蓬勃發展的數字技術深刻影響著教育發展的格局，教育數字化、數字教育、“人工智能+教育”已成為新時代教育改革的重要議題。新時代要以教育數字化開辟教育發展新賽道，塑造教育發展新優勢，必須因時而進，因勢而新，構建數字時代的教育新樣態。這就要求我們突破傳統教育制度體系的路徑依賴，準確把握發展目標，以數字變革推動學校高質量發展。

《義務教育科學課程標準（2022年版）》對課程性質是這樣闡述的，義務教育科學課程是一門體現科學本質的綜合性基礎課程，具有實踐性。強調綜合性與實踐性，就要加強課程內容、社會生活與學生經驗的聯系，強化學科知識的整合，統籌設計綜合課程和跨學科主題活動，通過變革育人方式，指導學生在實踐中學習科學。在數字化轉型背景下，西安高新區實驗小學積極探索小學科學教育的樣態重塑。

一、重構教學內容

為了將國家課程更好地進行校本化實施，學校依據國家課程標準，遵循以綱為本的原則，橫向以國家課程標準里的核心概念為基線，縱向遵循各學段學生的認知規律和發展特點，重新組織科學課程、信息科技課程的教材內容，將科學知識與數字技術相結合，引入現代科技元素，將編程、3D打印、機器人、開源硬件、人工智能等技術融入科學課程教學當中，豐富科學課程體系。

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1.積極開發創新類實踐課程。探究實踐是學生形成科學與技術領域素養的主要途徑，貫穿在學習科學知識、解決科學問題、開展工程與技術應用的各個環節?，F階段學校開設了機器人、無人機、創客、編程等4大門類科技課程。課程內容打破了單一的知識或技術框架，緊密結合實際生活應用場景，通過整合機械原理、電子傳感器、計算機軟硬件和人工智能等前沿技術知識，引導學生不斷進行軟硬件的運行與調試，從而提升他們發現問題、分析問題、理解問題和解決問題的能力，進而激發學生的學習興趣，提升學生的科學素養和信息素養。

2.深度實施跨學科主題課程。學校充分整合不同學科的知識、技能和價值觀，以主題為單位，設計并實施課程內容，讓學生在經歷真實的探究、創造、協作與問題解決的過程中了解科學技術的發展和應用，同時通過科學和人文的結合，幫助學生更好地理解人類文明的發展和未來，形成全面的人文素養和科學素養。

案例1：四年級跨學科主題項目“我幫廚師做分析”。本項目通過綜合運用信息科技、科學、數學、道德與法治、語文等知識和技能，引導學生選用合適的方式采集同學們最喜愛的午餐數據并對數據進行處理、分析和可視化呈現，設計既受歡迎又營養且可執行的午餐菜譜，進而掌握用數據解決問題、支撐觀點的科學方法。

案例2：五年級跨學科主題項目“探秘手勢識別”。本項目通過綜合運用信息科技、科學、語文、道德與法治等學科知識和技能，設計生活中應用手勢控制機器的場景。學生在了解了人體從接受刺激到作出反應的科學原理后，借助平臺進行人工智能手勢模型訓練，從中深刻感悟到科技創新的重要意義。

案例3：六年級跨學科主題項目“科技改變生活——AI？AI！”。本項目通過綜合運用信息科技、科學、語文、美術等知識和技能，帶領學生了解科學技術革命的發展歷程，讓學生深刻感知人工智能在生活中的廣泛應用。在課程中，利用人工智能平臺，老師幫助學生認識并學會與AI合作，并通過分析人工智能的利與弊，讓學生能辯證地看待人與技術的關系，進而促使他們成長為愛鉆研、會思辨、視野開闊的學習者。

二、創新育人新范式

數字化及轉型過程要把握以人為本的根本導向，遵循數字時代人才成長成才規律，革新教育發展理念，重構教育模式、教學方法、教學空間等，發揮數據要素深度賦能人才培養的優勢，強調從“以教促學”轉向“以學促教”。經過研究實踐，學校形成了“雙動五步”合作式學習策略。

“雙動”即師生互動和動腦動手。師生互動是以學生為主體、教師為主導的民主式師生互動和以小組合作為主的生生互動。動腦動手是手腦并用，創新分析?！拔宀健奔础坝^察發現—創意設計—合作實踐—交流分享—延伸拓展”。觀察發現是從現實生活中需要解決的問題入手，激發學生發現、探究、解決問題的興趣。創意設計是根據發現的問題進行項目分析，表達個人設計思路，通過小組討論形成解決路徑，確定解決方案，建立模型。合作實踐是在明確設計方案的基礎上，科學合理分工，團隊協作配合，在做中學、做中思、做中創。交流分享是在項目實踐后，進行觀點分享，大膽質疑，在批判質疑中反思，形成迭代設計。延伸拓展是在項目迭代后，引導學生將課堂學習的知識和方法轉化為再實踐的能力，即帶著問題走進生活繼續發現問題。五個教學環節構成了問題解決的循環模型。

從主觀經驗式教學轉向素養驅動式教學，從結果性評價轉向增值性評價和綜合性評價，充分彰顯了育人的主體性、全面性和發展性。

三、教學方式的創新

學校對教學空間進行升級改造，借助AR、VR等虛擬技術及數字化實驗平臺、網站等，營造開放型、交互式、生動化的智慧學習場景，同時通過信息技術與教育教學實踐深度融合，豐富課程資源供給，提供大量的虛擬教學資源，讓智慧學習場景推動教學發展，使得立德樹人效能快速提升。

1.教學資源數字化提升直觀學習的體驗感

數字技術可以將抽象、微觀的現象及背后的原理等內容直觀化、可視化，使之能夠被學生感知和理解，進而激發學生的學習興趣。利用數字技術讓學生在現實環境中觀察和操作虛擬的科學模型和設備，來提高他們的動手能力和創造力。

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案例1：應用NOBOOK虛擬實驗室進行擬真實驗。在科學教學中，一些實驗，如觀察植物的一生、觀察植物根的生長等長周期項目，不便在課堂中進行觀察實驗，而數字技術可以將植物生命周期直觀地展示在學生的眼前，幫助學生理解科學知識。

案例2：應用數字科技館對教學進行拓展延伸?？萍紙鲳^內容豐富，有實物展示、實驗等多樣化的互動方式，可以用來拓展科學課堂教學內容，開闊學生科技視野。學生專程前往科技館的時間成本較高，數字科技館可以突破時間、場地、環境的限制，讓學生在教室邊動手、邊動腦，探索更多的科學奧秘。

2.數字化實驗工具提升了實驗教學效果

數字化實驗工具具有高精度的測量和控制、重復性、實時數據分析和反饋、靈活性和可擴展性等優點。將數字化實驗工具引入實驗教學，能夠有效提升教學效果和學生的學習體驗感，能更好地培養學生嚴謹求實的科學精神。

案例1：在實驗中利用傳感器獲取更加精確的測量數據。例如在探究沉在水中的物體是否受浮力作用影響時，小球在水中所受拉力和在空氣中所受拉力的差距并不大，若使用傳統的彈簧測力計測量，數據差距并不明顯，但用壓力傳感器不僅能獲得更為精確的實驗數據，還提高了探究過程的有效性與效率，促使學生對科學的嚴謹性有了更深刻的感知，他們的科學意識得到進一步提升。

案例2：在實驗中運用數字化實驗儀器增強演示效果。例如在探究保溫盒的保溫性能時，需要對比測試不同保溫盒內熱水的溫度下降情況，應用數字式溫度計可以將測試結果實時地顯示在大屏上，便于學生進行觀察記錄實驗數據，吸引學生更好地參與到課堂當中，提升了該環節的教學效果。

可見，只有從教學的視角出發，探究數字技術與教育教學深度融合的實踐樣態和應用場景，才能真正厘清教育數字化轉型的實踐方向和核心需求。因此，教學數字化轉型對教育數字化轉型的設計、實施和優化具有良好的靶向作用。

四、教師培養方式的創新

課程的綜合性與實踐性無疑對教師專業水平提出了更高的要求，學校依據學校科學課程體系，綜合分析教師的學習需求，多維度開展教師培訓，提升教師專業素養。

1.利用數字化技術，將線上和線下的教育資源進行整合，為教師提供更加豐富、多樣化的學習資源。例如，將人工智能平臺上AI人臉識別的模型與相關硬件結合作為教師培訓資源，促進教師深度理解人工智能中“機器學習”的這一概念。

2.以項目式學習的方式提升教師的跨學科教學能力。學校20余位科創教師分別來自生物、化學、計算機、工程等不同專業，團隊本身具有跨學科、跨領域、融合性的特點。根據每位教師的專業優勢，組建學習小組，讓教師像學生一樣以項目式學習的方式經歷“明確挑戰、設計方案、制作模型、測試優化和分享交流”的全過程。在真實的工程設計流程中培養教師解決實際問題的工程思維，提升教師的動手能力及跨學科教學能力。

3.開展專題教研提升教師教育教學水平。學校聚焦課堂中的具體教學問題，以問題為導向將教學實踐、教學研究、教師培訓深度融合，形成“教、研、訓”一體化的專題教研范式，使教師在磨課上課、聽課評課、反思學習、研討小結等教研活動的全程參與中，深入探索教育教學的方式方法，激活創新思維，提升專業素養。

現在的孩子生活在一個科技與現實融合的世界，教育數字化轉型是時代之選，也是現實之需。我們將繼續秉持“多元融合，創生發展”的變革理念，依托數字技術直面挑戰，用數據實證解決問題，用融合創新提升課堂效果，以數字化全面賦能科學課堂教學的模式變革和生態重構，為學生未來成長發展夯實基礎。

作者單位：陜西省西安高新區實驗小學

責任編輯：張言