◎ 趙偉新

教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是基礎(chǔ)教育現(xiàn)代化與高質(zhì)量發(fā)展的大勢所趨。從2014年起，上海市小學(xué)科學(xué)在學(xué)科教學(xué)中積極探索“科學(xué)課程與信息技術(shù)的深度融合”，倡導(dǎo)上海數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（Digital Information System，以下簡稱“DIS”）的應(yīng)用，技術(shù)賦能小學(xué)科學(xué)教學(xué)與評價。2016年開始，上海市中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)中心與小學(xué)科學(xué)共同開發(fā)“賽·課堂”教學(xué)系統(tǒng)（以下簡稱“賽·課堂”），支持小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。

一、小學(xué)科學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究回望

借助DIS和“賽·課堂”這兩個數(shù)字化信息控制系統(tǒng)，基于高速數(shù)模轉(zhuǎn)換、藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸、雙向數(shù)據(jù)傳輸和教學(xué)資源解析等技術(shù)，在歷時8年的實(shí)踐推進(jìn)中，上海市小學(xué)科學(xué)實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字化實(shí)驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)數(shù)字化，再到流程數(shù)字化和教學(xué)數(shù)字化的“躍遷”，如圖1所示。

圖1 上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型概述

（一）引進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是指利用傳感器、數(shù)據(jù)采集器等自動采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)軟件分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。［1］

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，就是利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)測量工具開展的實(shí)驗(yàn)。利用DIS，可以使很多難以測量或難以控制的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，也使很多實(shí)驗(yàn)的測量精度得以大大提升。

由此可知，利用DIS，應(yīng)用高速數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)的自動采集，達(dá)成了把信息化工具作為學(xué)生學(xué)習(xí)的伙伴，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念深入理解的研發(fā)初心。

基于DIS，上海市小學(xué)科學(xué)開發(fā)了100多個涉及物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙、技術(shù)與工程以及綜合實(shí)踐活動等領(lǐng)域的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。DIS用小學(xué)生易于理解的數(shù)字，清晰顯示實(shí)驗(yàn)證據(jù)，突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)和形成科學(xué)概念。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)成為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分之一，成為上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的起始點(diǎn)。

（二）促進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)字化

實(shí)驗(yàn)數(shù)字化是指通過專用的數(shù)字化信息控制系統(tǒng)，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)各個過程信息數(shù)字化轉(zhuǎn)換后輸入系統(tǒng)，再通過軟件處理，輸出為課堂教學(xué)師生所需的信息。

“賽·課堂”是具有創(chuàng)見性的數(shù)字課堂，這個課堂有支持師生共同完成課堂教學(xué)任務(wù)、開展即時交流互動和評價反思，以及留存教學(xué)檔案的數(shù)字化信息控制系統(tǒng)。初成的1.0版本，主要功能是將學(xué)生的猜想假設(shè)、方案設(shè)計(jì)、分析歸納、解釋問題和學(xué)習(xí)評價等探究實(shí)驗(yàn)過程的信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式回收輸入系統(tǒng)，然后以數(shù)字或教師預(yù)設(shè)圖表等方式即時輸出，反饋呈現(xiàn)在“教師端”電腦、“學(xué)生端”電腦和“教室端”電子大屏幕上，成為師生課堂互動交流生成性的資源。

“賽·課堂”1.0版本，應(yīng)用藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，達(dá)成了將學(xué)生實(shí)驗(yàn)全過程數(shù)字化轉(zhuǎn)換的革新需求。

基于“賽·課堂”的1.0版本，教師可以圍繞科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中涉及的問題、證據(jù)、解釋和交流等要素，有序開展數(shù)字化教學(xué)實(shí)踐。這樣，可使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的形式、深廣度，得以進(jìn)一步豐富和拓展。教學(xué)從數(shù)字化實(shí)驗(yàn)走向?qū)嶒?yàn)數(shù)字化，實(shí)驗(yàn)數(shù)字化成為上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的切入點(diǎn)。

（三）跨進(jìn)流程數(shù)字化

流程數(shù)字化是指通過專用的數(shù)字化信息控制系統(tǒng)，將課堂教學(xué)中情境創(chuàng)設(shè)及各種新知形成和應(yīng)用活動，包括實(shí)驗(yàn)、觀察、模擬、體驗(yàn)、閱讀、制作等探究實(shí)踐活動的信息，通過數(shù)字化升級手段輸入系統(tǒng)，再通過系統(tǒng)的處理后即時輸出，反饋呈現(xiàn)在“教師端”電腦、“學(xué)生端”電腦和“教室端”電子大屏幕上，成為師生課堂互動交流生成性的資源。

為滿足從“支持實(shí)驗(yàn)教學(xué)”演變?yōu)椤爸處熣{(diào)控課堂教學(xué)全過程”的發(fā)展需求，“賽·課堂”升級形成了2.0版本。其主要功能是為教師定制數(shù)字課堂，將課堂教學(xué)所有流程生成數(shù)據(jù)包括師生評價數(shù)據(jù)信息數(shù)字化，并進(jìn)行集成處理和反饋，為師生開展課堂教學(xué)提供支架與工具。教師可以“一臺貫通，一鍵到底”實(shí)施課堂教學(xué)，可以不再有與其他系統(tǒng)或軟件切換的過程，可以更加有效地調(diào)控課堂教學(xué)。

“賽·課堂”2.0版本，應(yīng)用實(shí)時雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)全流程信息的回收與反饋，提高了師生課堂互動的成效和課堂教學(xué)的效益。

基于“賽·課堂”2.0版本，可以將課堂教學(xué)全流程納入數(shù)字化信息控制系統(tǒng)，突出“做”“想”“講”相融合，保證了教學(xué)信息傳遞的全面性和準(zhǔn)確性。教學(xué)從實(shí)驗(yàn)數(shù)字化走向流程數(shù)字化，流程數(shù)字化成為上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的著力點(diǎn)。

（四）推進(jìn)教學(xué)數(shù)字化

教學(xué)數(shù)字化是指通過專用的數(shù)字化信息控制系統(tǒng)，數(shù)字化處理學(xué)科教學(xué)中一切可數(shù)字化的信息，重構(gòu)課堂教學(xué)樣態(tài)和運(yùn)作模式，彰顯科學(xué)教育的核心價值。實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)字化，是小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。

為滿足從“定制數(shù)字課堂”推展為“形成通用系統(tǒng)”的變革需求，迭代形成了“賽·課堂”3.0版本。其主要功能有：設(shè)置教師備課支架，設(shè)立學(xué)生個體賬號，留存教學(xué)過程資料和提供單元評價反饋等?！百悺ふn堂”3.0版本既支持教師自主創(chuàng)建數(shù)字課堂，又支持師生共同完成課堂教學(xué)任務(wù)、開展即時交流互動和評價反思，還支持師生查閱檔案資料改進(jìn)教與學(xué)，成為教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和環(huán)境支持共融共生的數(shù)字教學(xué)系統(tǒng)。

“賽·課堂”3.0版本，應(yīng)用教學(xué)資源解析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教師備課和課堂教學(xué)的數(shù)字化，為教師常態(tài)化實(shí)施教學(xué)數(shù)字化提供了精明強(qiáng)干的備課與教學(xué)助手，可以更好地促進(jìn)教師、學(xué)生和環(huán)境的共融共生。

基于“賽·課堂”3.0版本，可以引導(dǎo)教師突出單元視角，將教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和環(huán)境支持的信息數(shù)字化。教師可以在“教師端”電腦中實(shí)施備課、授課和查閱檔案三項(xiàng)工作；學(xué)生可以在“學(xué)生端”電腦中展開學(xué)習(xí)活動和查閱檔案兩大任務(wù)；“教室端”電子大屏幕實(shí)時呈現(xiàn)教學(xué)過程、學(xué)生活動中的過程數(shù)據(jù)與各類統(tǒng)計(jì)圖表，成為教學(xué)互動的通道。教學(xué)從流程數(shù)字化走向教學(xué)數(shù)字化，教學(xué)數(shù)字化成為上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)力點(diǎn)。

二、小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化基本特征

基于上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐，學(xué)習(xí)借鑒其他學(xué)科數(shù)字化轉(zhuǎn)型的經(jīng)驗(yàn)和其他行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成果，茲將小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化的基本特征概括為：相互連接，教學(xué)在線，資源共享和反饋智能［2］。這四個基本特征，是在上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不同階段中形成的。在“躍遷”的過程中，每個階段都會有新的基本特征，也就是“增量特征”，且原有特征的內(nèi)涵也會隨著“躍遷”而不斷豐富，如圖2所示。

圖2 小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化基本特征

（一）相互連接

教學(xué)數(shù)字化首先需要教師、學(xué)生和環(huán)境等層面的互聯(lián)互通，也就是實(shí)現(xiàn)“相互連接”，主要表現(xiàn)為課堂內(nèi)的互聯(lián)互通和課堂內(nèi)外的互聯(lián)互通。課堂內(nèi)的互聯(lián)互通，是指教師、學(xué)生、環(huán)境之間的人與人、人與物、物與物之間的全連接；課堂內(nèi)外的互聯(lián)互通，是指課堂內(nèi)使用的數(shù)字化信息控制系統(tǒng)與云端數(shù)據(jù)空間的即時連接?！跋嗷ミB接”是教學(xué)數(shù)字化的基礎(chǔ)之一。

無論是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)字化，還是流程數(shù)字化和教學(xué)數(shù)字化，都需要信息的交互，都需要穩(wěn)定、可靠、集成和高效的全連接網(wǎng)絡(luò)。在教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，上海市小學(xué)科學(xué)教研與實(shí)踐始終堅(jiān)持先進(jìn)性和前瞻性，伴隨信息技術(shù)的發(fā)展，“賽·課堂”支持下的教學(xué)逐步走向泛在互聯(lián)，即“相互連接”無處不在。

（二）教學(xué)在線

在“相互連接”的基礎(chǔ)上，通過流程數(shù)字化實(shí)現(xiàn)“教學(xué)在線”，主要表現(xiàn)為教學(xué)流程在線和教學(xué)組織在線。教學(xué)流程在線是指著眼于流程視角，重新梳理教學(xué)流程，在數(shù)字化信息控制系統(tǒng)支持下，保證教學(xué)流程與數(shù)據(jù)流的同步和共生，以獲得高效、高質(zhì)量的課堂教學(xué)；教學(xué)組織在線是指教學(xué)組織中教師、學(xué)生和環(huán)境之間的組織在線，保持人與人、人與物、物與物之間的無縫連接，從而保證協(xié)同更加流暢、溝通更加有效?！敖虒W(xué)在線”是教學(xué)數(shù)字化的另一個基礎(chǔ)。

無論是實(shí)驗(yàn)數(shù)字化，還是流程數(shù)字化或教學(xué)數(shù)字化，都需要數(shù)字化信息控制系統(tǒng)支持下的教學(xué)流程在線和教學(xué)組織在線?！百悺ふn堂”2.0版本中的“系統(tǒng)時間軸”，將上海市小學(xué)科學(xué)“四線并進(jìn)”教學(xué)流程，即活動線、資源線、問題線和小結(jié)線，轉(zhuǎn)化為具有“整體化”與“進(jìn)程性”特質(zhì)的數(shù)字課堂構(gòu)架。在備課時，教師可以在“系統(tǒng)時間軸”中，橫向?qū)⒄n堂學(xué)習(xí)活動作為數(shù)字課堂的各個進(jìn)程，縱向?qū)⒏鱾€活動的環(huán)節(jié)作為子進(jìn)程，架構(gòu)具有縱橫雙向的數(shù)字課堂教學(xué)流程。

（三）資源共享

在“相互連接”和“教學(xué)在線”的基礎(chǔ)上，把具有共性特點(diǎn)的、能夠集中的數(shù)據(jù)提供給教師和學(xué)生，就是通過信息數(shù)字化和數(shù)據(jù)資源化等可視化的方式實(shí)現(xiàn)“資源共享”，主要表現(xiàn)為資源即時共享和數(shù)據(jù)留檔分享。資源即時共享是指將課堂中教師、學(xué)生和環(huán)境共融共生過程中生成的信息數(shù)字化，通過數(shù)字化信息控制系統(tǒng)分享給教師和學(xué)生，促進(jìn)課堂的生成與互動；數(shù)據(jù)留檔分享是指將教學(xué)中形成的數(shù)據(jù)檔案留存在教師數(shù)字社區(qū)和學(xué)生個人數(shù)字檔案袋中實(shí)施分享，通過數(shù)據(jù)資源化，為教師間的專業(yè)交流和學(xué)生的單元學(xué)習(xí)提供支持?！百Y源共享”是教學(xué)數(shù)字化的關(guān)鍵。

“資源共享”的目的，是通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式推進(jìn)教學(xué)數(shù)字化。“賽·課堂”在共享廣度和深度上有著精心的謀劃，通過“賽·課堂”3.0版本中的“賦值功能菜單”，教師在備課時可以為各個子進(jìn)程作出學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程和評價的設(shè)計(jì)與安排，并提前預(yù)設(shè)課堂學(xué)習(xí)活動的互動點(diǎn)和生成點(diǎn)，也就是為共享“埋點(diǎn)”。其中，埋點(diǎn)的數(shù)量呈現(xiàn)的是廣度，點(diǎn)的挖掘呈現(xiàn)的是深度。在“系統(tǒng)時間軸”“賦值功能菜單”兩個模塊助力下，教師自主創(chuàng)建的數(shù)字課堂可以具有清晰的教學(xué)結(jié)構(gòu)和科學(xué)的教學(xué)邏輯。

（四）反饋智能

“反饋智能”是教學(xué)具有“相互連接”“教學(xué)在線”和“資源共享”特征之后的升華，是教學(xué)數(shù)字化的高階特征?！胺答佒悄堋钡闹匾τ檬谴龠M(jìn)個性化教學(xué)，主要表現(xiàn)為有效調(diào)控教學(xué)和促進(jìn)自主學(xué)習(xí)。有效調(diào)控教學(xué)，就是聚焦提升教師課堂教學(xué)效率，基于數(shù)字化信息控制系統(tǒng)對教學(xué)過程數(shù)據(jù)的回收與反饋，為教師調(diào)控教學(xué)服務(wù)；促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，就是聚焦提升學(xué)生學(xué)習(xí)自我監(jiān)控能力，基于數(shù)字化信息控制系統(tǒng)對學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的回收與反饋，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)服務(wù)。

伴隨新技術(shù)、新方法和新模式的持續(xù)創(chuàng)新，物理空間與數(shù)字孿生的交互將不斷演進(jìn)［3］，課堂教學(xué)可以同時存在“物理課堂”和“數(shù)字課堂”兩種形式。“數(shù)字課堂”是把現(xiàn)實(shí)世界中的課堂教學(xué)，通過數(shù)字化信息控制系統(tǒng)映射到虛擬空間而形成的，可以實(shí)現(xiàn)一些更高要求的目的，比如為單元視角下的教學(xué)與評價服務(wù)，或者搜集師生課堂行為數(shù)據(jù)為教學(xué)智能推送服務(wù)等。在教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，“物理空間+數(shù)字孿生”資源優(yōu)化配置體系，將成為教育信息化發(fā)展的升級模式?！百悺ふn堂”支持下的教學(xué)，也正在進(jìn)入以“數(shù)字孿生”為目標(biāo)的教學(xué)數(shù)據(jù)感知階段。

三、小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化實(shí)踐推進(jìn)

在核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教育改革背景下，小學(xué)科學(xué)亟待解決的問題是“如何在科學(xué)教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)的培育”。小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)以科學(xué)探究為核心，依據(jù)探究要素展開，突出概念建構(gòu)。但已有課程資源、技術(shù)和評價支持力度，不能滿足小學(xué)科學(xué)育人方式和教學(xué)方式變革的需要，不能滿足落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)培育的需要。鑒于此，上海市小學(xué)科學(xué)教研將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)研發(fā)作為起點(diǎn)，積極推進(jìn)課程建設(shè)和教學(xué)改革。通過在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)字化、流程數(shù)字化和教學(xué)數(shù)字化等不同階段的實(shí)踐探索，形成了圖3所示的教學(xué)數(shù)字化“情境—活動”課堂實(shí)踐模式。

圖3 上海市小學(xué)科學(xué)教學(xué)數(shù)字化“情境—活動”課堂實(shí)踐模式

在“情境—活動”課堂實(shí)踐模式中，起始的引進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)階段主要在“搜集證據(jù)”“處理信息”兩個探究要素上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，突出學(xué)生的“做”；在此基礎(chǔ)上進(jìn)入實(shí)驗(yàn)數(shù)字化階段，著重將“提出問題與作出假設(shè)”“解釋問題”兩個要素實(shí)施數(shù)字化，突出學(xué)生的“想”和“講”；在流程數(shù)字化階段，主要是將課堂教學(xué)全流程數(shù)字化，包括“表達(dá)交流”和“過程評價”的數(shù)字化，全面突出情境的創(chuàng)設(shè)、科學(xué)認(rèn)知的形成和所學(xué)知識的應(yīng)用；而在教學(xué)數(shù)字化階段，則是引領(lǐng)教師從課程走向教學(xué)，在教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，突出單元視角，強(qiáng)化教學(xué)的整體性和結(jié)構(gòu)化，通過“做”“想”“講”的結(jié)合，進(jìn)一步提高學(xué)科教學(xué)質(zhì)量。

（一）發(fā)展學(xué)生科學(xué)證據(jù)意識

“賽·課堂”可以提供學(xué)生分析更為精準(zhǔn)、全面的科學(xué)證據(jù)，學(xué)生基于證據(jù)的分析歸納開展討論交流，不僅得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并形成對問題的解釋，其科學(xué)證據(jù)意識也得以進(jìn)一步發(fā)展。

如在滬科教版《自然》三年級“小磁針的奧秘”一課中，需要通過實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)并分析磁化后的小磁針是否具有磁性及其磁性強(qiáng)弱的分布。以往教學(xué)中，一般是通過吸引大頭針及比較其吸引數(shù)量多少來展開的。但由于磁化后小磁針的磁性弱，依傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的精度很難形成有效證據(jù)，不利于學(xué)生證據(jù)意識的培養(yǎng)。現(xiàn)在利用磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器開展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以測得小磁針上不同部位磁性強(qiáng)弱的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)；而通過“賽·課堂”形成的小組及全班數(shù)據(jù)表和雷達(dá)圖，用作分析歸納形成正確結(jié)論的證據(jù)，可使學(xué)生的“做”“想”“講”更科學(xué)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將原本不精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)的定量實(shí)驗(yàn)，通過精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)形成可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，提升了學(xué)生講求科學(xué)證據(jù)的意識。

（二）提升學(xué)生科學(xué)探究能力

在學(xué)生開展科學(xué)探究的過程中，可以通過“賽·課堂”和DIS將學(xué)習(xí)全過程中的信息數(shù)字化，帶來更多用于解決問題的科學(xué)證據(jù)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的持續(xù)提升。

如在滬遠(yuǎn)東版《自然》三年級“池塘——一個特殊的棲息地”一課中，以往因缺少相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)的條件，本節(jié)課的兩個學(xué)習(xí)內(nèi)容通常由教師提供圖文或視頻資料，學(xué)生通過閱讀、觀察等活動方法以及交流、討論等活動形式理解知識。而在“賽·課堂”的支持下，學(xué)生首先利用“賽·課堂”提供的課前調(diào)查匯總和閱讀資料，形成池塘概念并提出如何驗(yàn)證池塘水溫變化比周圍氣溫變化小的問題；然后利用DIS搜集證據(jù)，上傳系統(tǒng)，分析小組數(shù)據(jù)和系統(tǒng)匯總的全班實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表，學(xué)生從小組結(jié)論過渡到普遍結(jié)論，再到解釋問題，經(jīng)歷了一個較為完整的科學(xué)認(rèn)知形成過程。運(yùn)用“賽·課堂”和DIS，解決了以往只能通過分析圖片形成新知和解釋問題的困難，課堂上“做”“想”“講”的時空更為開闊、活動更加豐富，學(xué)生的科學(xué)探究能力進(jìn)一步提升。

（三）提高學(xué)生科學(xué)思維水平

課堂教學(xué)始于情境，情境可激發(fā)探究的愿望、引發(fā)探究的問題和引導(dǎo)后續(xù)的學(xué)習(xí)；學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)，在解決問題的過程中形成科學(xué)認(rèn)知，并應(yīng)用新知識解釋生產(chǎn)和生活中的簡單問題，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展?！扒榫场顒印比鞒虜?shù)字化，帶來了課堂教與學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。

如在滬科教版《自然》二年級“物體的沉和浮”一課中，需要創(chuàng)設(shè)情境引發(fā)探究的問題，再組織學(xué)生作出猜想，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想并應(yīng)用所學(xué)解決簡單問題。以往教學(xué)中，因?yàn)閷⑺行〗M數(shù)據(jù)匯總較為繁難，而學(xué)生分析歸納、解釋問題一般以小組數(shù)據(jù)為主，可見其中有科學(xué)思維培養(yǎng)的提升空間。教師利用“賽·課堂”，首先提供適合二年級學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的“小兔過河”情境，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生解決問題的迫切愿望；然后由系統(tǒng)即時統(tǒng)計(jì)反饋全班學(xué)生對于不同物體沉和浮的猜想，呈現(xiàn)在“教室端”電子大屏上，讓學(xué)生思維可視化，并形成思維的沖突，引發(fā)學(xué)生驗(yàn)證自己猜想的愿望；接著在教師引導(dǎo)下，學(xué)生利用系統(tǒng)搜集實(shí)驗(yàn)證據(jù)，基于所有小組實(shí)驗(yàn)證據(jù)，開展小組分析歸納、大組表達(dá)交流活動，形成“物體有沉有浮”的科學(xué)認(rèn)知；最后在應(yīng)用新知的活動中，學(xué)生依據(jù)所學(xué)知識選擇合適工具，以拍攝短視頻方式記錄小組幫助“小兔過河”的過程，并上傳系統(tǒng)，分享探究成果同時作為大組交流的資料?！百悺ふn堂”同步進(jìn)行的數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)，使得數(shù)據(jù)交互更便捷，克服了以往統(tǒng)計(jì)全班所有小組數(shù)據(jù)時出現(xiàn)的繁難問題，而且學(xué)生的“做”“想”“講”更充分，科學(xué)思維更深入?！百悺ふn堂”已成為教師解決課堂“重流程輕思維”現(xiàn)象的良好載體。

（四）促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)培育

教學(xué)數(shù)字化，為落實(shí)核心素養(yǎng)提供了切實(shí)有效的幫助。教學(xué)數(shù)字化“情境—活動”課堂實(shí)踐模式，引導(dǎo)教師突出單元視角，從教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)、概念形成和應(yīng)用活動的設(shè)計(jì)到過程評價的設(shè)計(jì)等方面，建構(gòu)具有整體性和結(jié)構(gòu)化的教學(xué)，為學(xué)生的“做”“想”“講”提供更為豐富多彩的時空，促進(jìn)了學(xué)科教與學(xué)方式的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。

如滬科教版《自然》四年級第一學(xué)期第八單元“聲音與振動”，以往教師總是按照教材順序開展教學(xué)，逐個完成關(guān)于聲音與振動中相應(yīng)知識點(diǎn)的教學(xué)。在 “賽·課堂”的支持下，教師就能重組教材“聲音與振動”單元。針對重組后的單元，以“問題—任務(wù)”形態(tài)為特征開展單元教學(xué)，可實(shí)現(xiàn)教與學(xué)方式的變革。這時，教師創(chuàng)設(shè)“探秘樂器發(fā)聲的原理”單元大任務(wù)，把單元教學(xué)放在一個更大、更連貫、更結(jié)構(gòu)化的課程框架中，落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。在“賽·課堂”和DIS支持下，學(xué)生通過六個課時的學(xué)習(xí)，有了更多體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、專題研究、匯報展示等探究與實(shí)踐的時空，學(xué)生以留存在個人數(shù)字檔案袋中的過程數(shù)據(jù)作為解釋問題的證據(jù)，結(jié)合單元所學(xué)知識和技能完成單元學(xué)習(xí)大任務(wù)，在過程中理解聲音與振動的關(guān)系，提升了科學(xué)思維，發(fā)展了態(tài)度責(zé)任，其核心素養(yǎng)得到培育。

通過DIS的應(yīng)用與“賽·課堂”的研發(fā)，上海市小學(xué)科學(xué)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面取得了一定的成果與實(shí)效，課堂教學(xué)效益有了顯著的提升。作為教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要使用的“賽·課堂”教學(xué)系統(tǒng)，已成為“上海市中小學(xué)教學(xué)數(shù)字化系統(tǒng)”的一個組成部分，也將為中學(xué)的科學(xué)學(xué)科教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)。上海市小學(xué)科學(xué)將以迭代推進(jìn)“賽·課堂”為研發(fā)目標(biāo)，對系統(tǒng)“備課助手”“教學(xué)助手”“作業(yè)輔導(dǎo)助手”做功能的優(yōu)化和拓展，以便更好地支持學(xué)科教學(xué)實(shí)踐。同時，繼續(xù)以構(gòu)建教學(xué)“新樣態(tài)”為主攻方向，對“情境—活動”課堂實(shí)踐模式進(jìn)行拓展和深化，以更好地促進(jìn)學(xué)科教與學(xué)方式變革。