聚焦数字融合 赋能科学教育

为深入推进数字化赋能，做好科学教育“加法”，天津市西青区实验小学以“多彩教育”的实施为路径，致力于培养有根、有志、有识、有慧、有度且全面发展、个性鲜明的学生。学校深入探究教育教学新样态，构建数字化与“课堂、社团、活动、作业”四融合体系，以数字化促进教育教学现代化，使学生的科学素养、人文素养得以及时培养和持续发展。

一、数字融“课堂”

从课堂教学角度，利用数字技术使科学教师方便快捷地获取大量所需的教学资料，从而建构多维立体的教学资源库。借助国家中小学智慧教育平台等媒介，以文字、图片、视频、游戏、交互动画等灵活多样的教学场景来帮助学生建构认知。另外，依托国家中小学智慧平台开辟了教与学的新通道，在数字技术支撑下的互动互联学习环境中，呈现出协作知识创造的教学新形态，丰富的教学内容、多样的视觉呈现、灵动的交互交流，可以增强学生的课堂体验，提高课堂吸引力。

（一）课前，提升学生运用数字技术进行学习的能力

教师巧用电子问卷了解学生学习情况，定期组织学生利用国家中小学智慧平台进行电子问卷的填写，通过汇总和整理，深入了解学生的兴趣爱好、学习接受情况、后期期望等。

（二）课上，增强学生有效利用数字技术自主学习的能力

教师善用国家中小学智慧平台资源和教学工具进行授课和开展小组学习。教师在授课时利用智慧黑板进行知识的讲授，用手机投屏的方式进行学生活动内容的展演，方便小组展示、小组内评比和班内互评。以生活现象导入教学，以视频与现场实操相结合的方式，演示实验操作流程。例如：在学到“岩石与土壤”这一内容时，学生表现出极强的探索欲。在教师的指导下，学生自主搜集岩石矿物与土壤，形成电子标签，并上传云端，逐步构建起自己的自然材料宝库，包括但不限于岩石土壤等，拓展了学习的方向与内容；同时，了解植物生长过程，利用多媒体大屏从生根发芽到开花结果，都一目了然。

（三）课后，帮助学生提高智能化学习的能力

让学生“慧”用平板电脑完成学习任务，学生能合理运用平板电脑进行知识的搜集和深入了解；通过观看视频的方式完成实验探究任务，并能模仿做实验；对于课程中遇到的棘手问题，学生能够方便快捷地利用网络上的资源解决困难。小学微课时长为15—20分钟，教师发送到家长群，最大限度还原课堂教学的真实场景，复现课堂教学的现场感，让家长陪伴孩子在使用丰富多样教学资源的同时，还能进行练习、复习、随堂测试等。

二、数字融“社团”

科技社团通过科学的探究实验，使学生在应用数字技术的过程中，真实体验数字化过程，对实验数据的获取、分析、处理获得切身体会。

（一）3D打印笔支持数字活动与社团实践

在教授3D打印笔使用方法时，由于立体图形制作对学生空间感要求较高，学生会出现难以构建模型、创作停滞等问题。此时先安排“利用绘图软件设计作品平面图形”的任务，设计目的是利用数字化设备“高效、快捷”的特点，提升学生将立体图形还原成平面图形的空间感知能力。随后学生对照自己用计算机设计出的图纸完成“3D打印笔制作平面图形”的任务，进一步检验学生基础图形构建的情况。最后安排“3D打印笔制作立体图形”任务，检验学生对本知识综合运用情况。通过分步教学方式，将较难的课程任务，拆分成为三个环环相扣、由易入难的环节，引导学生利用数字化设备和手段，提升科学素养和创造力。例如：结合安全教育日，学生按照三个环节进行奇思妙想，创作出主题鲜明的作品。

（二）3D打印机“打造”社团活动新生态

3D打印机活动中，以4至6人为一组进行小组合作学习，学生按照“选主题—建立初步模型—美化模型—讨论反思—完善作品”流程进行作品的创作。整个设计过程中，学生借助国家中小学智慧平台上的科学和美育等内容积极发挥自己的创造力和想象力，新颖的主题层出不穷（如浪漫星空、精美配饰、科学牧场等），并且尝试利用不同的形状、颜色和纹理进行设计，以制作出独特的3D模型；利用国家中小学智慧平台手机端的社团群，学生在其中互相交流、讨论并提出建议，共同完善彼此的设计；设计完成后，将模型发送到3D打印机打印，结合打印品进行不断完善，最终设计出自己满意的模型作品。

（三）充分利用校外资源进行联动共建

西青区实验小学与天津商业大学机械工程学院、天津理工大学中环信息学院达成签约共建，利用社团活动时间，志愿者为学生讲解科技和科普方面的相关知识；天津师范大学教育学部现代教育技术专业的研究生每学期来校对学生进行人工智能知识的普及和讲解。同时，积极与人工智能行业的相关企业、研究机构合作，如实验小学与机器人企业友好共建，为实验小学提供专业性器材设备，为构建科技特色系列活动提供了设备支持；编程企业为实验小学提供免费的“人工智能变成智慧教室”平台，提升了教师工作效率，降低了学生学习难度，为打造智能高效课堂提供了强有力的支持。

三、数字融“活动”

以技术赋能科学探究活动，激发学生学习动机，为科学人才培养营造良好氛围和环境。借助更多的数字化教育资源和各类传感器、微处理器、物联网等数字化硬件产品或模块，为学生的科学学习和探究实践提供新颖工具。

（一）线上线下衔接，拓展学习空间

在教师的指导下，学生利用PVC塑料、废旧塑料瓶、传感器、继电器、水泵、集成电路板和软质塑料管，自主创作出了土壤湿度监测装置和自动浇水装置。利用课下时间，走进种植园，用“小发明”为植物和蔬菜的幼苗浇水，并依托数字化电子设备对其生长情况进行记录和拍照，感受数字化赋能科技活动的同时，充分享受劳动教育带来的快乐和满足感。

（二）借助数字技术，创新活动载体

学生利用乐高拼图积木搭建机器人，依托传感器、驱动马达和电机等设备让机器人能够通过手柄进行操控，运用计算机进行编程让机器人实现了自动与手动的双重控制。实验小学开设《我带年画娃娃去太空》微课，利用编程软件和运用简单的程序搭建让年画娃娃飞到了太空去，教师将家乡的传统文化与数字化背景下的人工智能相结合，既让学生感受到信息科技学科知识赋予他们的无穷力量，又让学生感受到中华优秀传统文化的魅力。

四、数字融“作业”

数字化作业是落实核心素养培养要求的可行路径，它可以减少学生书面作业量，实现探究式作业和实践性作业，达成减负增效目标。实验小学教师积极探索科学思维育人理念下的实践方法，打破空间和时间的界限，创新作业新样态，为学生提供家庭实验资源包、数字化学习资源、教师在线实时指导等，有效落实“双减”政策。

（一）发挥数字技术时空延展特性

信息科技的发展创造了全新的数字化环境，它改变人们信息交流与分享方式的同时，也改变着人们的思维方式。随时随处记录生活、分享观点，已经是信息化时代的一种新的生活方式。例如：三四年级的学生已经掌握了一些基础的工具与技能，让他们动手在电脑上画一画、写一写、想一想，记录多元生活，发现生活之美，感受分享的乐趣。通过主题实践，使学生认识信息交流与分享内容、方式、方法的丰富性、便捷性和独特性，并了解与之相应的行为规范。

（二）搭建数字交流展示平台

数字化学习与创新是指学生在日常学习和生活中通过选用合适的数字设备、平台和资源，有效地管理学习过程与学习资源，开展探究性学习，创造性地解决问题，养成利用信息科技开展数字化学习与交流的行为习惯。设计这方面的主题实践作业，以期使学生能利用数字设备，通过文字、图片音视频等方式记录自己在学习与生活中发生的事情，借助信息科技进行简单的多媒体作品创作、展示、交流，尝试开展数字化创新活动，感受应用信息科技表达观点、创作作品、合作创新、分享传播的优势。

以数字化引领科学教育系统性变革和创新，是新时代发展的重要使命。未来，西青区实验小学将继续聚焦数字融合，不断探索新路径、新方法，把弘扬科学精神贯穿于教育全过程，激发青少年的好奇心、想象力、探求欲。

（徐德明）