數字化賦能小學科學高階教學初探
——以“光的反射①”為例

◎ 趙潔瓊

一、問題提出

高階教學是指在理解學科本質和學情基礎上，引導學生在真實情境中經歷建構知識并運用知識解決真實問題的互動過程，進而培育學生的核心素養，真正實現育人的目的。［1］在小學科學教學實踐中，高階教學仍然面臨諸多挑戰。

首先，教學目標設計漸受重視，但多聚焦于單課時，鮮少從單元整體視角出發，未能全面反映學生應具備的數字化能力，難以適應信息化社會的需求。其次，高階教學實施中，既要確保每位學生都能積極參與，又要增加學生思維的深度，教師需巧妙平衡兩者，以提升教學效果。再次，建構科學知識過程中，實驗數據篩選如何確保質量、如何克服實驗條件的限制與操作復雜度的影響，以及如何運用科學方法和結果解釋問題等，都需要教師具備深厚專業素養，并借助現代技術應對。最后，高階教學對活動評價提出了極高的要求，需要確保評價的公正性、全面性和一貫性，確保教學活動的有序進行和高效實施。

《義務教育科學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《2022 版課標》）明確要求，教師要促進信息技術與科學學習深度融合［2］，這為數字化賦能高階教學指明清晰的方向。數字化技術以其直觀性、便捷性和資源豐富等特點，為高階教學實踐賦能，助力更好地應對和克服這些難題。

二、研究思路

上海市松江區九亭第四小學科學教研組選取上海遠東版《自然》中“光的反射”一課，嘗試運用“情境-活動”課堂實踐模式［3］，以數字化技術為引擎，探索高階教學的實施路徑與策略。

“情境-活動”課堂實踐模式立足單元視角，運用數字化手段進行基于情境的數字課堂教學實踐。其以數字化賦能科學探究各要素，引導學生在“情境”和“活動”中，經歷“提出問題—作出假設—搜集證據—處理信息—解釋問題—應用所學”等探究實踐過程，提升學習效益。這與高階教學的理念不謀而合，特別是在體現數字素養、提升活動參與度、強化數據使用度以及增強評價調控度等方面，兩者更是相得益彰。實踐應用這一模式，有助于推動小學科學高階教學的創新發展，培養出更多具備數字素養和科學精神的新時代學生。

基于“情境-活動”課堂實踐模式開展的小學高階教學活動設計，專注于高階教學的關鍵特征，涉及對教學目標的合理制定、活動設計的創新構建和數字工具的巧妙應用，以激發學生的高階思維，形成有深度和價值的學習成果。重點關注高階教學活動要素的數字化賦能，即目標的素養指向、活動的參與程度、數據的使用效度和評價的調控力度，如圖1 所示。

圖1 基于“情境-活動”課堂實踐模式的小學高階教學活動設計路徑

三、教學實踐

筆者以“光的反射”為切入點，深度整合數字化資源，為高階教學活動各要素注入新動能，引導學生開展深度學習，注重用數據“說話”，培養高階思維。

（一）立足單元視角，活動目標數字化

在教育數字化轉型背景下，對目標的關注應立足單元整體，從局部走向整體，設計體現高階教學要求的目標。

1.著眼單元視角，單元目標結構化

高階教學是基于單元視角的課堂教學。教學目標制定應從宏觀上確保各課時安排的整體性與結構性，以構建完整的教學框架；從微觀上重視不同水平的學生需求，以提供針對性的教學支持。兩者相輔相成，共同形成單元序列目標。

教師在設計“光”單元目標時，首先全面審視并重組單元教學內容，分析與小學關系密切的應用場景，進而明確單元的核心任務——“揭秘大自然中的光學‘小魔術’”。接著圍繞核心任務，確定各課時的基本定位，從目標、學習水平、學習要點和關鍵要素等層面出發架構單元框架。在此基礎上設置進階性的教學目標，確保教學內容的深度與廣度得到充分體現。

2.緊扣核心素養，活動目標數字化

高階教學活動目標需要立足單元視角，也要緊扣核心素養，同時關注學生數字素養提升，通過整合數字化資源、增進數字化體驗、增強數字化互動、實施數字化評價以及提升數字素養等多維度呈現。

教師在制定“光的反射①”一課的教學目標時（見表1），運用DIS 傳感器、電子活動任務和“賽·課堂”數字教學系統等實現活動數字化，全面考慮科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任等維度，關注學生在活動中的數字意識、計算思維和數字化學習與創新等數字素養，制定具體、可操作的活動目標。

表1 “光的反射①”活動目標

（二）強化數字互動，促進深度學習

高階教學要求運用數字技術助力教學，強化師生及生生間的互動，進一步提升學生的活動參與度。教師可從廣度上賦能，確保所有學生都能積極參與到活動中；更要從深度上賦能，關注每個活動所蘊含的思維層次，引導學生深入思考。

1.明確規則意識，拓寬參與廣度

教師運用數字化手段，設計閱讀支架，通過視頻形式幫助學生理解和掌握實驗規則，確保每個學生都能在實驗過程中明確自己的角色和責任，以達成合作學習的“形”“神”合一，讓學生在高階教學中獲得實質性成長與進步。

以“光的反射①”一課中的“活動Ⅱ：探究不同物體表面反射光的本領”為例，學生觀看實驗操作規范視頻和閱讀表2 所示的合作分工細則，一方面確定組內崗位職責，明確實驗分工和任務要求，促使每個學生找到自己的定位；另一方面明晰實驗操作規范，結合學生自我思考和實驗提示，使實驗規則深入人心。通過雙向結合的方式，發展學生的規則意識，確保在實驗過程中明確分工和深入合作。

表2 “活動Ⅱ：探究不同物體表面反射光的本領”中合作分工細則

2.創設數字空間，提升思維深度

數字化賦能下的高階教學更期望學生在輕松多元的數字空間中實現深度互動學習。為此，我們運用數字教學系統，為學生量身打造充滿趣味與活力的數字學習空間。

在本課中，教師精心運用數字教學系統的“時間軸”和功能賦值菜單工具，靈活調控課堂節奏。一方面，設計如“繪圖”“拍照”“對比”“選一選”等多樣化學習活動，引導學生親身參與并實時展示猜想和實驗結果，運用科學證據進行分析，發展其科學思維和探究能力；另一方面，提供如“應用實例”和“原理解析”等數字學習資源，為學生自主學習和深入探究提供有力支持，幫助他們更深入地理解關于光的反射的科學知識，進而提升實踐能力和科學素養。通過創設數字空間，打造出活力強、互動性高的數字化科學課堂，既讓學生輕松探索光的反射現象，又提供展示和交流平臺，促進深度合作與交流。

（三）關注數據價值，增強數據實證

數據價值不言而喻，不僅是科學結論形成的基礎，更深刻體現了科學學習活動的價值。充分利用數字化手段，精心設計數字支架，構建完整的數據鏈，能使得數據“開口說話”，為科學探究提供有力支持。

1.構建完整數據鏈，用數據為科學發聲

為確保實驗數據的準確性和可靠性，需重點關注裝置數據鏈的聯通，基于完整的數據鏈證實科學真理。在“活動Ⅱ：探究不同物體表面反射光的本領”中，將光照度傳感器、數字教學系統和自制光線反射盒三者聯動，構建一個完整的數據采集和分析平臺。光線反射盒負責模擬光的反射過程，光照度傳感器則實時記錄反射光線的強度等關鍵數據，而數字教學系統則將數據整合在一起，為學生提供直觀、便捷的數據分析界面。如此操作降低了實驗難度，提升了數據精度。通過分析全班各小組的匯總數據，可以得出更加準確、可靠、系統的結論。

2.構建數字腳手架，讓數據智能表達

為引導學生主動建構知識，構建數字腳手架——組合式學習支架［4］，作為“數據”表達的重要手段。組合支架的協同運用，可以更全面地滿足學生需求，讓“數據”從“會開口”到“慧開口”，真正實現深度學習。

本課中運用數字教學系統構建如圖2 所示的組合支架，涵蓋設計支架、數據支架、閱讀支架和評價支架等。如在“活動Ⅰ：認識光的反射現象”中，組合支架聚焦“學生活動”“結果展示”“師生分析”三要素，助力數據的智能表達，比如通過設計支架引導學生積極開展活動，用數字化方式表達猜想結果（光射到平面鏡表面的傳播路徑），接著搭建實驗裝置并上傳實驗數據；數據支架直觀呈現猜想結果和實驗結果對比，其他活動支架的使用方式亦遵循此邏輯。

（四）即時性數字評價，精準調控教學

高階教學活動中評價如影隨形，貫穿始終。數字化賦能下的評價以其即時性、公正性和個性化的鮮明特性，實時繪制學生學習動態圖譜，教師得以迅速洞察學生的學習進展，精準調控教學，確保教學航向始終指向學生核心素養的培育。

1.前置評價指標，為教與學導航

評價指標對教學活動起著關鍵的引領作用，不僅要涵蓋學習習慣，更要觸及核心要素與關鍵技能，即實驗操作要點與目標達成狀況等。活動伊始，評價指標先行，確保科學活動在明確目標的指引下有序展開。

以“活動Ⅱ：探究不同物體表面反射光的本領”為例，教師從科學思維、探究實踐和態度責任三個維度構建學生自評評價指標。其中，“積極討論，作出猜想”“分析現象，得出結論”“規范操作，科學實驗”等評價要點，為學生勾勒出實驗的完整脈絡，從討論到猜想，再到驗證、分析和解釋，每一環節都清晰可見；“合理分工，善于合作”則為學生在活動中的角色定位提供了明確指引。學生自評基于以上指標，助力其自主學習之路。教師評價則從“樂發言”“愛傾聽”“會合作”等角度切入，從習慣到興趣，全方位提出對學生的期望與要求。兩者相輔相成，共同推動高階教學的深入開展。

2.復盤數字報告，助學生反思提升

數字探究實踐報告以其精準的數據分析和可視化呈現，為學生提供全面而細致的課堂學習反饋。通過閱讀并復盤數字報告，學生洞察課堂學習全過程中的亮點與不足，進而促進深度反思與提升。

在本節課最后階段，學生審視數字教學系統提供的小組數字探究實踐報告，全面細致地評估自己在各項活動中的學習成效。同時，學生也可通過對比不同小組的學習數據，揚長避短，促進深入反思與自我提升。

四、實踐成效

數字化賦能高階教學，其成效較為顯著。一方面，課堂從傳統課堂的教師“板書+講解”，發展為學生“平板+系統”的全新數字課堂。教師依托數字化教學系統，可以實現數字化的備課、授課與作業輔導，讓教學延伸至課外、校外。另一方面，在數字化的互動空間中，活動具有多樣性和趣味性，提高了學生的參與深度和廣度，提升了其問題解決能力和高階思維能力。

總之，數字化賦能的小學科學高階教學既是機遇，又是挑戰。教師要堅持以培養學生核心素養為目標，充分利用數字化轉型的契機，為課堂注入新能量，為學生全面發展提供支撐，推動小學科學高階教學邁向新高度。