趙偉新

摘要數(shù)字化、信息化已成為時(shí)代的潮流。從2014年起，上海小學(xué)科學(xué)學(xué)科通過課例展示、專項(xiàng)培訓(xùn)、教學(xué)評優(yōu)等方式，在小學(xué)科學(xué)課堂倡導(dǎo)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（DIS）的應(yīng)用。DIS用小學(xué)生易于理解的數(shù)字來顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)、形成科學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)時(shí)空的重新分配，使學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)變得更為有效。文章通過賽靈格系統(tǒng)的迭代更新闡述了信息技術(shù)支持下小學(xué)科學(xué)教學(xué)方式發(fā)生的變革。

關(guān)鍵詞 賽靈格系統(tǒng) 學(xué)生訪談 小學(xué)科學(xué)

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.035

Using the Power of Technology to Promote the Reform of Teaching Methods

——On the changes of Science classroom teaching in primary schools from the perspective of iterative updating of Salinger system

ZHAO Weixin

（Teaching Research Office of Shanghai Municipal Education Commission， Shanghai 200041）

Abstract： Digitalization and informatization have become the trend of the times. Since 2014， Shanghai prima？ ry school science has advocated the application of digital experimental system （DIS） in primary school science classroom through lesson display， special training and teaching evaluation. Dis uses easy to understand numbers to show experimental phenomena， highlight teaching key points， break through teaching difficulties， form scientif？ ic concepts， reallocate classroom learning time and space， and make students’ scientific learning more effective. Through the iterative updating of Salinger system， this paper expounds the changes of primary school science teaching methods under the support of information technology.

Keywords： Salinger system； student interview； primary school Science

在強(qiáng)化課堂主陣地作用、切實(shí)提高課堂教學(xué)質(zhì)量上，上海市教委教研室開展了卓有成效的研究與實(shí)踐，并提出了“變革教學(xué)方式是深化課程改革的突破口”“信息技術(shù)為教育提供跨時(shí)空學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)學(xué)習(xí)分析和多樣化資源工具”等課程與教學(xué)改革的主張，為學(xué)科教研指明了方向?；诩夹g(shù)、資源和空間等環(huán)境要素的有效支持，變革教學(xué)方式，更好地落實(shí)課程改革的要求，已成為上海市小學(xué)科學(xué)學(xué)科教研的主題。

上海小學(xué)科學(xué)學(xué)科教研相關(guān)的基礎(chǔ)

數(shù)字化、信息化已成為時(shí)代的潮流，學(xué)校有責(zé)任讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代社會(huì)信息化過程對于學(xué)習(xí)方式和工作方式的影響，并把信息化工具作為學(xué)習(xí)的幫手。基于上述的認(rèn)識(shí)，從2014年起，上海小學(xué)科學(xué)學(xué)科通過課例展示、專項(xiàng)培訓(xùn)、教學(xué)評優(yōu)等方式，在小學(xué)科學(xué)課堂倡導(dǎo)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（DIS）的應(yīng)用，形成了大量涉及物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程等課程領(lǐng)域的實(shí)踐案例。僅2019年，征集到的應(yīng)用案例就達(dá)126項(xiàng)，其中優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)72項(xiàng)、優(yōu)秀課堂實(shí)錄37項(xiàng)、優(yōu)秀課程設(shè)計(jì)17項(xiàng)。

通過研究與實(shí)踐，我們體會(huì)到，DIS有著如下優(yōu)勢和作用：DIS用小學(xué)生易于理解的數(shù)字來顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)、形成科學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)時(shí)空的重新分配，使學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)變得更為有效。信息技術(shù)支持下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)方式正在發(fā)生變革（如圖1）。

賽靈格系統(tǒng)的迭代更新與上海小學(xué)科學(xué)教學(xué)方式的持續(xù)變革

通過這幾年的研究與實(shí)踐，教師對數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢和價(jià)值有了認(rèn)同。如何進(jìn)一步突出課程的數(shù)字化形態(tài)，聚焦技術(shù)、資源和空間等環(huán)境要素的有效支持，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案制訂、數(shù)據(jù)積累和分析、表達(dá)與表現(xiàn)、良好習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)合作等，加深學(xué)生對學(xué)習(xí)的理解，這些成為學(xué)科發(fā)展的新需求。

這一需求與研發(fā)中心賽靈格系統(tǒng)的發(fā)展需求一致，研究和實(shí)踐的動(dòng)力更足。從2017年至今，三年多的時(shí)間里賽靈格系統(tǒng)經(jīng)歷了三個(gè)主要的研發(fā)階段（見表1），從最初的“實(shí)驗(yàn)教學(xué)支持系統(tǒng)”發(fā)展為目前的“科學(xué)教學(xué)通用平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)教育不同的新功能，學(xué)科教學(xué)方式的變革有了技術(shù)的有力支持和推動(dòng)。.

下面分別以三個(gè)典型課例，簡要呈現(xiàn)相關(guān)研究與實(shí)踐的情況。

1.賽靈格系統(tǒng)V1.0版本，以上海市靜安區(qū)閘北實(shí)驗(yàn)小學(xué)的陳琳悅老師執(zhí)教的《池塘：一個(gè)特殊的棲息地》為例來說明

《池塘：一個(gè)特殊的棲息地》的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為：“池塘是又小又淺的淡水環(huán)境”“池塘的水溫變化比陸地的氣溫變化小”。這一課例的實(shí)施，除了有賽靈格系統(tǒng)外，還得益于上海市靜安區(qū)閘北實(shí)驗(yàn)小學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)室，集成配置了六大資源模塊：實(shí)驗(yàn)室水電氣及安全模塊、移動(dòng)終端及App模塊、數(shù)據(jù)顯示及交互模塊、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)K、Wi-Fi環(huán)境模塊和校區(qū)共享資源模塊，其中“數(shù)據(jù)顯示及交互模塊”即為賽靈格系統(tǒng)的V1.0版本。

正因?yàn)橛辛诉@些技術(shù)、資源和空間等環(huán)境要素的支持，科學(xué)課堂教學(xué)的組織方式得以優(yōu)化。從“人員組織”方式上看，學(xué)生可通過閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，以“雙人互助”和“四人互動(dòng)”模式合作解決核心問題。從“內(nèi)容組織”方式上看，本課以“問題解決”模式剖析學(xué)習(xí)內(nèi)容，確定兩大核心問題：問題Ⅰ——池塘是怎樣的環(huán)境，問題Ⅱ——如何驗(yàn)證池塘的水溫變化比周圍陸地的氣溫變化小。課堂的內(nèi)容組織，也因此以問題解決形態(tài)為主。從“資源組織”方式上看，DIS溫度傳感器能靈敏地測量溫度，并即時(shí)生成溫度曲線圖，解決了常用液體溫度計(jì)無法支持短時(shí)間內(nèi)水和空氣溫度小幅度變化的測量問題，為教學(xué)難點(diǎn)的突破開辟了實(shí)驗(yàn)這一新途徑。

本課借助賽靈格系統(tǒng)，在解決問題Ⅱ時(shí)，利用數(shù)據(jù)交互模塊將學(xué)生端上傳的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成曲線圖，實(shí)現(xiàn)全班所有小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的共享。教室大屏幕上呈現(xiàn)出的共同數(shù)據(jù)趨勢，使學(xué)生順利地完成了從特殊到一般的思維過程，也可以從其他小組數(shù)據(jù)的對比中形成新的問題。

本課的評價(jià)也是依托個(gè)體數(shù)據(jù)的收集，借助系統(tǒng)實(shí)時(shí)匯總學(xué)生端上傳的評價(jià)數(shù)據(jù)，以餅狀圖直觀地呈現(xiàn)各組自評與互評的結(jié)果，給予學(xué)生課堂表現(xiàn)的實(shí)時(shí)反饋。

為檢驗(yàn)技術(shù)、資源和空間等環(huán)境要素的支持是否能與課堂教學(xué)相融，我們監(jiān)控了本課的學(xué)生表現(xiàn)。綜合課堂實(shí)錄、學(xué)生訪談、評價(jià)單等數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)：在問題的解決過程中，學(xué)生的參與度和交流有效性比以往有了明顯提升，在問題Ⅱ的解決過程中尤為顯著。從課堂時(shí)間分配的數(shù)據(jù)看，本節(jié)課教師任務(wù)布置后的學(xué)生自主、合作、探究發(fā)現(xiàn)并解決問題的時(shí)間分別為20分鐘，占一節(jié)課35分鐘的57%，呈現(xiàn)出從“教師教”向“學(xué)生學(xué)”過渡的態(tài)勢。

有了賽靈格系統(tǒng)V1.0版本支持下教學(xué)方式變革的成功體驗(yàn)后，利用賽靈格系統(tǒng)變“實(shí)驗(yàn)教學(xué)支持”為“調(diào)控課堂教學(xué)全過程”，更好地助力小學(xué)科學(xué)教學(xué)方式的變革，成了學(xué)科教研新的追求。

2.賽靈格系統(tǒng)V2.0版本，以上海市閔行區(qū)七寶鎮(zhèn)明強(qiáng)小學(xué)的劉依婷老師執(zhí)教的《物體的沉和浮》為例來說明

本課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為：“探究不同物體在水中的沉浮情況”“借助一定的材料和方法使原本下沉的物體浮上來”。通過技術(shù)人員為教師定制的賽靈格系統(tǒng)，情境引入、探究實(shí)施、新知應(yīng)用和拓展延伸四個(gè)教學(xué)過程，有了整體的架構(gòu)和清晰的進(jìn)程（如圖2）。在整體架構(gòu)時(shí)，采用層級制，每一教學(xué)環(huán)節(jié)下可以設(shè)置多個(gè)教學(xué)進(jìn)程，每個(gè)教學(xué)進(jìn)程都可以預(yù)設(shè)實(shí)施時(shí)間，提高教師教學(xué)設(shè)計(jì)向?qū)嶋H教學(xué)轉(zhuǎn)化的效率。

如在設(shè)計(jì)本課教學(xué)重點(diǎn)“探究沉浮”這一環(huán)節(jié)時(shí)，進(jìn)程分為“猜一猜”（作出猜想）、活動(dòng)要求（設(shè)計(jì)方案）、做一做（搜集證據(jù)、解釋問題）、活動(dòng)評價(jià)（表達(dá)交流）。同樣，在突破本課教學(xué)難點(diǎn)“小兔過河”這一環(huán)節(jié)時(shí)，也設(shè)計(jì)了多個(gè)進(jìn)程。通過具有“整體化”和“進(jìn)程性”特質(zhì)的系統(tǒng)框架，使得課堂教學(xué)環(huán)節(jié)銜接流暢。

在課堂實(shí)施時(shí)，系統(tǒng)做到了“一臺(tái)貫通，一鍵到底”。教師操控教師端即可進(jìn)入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)?！扒榫骋搿杯h(huán)節(jié)中，播放視頻，創(chuàng)設(shè)情境；“探究實(shí)施”環(huán)節(jié)中，借助系統(tǒng)數(shù)據(jù)回收，呈現(xiàn)全班所有小組猜想的結(jié)果，引發(fā)學(xué)生深入探究的興趣；再通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、搜集證據(jù)等過程，形成問題的解釋，提升思維?！靶轮獞?yīng)用”環(huán)節(jié)中，學(xué)生利用所學(xué)選擇材料，通過拍攝視頻的方式記錄“小兔過河”問題解決的過程與成果，并作展示與交流；“拓展延伸”環(huán)節(jié)中，借助認(rèn)識(shí)蛟龍?zhí)柍粮〉倪^程，實(shí)施學(xué)科德育教學(xué)。

在課堂實(shí)施時(shí)，通過系統(tǒng)可以呈現(xiàn)可行的任務(wù)要求，教學(xué)常規(guī)評價(jià)要求和課堂分活動(dòng)評價(jià)要求也都融入進(jìn)程內(nèi)。明確的評價(jià)要求，可以幫助學(xué)生明確活動(dòng)的要求，主動(dòng)承擔(dān)更多的學(xué)習(xí)責(zé)任。

本課沒有數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，也沒有定量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但課堂上師生的數(shù)據(jù)交互也是順暢便捷的。學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄，通過學(xué)生端的上傳可以即時(shí)呈現(xiàn)在教室大屏幕上，全班所有小組的實(shí)驗(yàn)記錄成為可以交流分享的數(shù)據(jù)；教師也可以在教師端即時(shí)查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的信息，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)跟進(jìn)并有針對性地進(jìn)行指導(dǎo)。全班數(shù)據(jù)的直觀統(tǒng)計(jì)，可以很好地幫助學(xué)生投入課堂學(xué)習(xí)，也可以很好地幫助教師即時(shí)調(diào)控教學(xué)過程。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)的同步，使得數(shù)據(jù)交互更便捷，學(xué)生交流表達(dá)更充分，學(xué)生的思維更深入。

系統(tǒng)還可以為學(xué)生的小組自評和教師的評價(jià)服務(wù)。在課前設(shè)計(jì)好的評價(jià)表上，學(xué)生利用學(xué)生端可以完成小組自評，教師利用教師端可以完成課堂的即時(shí)評價(jià)。兩方面的評價(jià)數(shù)據(jù)可以匯總保存，課堂小結(jié)時(shí)作為鼓勵(lì)、判斷、改進(jìn)的依據(jù)。

由學(xué)生、教師、環(huán)境構(gòu)成的教學(xué)是復(fù)雜、變化的，教師要想有效調(diào)控教學(xué)，關(guān)鍵在于滲透教學(xué)全過程的證據(jù)采集和分析。使用賽靈格系統(tǒng)V2.0版本帶給教師最大的感受就是，信息技術(shù)支持下課堂教學(xué)的調(diào)控、證據(jù)采集和分析更為順暢和有效，教學(xué)方式的變革有了技術(shù)的支持和推動(dòng)。如圖3所示，在時(shí)間維度，教師借助賽靈格系統(tǒng)的教學(xué)調(diào)控可以發(fā)生在教學(xué)活動(dòng)前的備課中，可以發(fā)生在教學(xué)活動(dòng)的現(xiàn)場，也可以發(fā)生在教學(xué)活動(dòng)結(jié)束之后。在內(nèi)容維度上，教師借助賽靈格系統(tǒng)的教學(xué)既可以調(diào)控教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容，也可以調(diào)控教學(xué)方式和教學(xué)進(jìn)程。在方向維度上，教師借助系統(tǒng)的調(diào)控既可以調(diào)控教師的教，也可以調(diào)控學(xué)生的學(xué)。

有了V2.0版本，新的需求又隨之自然產(chǎn)生。除V2.0版本功能的全達(dá)成外，不用技術(shù)人員的專門支持，變“定制個(gè)性模板”為“通用模板”，教師利用賽靈格系統(tǒng)便捷地架構(gòu)課堂教學(xué)；利用云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)體數(shù)據(jù)及過程資料的積累，也成了最新的需求。

3.賽靈格系統(tǒng)V3.0版本，以上海市徐匯區(qū)徐匯實(shí)驗(yàn)小學(xué)的張靜娟老師執(zhí)教的《探秘樂器發(fā)聲的原理②》為例來說明

《探秘樂器發(fā)聲的原理②》是重組“聲音與振動(dòng)”后的第6課時(shí)。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)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的變革。增加第5、6兩個(gè)課時(shí)，目的是提供給學(xué)生更多體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、專題研究、匯報(bào)展示等探究與實(shí)踐的時(shí)空，運(yùn)用本單元所學(xué)知識(shí)和技能完成單元學(xué)習(xí)大任務(wù)“探秘樂器發(fā)聲的原理”，加深學(xué)生對聲音學(xué)習(xí)的理解。

從圖4可以看出，重組后的單元在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)上增加了聲音音調(diào)相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)知，學(xué)生對不同聲音的認(rèn)知更為全面。

本課的學(xué)習(xí)，主要由“探秘成果匯報(bào)”“單元評價(jià)交流”兩個(gè)活動(dòng)組成。通過“探秘成果匯報(bào)”活動(dòng)，運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)解釋一種樂器發(fā)出不同聲音的原理，提高學(xué)生合作能力，使他們養(yǎng)成認(rèn)真傾聽的習(xí)慣，有對同伴的交流做出針對性點(diǎn)評的意識(shí)，發(fā)展他們的科學(xué)思維，提高表達(dá)能力；通過“單元評價(jià)交流”活動(dòng)，能主動(dòng)總結(jié)單元學(xué)習(xí)的收獲，養(yǎng)成反思與改進(jìn)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

借助賽靈格系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)評價(jià)的功能，教師組織學(xué)生在各個(gè)小組展示后對其進(jìn)行實(shí)時(shí)評價(jià)，并要求學(xué)生說出評價(jià)的理由和依據(jù)。由于相關(guān)活動(dòng)的評價(jià)要求在活動(dòng)前就已經(jīng)從“知識(shí)”“情感”“表達(dá)”三個(gè)維度予以明確，展示小組的匯報(bào)與交流有了清晰的規(guī)格，其余小組學(xué)生的評價(jià)有了清晰的標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)評價(jià)，既提高了學(xué)生主動(dòng)承擔(dān)活動(dòng)責(zé)任的意識(shí)，也有效提高了學(xué)生表達(dá)與表現(xiàn)的能力，體現(xiàn)了評價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí)的功能。

在賽靈格系統(tǒng)的支持下，本課突出體現(xiàn)了以下兩個(gè)顯著的數(shù)字化形態(tài)特征：一是利用Pad，展示的學(xué)生可以即時(shí)調(diào)取前五課小組學(xué)習(xí)過程資料作為樂器發(fā)聲原理揭秘的證據(jù)。在前五課的探究中，學(xué)生利用手中Pad記錄下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、采集到的圖象和視頻都留存在了學(xué)生個(gè)人賬號之中，這些資源成了展示時(shí)解釋現(xiàn)象、分析問題的依據(jù)，學(xué)生的展示變得有理有據(jù)。教師借助系統(tǒng)提供資源交互、數(shù)據(jù)匯總的功能，將活動(dòng)實(shí)施的過程轉(zhuǎn)向服務(wù)學(xué)生的發(fā)展，既豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，又活躍了學(xué)生的科學(xué)思維。

二是學(xué)習(xí)評價(jià)數(shù)據(jù)的回收與應(yīng)用。除前述的課時(shí)評價(jià)數(shù)據(jù)回收與應(yīng)用外，在課的最后，學(xué)生登錄系統(tǒng)看到了自己的單元學(xué)習(xí)結(jié)果雷達(dá)圖，了解自己在學(xué)校校本化評價(jià)體系五個(gè)維度（“知識(shí)”“技能”“實(shí)踐”“表達(dá)”“情感”）方面的表現(xiàn)。當(dāng)學(xué)生看到自己經(jīng)過一個(gè)單元學(xué)習(xí)后綜合評價(jià)雷達(dá)圖的反饋時(shí)，產(chǎn)生了自我反思，也有了繼續(xù)朝著更好方向努力的愿景。這些評價(jià)表超越了以往對知識(shí)與技能學(xué)習(xí)結(jié)果及學(xué)習(xí)過程的測量，不僅成為判斷既定目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)，更是通過評價(jià)中涉及的發(fā)現(xiàn)、參與等過程，促進(jìn)學(xué)生正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力的養(yǎng)成，指向了更深層次的“評價(jià)先行”“以評促學(xué)”，使得評價(jià)與學(xué)習(xí)保持高度的同步性。

本課借助賽靈格系統(tǒng)V3.0版本提供的自由、多樣、普適的教師備課支架，使教師對教學(xué)活動(dòng)的設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)，教學(xué)流程更加清晰，教學(xué)效果更加顯著?！奥曇襞c振動(dòng)”單元六個(gè)課時(shí)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，均在賽靈格系統(tǒng)上開展。在借助賽靈格系統(tǒng)開展單元教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施的過程中，教師的活動(dòng)設(shè)計(jì)能力、課堂實(shí)施能力、評價(jià)指導(dǎo)能力綜合發(fā)展，課程的理解力也在不斷增強(qiáng)。

通過三年多的研究和實(shí)踐，賽靈格系統(tǒng)正引發(fā)著上海小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)方式的變革。雖然取得了一定的成效，但我們深刻意識(shí)到：由學(xué)生、教師和環(huán)境構(gòu)成的教學(xué)過程是復(fù)雜、多變的，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)方式的變革，需要有更多技術(shù)、資源和空間的支撐。