初中科学：数字化转型中的科学学习活动

2023-09-11沈慧丽

上海课程教学研究 2023年5期

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）》（以下简称《2022 版课标》）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初中科学学科的主题确定为“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）数字化支持下的科学教学

（1）选择数字化实验优化实验探究。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，通俗地说就是做的还是传统实验，但是用传感器代替了传统的测量工具，并用计算机处理数据，比如温度传感器代替了温度计，压强传感器代替了气压计等。数字化实验，用学生易于理解的数字，清晰显示实验证据，让学生“看到”现象，在学习过程中通过直观的视觉体验加深对知识的理解和记忆，具有操作方便、读数直观的优势。数字化实验已成为中小学科学实验的重要组成部分之一。

（2）应用教学系统优化科学学习过程。随着上海市教育数字化转型的推进，科学学科倡导通过应用数字化实验系统（DIS）和“赛·课堂”教学系统，实现教学数字化。应用“赛·课堂”教学系统，可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，即时输出，反馈呈现在“教师端”“学生端”“教室端”的对应设备上，成为师生课堂互动交流的生成性资源，突出课堂“做”“想”“讲”相融合。同时，系统还支持以单元为单位，实现教师备课和课堂教学的数字化。

（3）借力其他数字化手段支持科学学习。应用除了数字化实验、“赛·课堂”教学系统以外的数字化手段，助力科学学习活动设计，实现学习活动优化。

（二）初中科学的学习活动

《2022 版课标》指出“聚焦学科核心概念，精选与每个核心概念相关的学习内容，设计相应的系列学习活动，做到适合年龄特征、突出重点、明确要求，确保学生有充足的时间去探究、实践与思考”。

学习活动主要包括观察、测量、观测、实验探究、模拟实验、制作、体验、调查、种植养殖、读图识图、项目研究、科普剧等。例如，有计划、有目的地用感官来细察事物或现象的“观察活动”；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”；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”；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”；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”；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”；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”；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”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，要首先制定科学的教学目标，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《2022 版课标》的课程理念和核心素养，基于《上海市初中科学学科教学基本要求（试验本）》，结合上海初中科学教材选择教学内容，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15%。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70%。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40 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方面的作用；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15%。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。