初中科学课程的数字化教学研究

王月娟
浙江省宁波市奉化区锦屏中学 315500
摘要：深入贯彻落实国家与省教育数字化转型的相关文件精神与要求，结合初中科学课程的教学特性，提高学生核心素养。从数字化教学的内涵与本质出发，重点分析初中科学课程的数字化教学模式、过程与成效，提出数字化转型理念、教学内涵及教学数字化转型模式。实现学生深度思维的构建及对系统化学科知识体系的生成，推进初中科学课程教学方式的变革与创新。
关键词：初中科学；课程；数字化转型；教学模式
党的二十大报告明确指出，推进教育数字化。教育数字化是最前沿技术在新时代教育的发展，教育部怀进鹏部长指出：“要以数字化为杠杆，撬动教育整体变革”。特别是数字技术与基础教育教学相结合，将基础教育与课堂教学过程化的各种场景通过数字化技术，转换成可以支撑教学模式创新的大数据，促进教学流程的重构，实现教学场景的突破。数字化转型赋能教学模式变革，成为基础教育内涵建设的重要目标与主要手段[1]。2022年国家智慧教育公共服务平台正式上线，为广大初中科学学科师生提供了优质数字化资源，通过科学课程资源的数字化建设，为教学、学习、考核、评价等数字化功能提供有力支撑。将数字技术融入到初中科学教学实践中，是发展学生核心素养重要举措。推动初中科学学科数字化资源共建共享、互联互通，赋能师生，探索课堂教学数字化转型，实现学科体系的高质量发展与有效性建构[2]。
一、初中科学课程教学数字化转型的内涵
1.促进初中学生深度思维的形成
数字化转型对初中科学的知识性质与系统性结构，学生学习本质与思维境界等具有重要的转变，也支撑初中科学课程体系的教学必须是完整的、系统化的和逻辑性[3]。对于基础教育学科而言，知识生成与深度思维是必然的。数字化促进以发展性的教学价值观来体现初中科学的整体性建设，以教育观，学习观，教学观和评价观为基础，从基础教育改革教学理念和教学思想出发。通过数字化促进深度学习，协助学习者在学习过程中的高阶思维培养，从而实现培养学生对科学知识的学习热情和深度思维[4]。
2.完善初中学科系统化知识体系的建构
与其它学科一样，初中科学这门课程的教学包括系统化的知识体系以外，通过数字化转型，建设以不同项目下的微任务与微知识驱动为目标，构建科学性实训、实验任务为特色，建立富有理性思维的课堂教学特色，能有效培养初中学生对学习科学能力的数字化意识。把初中科学学科知识点与不同任务作为核心素养，从而针对性地重构教学内容、完善教法结构、创新课堂教学模式、建构资源体系。
二、初中科学课程教学数字化转型的模式
在“教学数字化转型”阶段，最前沿技术全面融入初中科学课程教学过程中，从高阶思维上激发学生发生深度学习，建构数字化教学模式，从“沉浸性与个性化”设计以生为主体的“学习活动”，实现初中科学课程学习方式的整体转变。
1.“沉浸性与个性化”学习模式
初中科学课程中的实践探究是本学科的核心要素，数字化技术融合下的科学课堂通过整合数字孪生技术，云平台，大数据与虚拟仿真等新的学习技术，创设“沉浸与个性化”的探究学习环境。教师可以以设计不同的科学主题，通过数字化技术为学生提供整合性的学习资源，给学生呈现有沉浸式与个性化的学习场景。还为学生提供完成科学探究任务的“工具”，让学生沉浸在“做科学”的活动中，建构正确的科学理解和科学观念。
2.“建构化与小组化”任务驱动学习
通过数字技术，特别是云教学平台的使用，让课堂以小组学习得以实现，利用建构主义中的协同与会话，实施初中科学课堂中“任务确立——任务设计——任务实践——成果形成——分享发布”的学习基本范式。传统课堂中无法真正实现任务驱动模式，特别是利用大数据的分析，才能建构科学教学中学生学习过程中的大量过程性数据，从而得出每个学生在学习中的优点与不足，让个性化的评价通过数字化转型实现过程性评价与增值性评价。
3.“线上与线下”共建教学资源
近三年由于疫情影响，基础教育中重点构建了“线上线下”混合教学模式，已经让初中科学学科教师掌握了大量的数字化技术应用，学生也已经适应了这类的学习习惯。所以共建海量与优质的科学教学资源，是目前初中科学课程数字化应用的研究热点。我们通过国家智慧教育服务平台，可以个性化有选择应用其中的相应资源，为混合教学建构一种可实行的模式。
4．“全过程评价与增值评价”评价体系构建
教育数字化转型，基础教育人才培养有了新的突破，教师数字素养更加强调技术与数据素养、数字内容与技术支持相融合等。结合人才培养五育并举为目标，数字化支持面向初中科学教学全过程、全流程、全方面的评价，利用数字化实现过程性评价与增值评价。在数字化转型实践中，改变课堂教学评价的内容和形式。通过转型，建构基于初中科学学科知识图谱的认知诊断与评估，将技术融合科学课堂教学中，强化学生兴趣、身心、思维，提升科学课堂的教学效能。提炼了科学教学与数字化技术“理
实虚”教学策略。真正实现以个性化、过程性、高阶性的评价体系与模式[5]。
三、初中科学课程数字化教学的转型
初中科学课程数字化教学的融合需要教师数字素养的提升，平台建设、学习方式、资源建设等方面的深度融合。通过教师适当利用技术获取、加工、使用、管理和评价数字化资源，优化、创新和变革课堂教学活动，提高数字化转型的成效与绩效[6]。
1.数字化教学平台应用的转型
数字化教学平台是初中科学课程教学最重要的转型之一，这是课堂教学中融入教学形态、教学模式、教学策略、教学方法等方面的综合性平台，有效数字化教学一定要应用各类学科数字化的平台与工具的支撑。初中科学数字化平台为任课老师提供了全面教与学的支持。特别是智慧教育平台、线上互动教学平台等的使用，为数字化转型的高效学习提供了可控制与可测量的评价，数字化学习工具直接促进初中科学课堂教学数字化的思维与理念、资源与内容、模式与方法、行为与活动、标准与规范、管理与评价等方面[7]。
2.数字化学习方式的转型
数字化从本质上改革了课堂教学与学习方式。数字化转型是技术支撑教学的浅表式的突破，包括数字化全过程、全方面、全系统融入课程学习方式中。一线教师创建有利于学生科学课程核心素养养成、促进学生全面和个性发展的全时空科学习新样态。形成跨越时空界限的学习方式，以及学生、教师和资源之间多元化的交互协作方式。进一步强调课堂教学中虚拟仿真情境交融中的深度学习。通过数字化学习方式的转型，从而提高学生科学探究、自主学习、创新性解决初中科学课堂教学实践综合能力和科学课程核心素养。
3.数字化教学策略的转型
基础教育课堂教学永远是教师应用数字化应用的主阵地。技术推动初中科学教学习策略的推陈出新。数字化技术与初中科学教学深度结合，在翻转课堂、对分课程等教学模式日趋完善与多样化。数字化教学策略的转型，系统性的推进了初中科学教学变革。以“移动互联网+”教学为契机，实现科学活动、科学实训、科学实践等数字化教学创新，促进数字技术与课堂教学深度融合，不断创新课堂教学模式、知识获取方式、学习形式。加强科学学科特色的数字化教学理论创新。实现技术层面、理念层面与应用层面的“数字化”[8]。
4.师资资源的转型
初中科学课堂的学习资源主要包括科学教师校间共享资源，科学课堂学习资源和科学课程学习支持与服务平台。数字化转型实现科学学科学习资源与教学支持系统等融合。共享型的科学教师资源是校间资源的另一类数字化转型，是推进学科教师优质教育资源共享的重要媒介，可以为科学学科名师与普通教师之间搭建优质教育资源共享通道。
以数字化转型为契机，推进省内外、区域内外、校际间、线上线下等不同形式实现科学课程教学教师资源的共享。依托技术带来的特点与优势，实现异步教育的资源共享，实现不同类型与不同层次学校师资的共享、共融、共建。真正实现数字化“线上教师+线下教师”、“教学名师+广大教师”、“新教师+经验教师”、“教研员+学科教师”等资源模式、师资共同体、协同教研机制[9]。
5.课堂教学过程的转型
（1）从数字化技术应用维度思考。是所有学科教学的重要手段。初中科学课程的科学探究与知识特征等特殊性，更符合数字化技术的融合，比如应用虚拟仿真实现物理与化学知识体系的实训与实验开展，运用数字孪生技术实现生物与地理知识体系的虚实结合，应用虚实交融的学习平台实现科学课程的各类知识图谱的呈现。
（2）从教师教学的维度思考。初中科学课堂教学以探究、协作为主的教学模式，情景化、互动性、反馈式、全过程评价等为主的教学样式，帮助学生具有独立思考的理科思维与动手操作能力。通过数字化转型，实现价值高、交互强、实际操作难的教学内容的突破。教师应用数字化技术实现核心概念的情境创设、概念建构、课后延伸环节等课堂教学过程的实现。
（3）从学生学习维度思考。如何应用数字化转型融合，实现情境创设，意义学习、协作学习。利用翻转课堂学习模式、对分课堂学习样式等实现智能形态融合。智能形态是无形的、不可见的软技术维度。智能形态的融合是作为教学模式、教学策略和教学方法的无形软技术的融合。
总之，将数字化思维与初中科学学科的课堂教学实践相结合，厘清基础教育中的学科数字化教学的内在机理，提炼数字化思维与学科知识的关键因素所在，总结出发数字化教学的主要模式与方法。最终实现以生为本的教学理念与思想。超越过去技术辅助教学的简单应用。充分利用数字化转型技术与理念，推动初中科学学科教师融入到数字化带来的变革与创新，构建出一个初中科学课堂教学的数字化、个性化、过程化的教学模式。
参考文献：
[1] 吴砥，李环，尉小荣. 教育数字化转型:国际背景、发展需求与推进路径[J].中国远程教育，2022（07）:21-23.
[2][9]薛二勇，李健，黎兴成.推进中国教育数字化的战略与政策[J]. 中国电化教育，2023（01）:25-27.
[3][4] 郭元祥.深度教学—促进学生素养发育的教学变革[M]. 福建：福建教育出版社2021:21-25.
[5] 杨宗凯.教育信息化2.0：新时代信息技术变革教育的关键历史跃迁［J］. 教育研究，2018（04）.
[6] 吴砥.提升师生数字素养加速教育数字化转型[N].中国教育报，2022-12-15(02).
[7] 徐晓飞，张策.我国高等教育数字化改革的要素与途径[J].中国高教研究，2022（07）.
[8] 胡小勇，朱龙等.信息化教学模式与方法创新:趋势与方向[J].电化教育研究，2016（06):12-19.
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