“少年硅谷”里的科学+

“少年硅谷”里的科学+

武亚敏

常州市新北区龙虎塘第二实验小学    213000

摘要：小学科学教育是促进探究活动创新、教学质量提高、学生学习力发展的重要载体，“双减”背景下小学科学教育该如何进行，值得科学教师去深入思考和实践。笔者认为用好数字技术、优化科学作业设计、拓宽学习场域可以让科学教育更生动。

关键词：双减；科学教育加法；数字技术；作业设计；学习场域

党和国家为解决教育功利化、短视化问题，促进教育高质量发展，2021年7月中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（以下简称《意见》）。[1]这是落实立德树人根本任务、全面提高素质教育质量、保障义务教育阶段学生健康成长所作出的重大决策。实施“双减”政策，不仅是对我国教育格局的重大调整，更是教育观念的重大变革。

一个国家科学技术的进步，需要千千万万一流的物理学家、化学家、生物学家等科技创新人才。基础教育阶段是孵化学生科学精神、创新素质的重要阶段，中小学校的科学教育质量对培养学生的科学素养至关重要。科学教育是全面提高学生科学素养，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体的重要手段。

为深入贯彻习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习中提出的 “要在教育‘双减’中做好科学教育加法 ”的重要指示精神，科学教育被纳入基础教育各阶段，教育部等部门出台了一系列举措，推进科学教育落地生根。

一、“双减”背景下小学科学教育困境

目前小学科学教育的现状如何？研究发现存在以下几点问题：

（一）课堂实验效率低下，学生获得感不强

     实验器材的适配性不强，无法保证实验效果，导致实验的效率低下，学生不能获得清晰而直观的感受。而实验又是科学教育的重要环节，这就又会影响课堂的整体推进，导致学生在有限的时间内获得感不强。

（二）作业设计主观随意、思维陈旧、内容单调

大部分小学科学教师并没有进行新课程标准的学习，作业设计主观随意，不成系统。大部分科学教师并未深入进行作业设计， 习惯拿现有的资源作为学生的作业，导致了教师在作业设计方面的思维固化，甚至制约了教师对《意见》精神实质的理解。作业中内容单调，形式单一，与生活联系不够紧密。

（三）学习脱离生活，科学教育浮于表面

让学生“看实验”“背实验”的方式开展科学教育，填塞外在的、用来考试的科学知识，科学教学课堂与生活实际脱节，不能践行科学探究能力也是科学教育的痛点，坐而论道闭门造车的情况依然存在在小学科学教育中。

二、“双减”背景下小学科学教育的突围

我校地处智能传感小镇，不少学生的父母在传感等科技型企业工作，学生日常生活中受到科学态度、创新精神、求实作风的熏陶。基于这样的社区人文背景，学校始建即在“弘雅文化”体系下确立学生培养目标之一为“智慧，”进而勾勒出以“少年硅谷”课程建设为抓手、全面实施科学教育的发展蓝图。

（一）利用数字技术赋能科学教育

以人工智能、大数据、区块链等为代表的数字技术能极大地丰富科学教育的手段，为科学教育实现个性化学习、终身学习、扩大优质教育资源覆盖面等提供了有效支撑。数字技术能够虚拟科学现象，这样就能把难以观察到的微观或宇宙世界等呈现在学生眼前，并且虚拟技术能够让学生真切地进行仿真实验，以感受科学世界的神奇变化。《点亮小灯泡》这节课中，可以借助虚拟实验室让学生理解小灯泡亮起来需要具备怎样的条件，然后再真实去操作，这样实验的效率会得到大大提升。《测量呼吸与心跳》这节课中呼吸频次的测量，可以利用在线表格输入实验数据，学生根据自动生成的实验结果即可给出实验结论，既高效又直观。

元宇宙技术，为学生开展各种科学实验提供了无限可能，从生活扩展到物理、化学、生物等科学领域。戴上VR眼镜，学生走进虚拟课堂。宇宙无垠，流星划过；层林叠翠，小溪潺潺；海洋深邃，鱼群畅游......这些在传统课堂无法触及的场景，“元宇宙”课堂上都能一一实现。教师可利用元宇宙技术进行沉浸式学习，学生从中亲身体验科学世界的奇妙，从而助长科学探究的兴趣、好奇心和想象力。教师引导学生从虚拟世界过渡到真实体验，不断积累知识经验、发展思维能力。

我们抓住当前数字变革机遇，在科学教育中应用数字技术，促进科学教育的高质量发展。

（二）有的放矢，依据课标优化作业设计

科学教师应意识到“双减”下的作业设计不仅是教育方式的历史变革和教育形态的发展变化要求，更是未来学生的培养方向、课堂革命的具体体现。 在进行小学科学学科作业设计时，要让作业从知识场走向生活场、生命场，作业的对象从学习共同体到生活共同体、 精神共同体发展；作业空间从有限的教室拓展到广阔的社区、 社会，作业目标从追求知识能力价值向发展科学精神、提升科学素养转变。

学科作业设计要以课程标准为基准，紧紧围绕课程标准确立作业设计的目标。刚修订的2022版《义务教育科学课程标准》与2017版课标相比有不少改动，比如2022版课标明确提出科学课程的核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任。教师应以新课程标准为依据开展作业设计，在作业设计中融入科学观念，注重科学思维，培养探究实践能力，树立科学态度和社会责任，做到科学观念和学科内涵的有机统一。

面对“双减”的新形势、新要求以及学生新的成长需求，我认为小学科学作业设计要遵循“三有”原则。

1.作业设计要有目标

教师要根据不同年级的教材特点、学生的认知特点和完成探究活动的具体情况来设计有价值、不重复的定时作业，也就是说作业对老师和学生来说都是目标明确的，能够反哺新知识的理解。 科学课堂的时间非常有限，有目标的作业不但能实现教学目标探究目的，还能增强学生热爱科学学科的热情。在科学作业的设计中，作业面不能太广，作业量不能太大，要注意减轻学生作业负担。在进行科学作业的设计时，要充分考虑教学目标的达成，做到点面结合、有的放矢、精准高效，避免胡子眉毛一把抓。

2.作业设计要有梯度

学生的知识基础、思维模式以及学习能力存在差异，这是不争的事实。因此，作业设计时应合理分层，讲究梯度，尊重差异，因材施教。科学作业要根据学生的身心发展特点，从“零碎化、快餐化”的作业中解放出来，设计更具层次的作业来满足学生个性发展需求[2]。这样不仅有助于学生更好地掌握科学观念，更能提高科学教学的有效性。小学科学学科涵盖的知识是比较丰富的，这为有层次地设计科学学科作业提供了可能。科学作业可以是一般的科学概念再现作业、科学探究活动作业、科学实践活动作业、科学调研报告、科学观察作业，还可以是制作类作业等。

3.作业设计要有趣味

兴趣是最好的老师，兴趣是成功的基础，兴趣是学习的动力。乌申斯基也说过：“没有丝毫兴趣的强制性学习，将会扼杀学生探究真理的欲望。”由此可见，科学作业设计若以有趣的内容为引力，将会激发学生思维的狂潮，从而达到“业未始，兴已浓；业正行，兴愈浓；业已毕，兴犹浓。”

天宫课堂第二课开讲，科学老师精心设计了科学作业——“天宫课堂研究性学习单”。凭借“有趣”的设计，作业变得灵动起来了。不仅让课堂中的科学观念得以具象化，同时培养了学生的科学思维、训练了学生的探究实践能力，极好地提高了学生的科学素养[3]。

小学科学学科作业设计要在唱好“双减”乐章的基础上，灵活运用作业设计策略，让作业“活”起来。 设计具有“三有”的探究作业，可以让学生在乐学的基础上主动完成探究任务，助力学生科学核心素养的形成。

（三）用好科技主题学习的全景体验场

让校园的每一面墙都会说话。学校建设的科技主题学习的全景体验场，为科学教育的实施提供了生动而有趣的物型空间。

1.弘雅科技云学院。为延伸科学教育课堂知识、物化学生自然科学知识，学校打造弘雅云学院、科学院。侧面观看盒内物品，探究光的传播，原来“眼见为虚”；摇动手摇发电机，产生视觉暂留现象，电影放映的奥妙就在这；磁粉在磁场作用下，铁树也能开花……学院中一个个互动装置，让学生感受到生活现象的背后都蕴含科学道理。

2.科学沉浸体验区。在科学实验室，学生观察现象—提出问题—制定实验计划—执行计划—记录结果—再次执行计划—得出结论—沟通结果，学生核心科学素养得以养成。STEAM教室，将技术、工程、艺术、数学等多学科进行有机融合，学生的跨学科素养悄然形成。

3.智慧农场实践田。占地300平方米的智慧农场成为学生科学实践的一个蹊径。智慧农场分为景观区、蔬菜种植区、无土栽培区、光伏发电区四个区域，建立雨水收集过滤系统、气象观测系统、温度与湿度控制系统。同时引入智能物联，实现农场管理智能化。另外，我们还联合天合光伏田园，开启校外生态实践园。学生观察生命的拔节成长、体验理论学习与实践收获的快乐，真正做到“知行合一”。

4.未来城市能源地。学校周边有常州天合光能、永安行、森萨塔科技等多家科技企业，校企深入合作精心策划多个科技主题项目。如城市路灯如何发电、宇宙有多大、城市电动自行车的迭代、人工智能机器人、无人机等最新发展，感受科技创新是发展之魂。

“双减”的落地不是偶然，是我国教育改革进入深水区的必然选择，是培养优质健康的综合性人才的需要。“双减”政策在科学教育中的关键点是提质增效，实现科学教学有效、科学作业高效、科学实践长效。

科学教育的加法在双减背景下应该是把科学的观念、思维和态度责任，以及探究科学的能力融入学生的心智成长中，使学生能够“知行合一”。 科学教育应该塑造学生的思维，提升学生动手探究科学的能力。在数字技术的加持下，可以很大程度地提高科学实验的效能；通过科学设计作业，把课外作业与劳动教育、体育锻炼、文艺活动等结合起来[4]，合理利用课余时间，把课外实践活动与学生身心健康结合起来，让科学教育生动起来。通过这些措施，科学教育真正能为培育拔尖创新人才夯实基础，切实担负起培养公民科学素养的重任。

参考文献：

[1]中华人民共和国中央人民政府网站-国务院公报.2021年第22号.

[2]杨晓梦.为“减负”破局 ：探寻作业管理与改进的实践智慧[J].中小学管理 ，2021，(10)：14-17.

[3]张亚芳.优化作业管理提升科学素养[J].科学咨询(教育科研)，2016，(10)：50-51.

[4]谭智.小学科学作业设计的实践性研究[J].小学科学(教师版).2017，(11)：48.