”；②通过干预和控制实验对象进行观察，认识相关科学概念的“实验活动”；③模拟自然现象或过程，认识自然现象或过程的形态和特点的“模拟活动”；④以自身为研究对象、感受某些影响因素带来的身体变化的“体验活动”；⑤从文字、图片、符号、图表等材料中获取需要的信息，领会其内容的“阅读活动”；⑥有计划、有目的地收集与研究对象相关的材料，以获取事物和现象的特征或规律的“调查活动”；⑦通过照料植物和饲养小动物、对动植物的生长与变化做观察的“种养活动”；⑧依据一定的科学原理进行规划和设计，做成创意作品的“制作活动”；⑨将掌握的学科知识与技能，结合实践活动，向他人做宣传或展示的“服务活动”等。

（三）数字化转型中的科学学习活动

数字化转型中的科学学习活动，需要基于数字教育资源和环境支持，围绕教学目标，确定教学内容、活动方式、教学过程、评价方式和补救措施等，将是否达成教学目标作为评价教学成功与否的标志。因此，教师进行备课和教学，要首先制订科学的教学目标，然后根据教学目标选择合适的教学内容，在数字教育资源和环境支持下设计学生科学学习活动与评价，组织和实施教学。

数字化转型中的科学学习活动，最重要的是设计思想要符合新课程理念，强化科学课程所要培养的核心素养；学习活动要关注如何为实现教学目标和培育核心素养服务，切实解决“教什么”“怎么教”“如何实现教学过程最优化”三大问题。“教什么”是指基于数字教育资源、环境支持和依据教学原理、教学规律，以及对于课程目标、核心素养、内容标准和学生实际情况等的分析，确定课堂教学的具体内容。“怎么教”是指依据教学目标的预期和包括数字化信息控制系统等在内的各种教学资源以及教师的水平和风格，切实、创造性地设想设计怎样的学生科学学习活动，采用何种策略、方法、手段和过程来实施教学。“实现教学过程最优化”是指通过灵活调整人员、内容和资源等组织方式，将“做中学”与“书中学”两大认知方式并举，为学生提供更多元和更丰富的活动方式，增强教师、学生和环境三者之间的共融共生，以实现教与学方式的变革；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能力，丰富学生自主、合作探究与实践的时空，形成更多以问题解决为特征的课堂教学，以落实育人方式的变革。

二、操作要点

（一）教学内容

本次比赛的参评教师要依据《义务教育科学课程标准（2022 年版）》的课程理念和核心素养，基于《上海市小学自然学科教学基本要求（试验本）》或《上海市小学科学与技术学科教学基本要求（试验本）》，结合上海小学自然或小学科学与技术教材选择教学内容，根据学生的学习程度、授课进度进行备课和课堂教学。

（二）教学设计

教学设计是教师重要的基本功之一，本次比赛的教学设计（含相关的单元教学设计）将以文本形式呈现，占总评的10%。在新课程改革和数字化转型背景下，参评教师需要从单元教学视角开展教学设计，清晰地呈现课时教学设计与单元教学设计两个设计文本之间的关联，要有亮点与突破。课时教学设计要包括多项内容，如教学任务分析、教学目标、教学重点难点、教学资源、教学设计思路、教学流程、教学过程、板书设计和活动任务单（含活动评价表）等；单元教学设计要围绕着单元教材教法分析、单元教学目标设计、单元学习活动设计、单元评价设计、单元资源设计等要素展开描述。

（三）教学实施

“教学实施”（课堂教学）是本次比赛的重点，占总评的80%。评委会通过课堂教学，观测教学目标的细化和落实以及教师有效教学的理念和行为，特别是教学数字化转型中教学观念、要素、环节和方法等方面的变化。课堂教学的时间为35 分钟。

根据本次比赛主题，参评教师在教学实施过程中，要重点注意以下三个方面：①以培养学生核心素养为根本目标，在体现课改新理念和学科性质的前提下，充分发挥新技术在促进教与学方式变革和提升课堂教学效益的作用；②重视科学概念的形成过程，保证学生在课堂上有探究实践的丰富时空；③关注活动评价的设计与实施，充分发挥评价促进学习的功能。

（四）专业素养考核

课堂教学后，参评教师需进行答辩，答辩时间在25 分钟左右，答辩占总评的10%。答辩的内容主要有两点：①教学反思。参评教师对课堂教学做出自我评价（可以对体现比赛主题的部分教学环节的设计意图、策略和方法做适当解释），以体现教师实践反思的能力，时长5 分钟左右。②问题探讨。由评委提出与核心素养培育、各类课程文本解读、本次比赛主题理解以及当日课堂教学设计与实施等相关的问题，参评教师依据问题做出相应的回答，体现对课程标准、比赛主题和学科教育教学的认识与理解，时长在20 分钟左右。

三、其他说明

（1） 参评教师在上课当日需将教材内容、教学设计（含相关的单元教学设计）、教学进度表等资料复印5 份交评委小组；将教学设计（含相关的单元教学设计）、数字互动课件、教学进度表等电子版资料上交评委小组备查。

（2）各区自2014 学年起在市级及以上教学评优和市级主题教研活动中使用过的教学内容，原则上不能作为本区参评教师本次教学比赛的教学内容。