数智视域下小学科学教育的实践创新

西安市浐灞第四小学（以下简称浐灞四小）自建校以来一直高度重视科学教育，从课程建设、实验教学、师资培养、实践活动、条件保障等方面强化顶层设计，充分整合校内外资源，推动学校主阵地与社会大课堂有机衔接，为学生提供更加优质的科学教育，提高了学生的科学素质，培育了一批具备科学家潜质的青少年群体。

一、跨学科融合——小学科学教育实践创新的路径

《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出，科学教学需要设立跨学科的主题学习活动，强化课程的综合性和实践性。在浐灞四小，由科学教师牵头，将科学与信息技术、语文、音乐等学科进行融合，实现了学生对如食物在人体如何消化等抽象原理的理解。学生的科学素养、语言素养、技术素养、音乐素养受到滋养的同时，网络素养也潜移默化地得到提升，为未来的学习和生活奠定了坚实的基础。

二、小学科学教育的实施路径

作为西安浐灞国际港的一所公办小学，学校通过深挖区域资源，对中国学生发展核心素养进行了校本化阐释：中国情怀，国际视野，创新精神和审美意识，其中“创新精神”，浐灞四小着重于培养学生的探究能力和创新精神。通过全体师生四年的探索，重构确定以“每个人都能了不起”为校风，以“乐教·善导·科学·严谨”为教风，以“乐学·善思·好问·求真”为学风，构建了“水润浐灞 星火广运——浐灞四小数智化课程体系”，依托课程体系，狠抓一线课堂和特色建设，其中科学教育成效显著。

（一）强师铸魂，创新赋能

教师素质是科学教育工作得以落实的关键所在。学校充分挖掘科学教师的个性特长，为教师教研发展铺路搭桥，科学、信息技术教师多次参加由中国科学研究院、市教科所等单位承办的各类培训，学习新的教育理念，掌握信息化教学手段，充实自我，成长迅速。

2020年，学校科学教师白档档到浐灞十三小开展了为期一年的交流轮岗工作，承担了浐灞十三小一年级至六年级12个班级的科学学科教学工作和“无人机”社团工作，帮助浐灞十三小获得“陕西航空特色学校”荣誉。其参与的省级课题“STEAM理念下培养一年级学生节约粮食意识的研究”已结题。

在2022年陕西省首届STEM教育教学比赛中，信息教师何斐和科学教师冯亚静分别荣获一等奖和优秀奖，其两人的论文还在2022年西安市教科研成果评选中荣获一等奖。在2023年西安市首届中小学信息科技（信息技术）教师课堂教学案例活动中，信息教师杨晓靖荣获二等奖。截至目前，科信组教师主持并参与的省市区级课题达15项。

在教科研创新方面，浐灞四小在2022年与陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室签订合作协议。学校依托高水平研究项目，孵化出9个数字化微创新项目，将信息技术、科学、数学、语文、美术、心理等学科统整，形成超学科数字化项目研究组，以教研创新促进课程创新，目前已有6个项目立项。

（二）立足课程，打造基于数字技术的教学环境

自建校起，学校一直致力于探索建立数字化教学与教研模式，在低成本开发环境下，最大限度地开发和使用免费软件或平台为学生创造和分享有效的学习资源，营造便捷丰富的智慧学习环境，目前已形成了数字化教研和数字化教育两部分内容。作为西安市智慧校园，积极策划并参与教育数字化转型的推广活动。

学校数字化校园建设经验在东北师范大学教育学部举办的2022学前教育研究生国际论坛，陕西师范大学教育学部主办的第五届文化、教育与创造力论坛和中俄教育类高校联盟年度学术研讨会上作了分享。学校还多次接待来自湖南、山西、甘肃、新疆等地的教育观摩团队。2023年9月，学校“元宇宙”展馆被作为省级数字化教学资源建设应用案例进行广泛推广。

（三）在传承中创新科学教学实践

1.建设基础性课程

浐灞四小按照国家规定开齐开足科学课的同时，也形成了一定特色。在低段教学中，开展趣味实验活动，培养学生对科学的兴趣；在中高段教学中，开展与学生认知水平相适应的科学实验，打造“理趣课堂”，引导学生保持乐于探究的科学态度，产生对自然的好奇心。同时，将学生在科学方面的表现纳入综合素质评价及学业质量评价，每学期科学老师会根据本班学生的实际情况，制定“四小天赋观察量表”，为学生量身打造适合的成长方案。

很多孩子喜欢科学课，学校便以“前置性学习”为抓手，充分发挥课前预习的作用，提高学生独立思考问题的能力，激发学生自觉学习意识。科学教师将录制的微课视频转化成二维码，学生在家扫码即可进行前置性学习。这使得学生的个性思维起点更高，课堂生成更灵活；科学探究更充分，学习效率更高；亲子共融，趣味更足，家校联系更紧密。目前已完成一至五年级100余节微课的录制并在校内广泛应用。

2.丰富拓展性课程

动漫科普课程。结合儿童普遍热爱动漫的特点，学校以“一校一品”为契机，开发了“动漫设计——多学科教学应用课程”，师生围绕科普知识，运用艺术和信息技术手段制作原创科普剧。2020年，学校依托陕西省基础教育资源建设研究课题“STEAM教育理念下培养一年级学生节约粮食意识的研究”，以小学生挑食、浪费粮食和食物在人体内是如何消化等问题为出发点，创编了中英双语《我的梦想之食物环游记》科普剧和动漫科普短片，同名原创动漫一经推出，广获好评，人民网等媒体纷纷报道，由此衍生的动漫绘本已由陕西人民教育出版社出版。目前已发布师生原创动漫剧13部，孩子们在科技和艺术的融合创作中，不仅增强了自信心，道德素养和数字素养也得以提升。

数智科技艺术课程。通过将信息科技与传统美术相融合，开发出一条美育新途径：“画”（创作手绘版自画像）—“抠”（Photoshop软件抠图）—“动”（创建gif动图）—“录”（录制视频）—“合”（合成视频）。整个过程将信息科技、科学、语文、美术等学科深度融合，以想象力为出发点，引导每一个孩子创造出简易的“元宇宙”虚拟形象，并在此过程中畅想未来，开心大胆地表达自己的奇思妙想，极大地提升了学生的创造性思维、表达能力和人际交往能力。现已开展两期，发布了40个原创视频。

多模态提问活动。科学教育离不开创新思维的培养，创新思维的形成离不开问题意识的培养。从2019年9月开始，学校给每个班设置了“问题墙”以呵护学生的提问热情。在2023年9月，学校进一步借助“文心一言”等信息技术启动了一项创新性的AI交互式问答活动，这种即时性的AI互动进一步激发了学生的提问欲望。这项活动不局限于课本内容，还鼓励孩子们提出各种天马行空的问题，以培养他们的创造力和创新思维。通过参与这项活动，孩子们在各种知识领域自由探索，并勇敢地提出自己的问题。孩子们将自己与AI互动的经历同学习生活体会相融合，创编了《白鹭也“内卷”了》的国漫剧，该剧将中国传统水墨画技巧与数字技术相结合，不仅展示了学生的创意和想象力，更通过这一形式让更多人了解到了人工智能的魅力。

3D打印课程主要包括3D打印笔创作、Sculptris三维设计、3D结构设计、3D机械设计等。3D打印技术帮助学生根据自己的想法创建模型，然后打印，让枯燥的知识变得生动起来。

3.开拓发展性课程

教育真正的力量来自学生的内驱力，我们深信每个孩子都有与众不同的天赋，为此，我们开展了系列“生命科学教育”。每个班都设置了“生命角”，形式多样的“生命科学”微课程深受孩子们的喜爱。其中“不一样”系列旨在对学生进行生命教育，让学生热爱生活、热爱生命。迄今已推送“天天不一样”微课程400余期，“人人不一样”微课程63期，“万物不一样”微课程9期，“声音博物馆之四小用声音陪你”系列内容100余期和“声音博物馆之北极星夜读”系列内容1500余期。

4.成立科技特色社团

航模社团、无人机社团是学校航空特色教育的主要内容之一，开发了以无人机为载体的航空STEAM课程。课程通过航空模型入门，让学生了解和认识航空科学基本原理；以无人机为载体，融合编程、人工智能等内容，促使学生掌握无人机的智能化应用。学习成果显著，多名学生分别荣获省市一、二等奖等。

STEAM未来工程师社团以主题式、项目式任务为引导，通过探究、分析、动手制作等一系列活动，输出一个满足项目要求的产品。课程侧重科学探究和工程实践，重在树立学生科学的思维方式，提升学生的创新能力和分析问题、解决问题的能力。每1～2个学期定一个主题，以桥梁设计、过山车设计、建筑设计、飞行器设计等为内容，深入浅出地学习数学、物理等知识，并融合人文、艺术等内容，课程综合性强，趣味性强。

“小小科学家”创客社团旨在通过项目式教学，提升学生发现问题和解决问题的意识和能力。在学习过程中，学生的科学知识得到不断积累，观察能力、联想能力、实践能力和综合应用能力得到不断强化，创新意识、创新能力得到逐步提升，同时还培养了学生主动学习、自主学习、规范学习的良好习惯，树立正确的科学观。每学期，至少开设15课时、多达12个主题的活动内容。主题有：串联电路、并联电路、光敏灯、验钞器、红外报警器、七彩光纤灯、电子蜡烛、模拟发报机、自制录音机、气压升降台、凸轮应用及作用力与反作用力的应用。

“开心农场”种植社团旨在通过学习种植和掌握无土栽培技术，让学生了解现代农业知识，激发学生热爱生命、珍惜粮食的意识。

5.举办丰富多彩的科技活动

自建校以来，每年春季学校开展“名校+”科技节系列活动，包括学生作品展、科普知识讲座、科幻画绘制、科学实验秀、团体比赛、科普知识竞赛、游园参展等，推动学校科技创新活动蓬勃发展。

除此之外，在科信组教师的指导下，学生积极参加各级各类科技比赛活动。在西安市青少年科技创新大赛、科幻画比赛中多次荣获佳绩。在2022“驾驭未来”全国青少年车辆模型教育竞赛和2023年“飞向北京·飞向太空”“驾驭未来”陕西省青少年航空航天车辆模型教育竞赛中，学校有6人次获得一等奖，8人次获得二、三等奖。在2023年第四届陕西省中小学生航空创新设计挑战赛中，在小学组“创意手掷模型竞距”比赛中荣获2个一等奖和1个二等奖。科学教师连续4年组织学生参加市级科普知识竞赛，获奖学生达百余人次。

学校也获得多项荣誉，即教育部首批全国中小学科学教育实验校、品质课程实验学校、2022年全国青少年车辆模型教育竞赛总决赛优秀基层组织单位，西安市智慧校园、科技教育特色校、“5G+智慧教育”教学场景应用试点学校、第二批STEAM教育实验学校、思维型教学实验学校。