数字化转型为科学教学开辟了新赛道，塑造了新优势。本书使用17幅核心解析图，采用图说方式，详细阐述上海小学科学教学数字化转型的各个主要阶段和数字化课堂实践模式的价值内涵；介绍系统的构建理念、设计要点与功能优势；阐释与技术共进步理念，构建组合式学习支架，通过精心埋点预设体验性活动和生成性互动，灵活运用数据打造灵动课堂，实现学生与数字化教学环境的共融共生；叙述如何基于系统创建数字化单元整体教学，不断迭代课堂教学设计，提炼出指向核心素养培育的五线并进学科路径，形成终端互联，数据驱动的科学课堂，推动教学主体向以学生为中心转变，从而提升学校科学教育品质；深入思考赛·课堂如何赋能未来科学教育。

有教师形容，用赛·课堂上课，好比自己开了一辆装甲车，而过去上课时自己最多是个轻骑兵。现在的教学，感觉像是进入了装甲车碾压轻骑兵时代。祝愿每一位教师都早日开上装甲车。

数字驱动，科学教育的新力量（代序）
数字如今已经成为所有领域的高频词，如数字经济、数字金融、数字乡村、数字技术、数字消费、数字基础设施等。在教育领域，数字化和数字教育的探索也成为当前研究和实践的热点。本书很好地展示了上海小学科学教学数字化转型实践探索的成果，有很强的实践意义和示范作用。
数字化是一个从初步探索到不断深化的过程。1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学诞生了人类第一台电子管通用计算机ENIAC，标志着电子计算时代的开始，并在人类数字化进程中扮演了重要角色。此后，随着计算机技术、互联网技术、云计算和大数据技术，以及人工智能技术的不断发展，人类在物质世界和精神世界的基础上，逐步构建起一个日益丰富的数字世界。
教育数字化是随着数字技术的不断发展，把现有的教育目标、内容、方式逐步转化为数字形式的过程。在此基础上，数字教育构建了一种全新的教育模式。人类将进入超级学习阶段，教育的传统逻辑正在被重塑，全球教育都在朝为创新而学转向。虽然我们还没有搞清楚人类智能的机理，但是生命进化过程中神经系统的漫长演化历程告诉我们，从感和应到知和觉，蕴含着人类智能进化的深层奥秘。而从20世纪50年代开始的人工智能演进史，有着与人类神经系统演化相似的历程，只不过生命神经系统的自然演进花了40亿年时间，而人工智能发展到目前高度智能的状态仅仅花了70余年时间。技术发展的规律表明，技术进化会越来越快，无论是ChatGPT还是Sora，都只是开始。可以预见，以强大算力和算法支持的数字大脑，将在学习能力、学习范围和学习深度上远超人类。
科学教学的数字化过程，从引入数字化实验到实现课堂教学数字化，经历了一个逐步进化的阶段。最本质的变化是数字化从仅仅作为实验探究的工具，逐渐转变为支撑整个课堂教学的支架，由此实现了教学模式的变革与质量提升。20年前，数字化实验系统已成为上海中小学理科课程改革的重要手段。该系统利用数字化传感器和数据处理平台，将传统科学实验中的现象和数据以数字化的方式呈现和分析。这样，学生能够观察到以前难以看到的科学现象，并利用软件工具进行分析，自行总结科学规律。而赛·课堂则实现了小学科学教育范式的转变，从数字化情境、数字化实验、数字化资源到数字化评价，整体上形成了数字驱动的教学流程，用数字化拓宽了做想讲的时空，使数字化成为学生主动学习的伙伴，大大丰富了科学教育的内容与形式。
数字教育首先会重新定义知识。传统学习中，知识是名词，是对物质世界和精神世界中各种现象的描述和对逻辑关系的解释，教育最重要的目的是要实现知识的传递，实现人类文化的传承。不过，新的科学教育正在朝为创新而学转向。在未来，知识也可以是动词，通过学习要实现的是对世界的理解并形成见识。我们的学校教育一直在给学生提供过度的知识与信息，使学生对知识产生了厌倦。科学教育只有转向到让学生自己发现现象、自己组织信息、形成自己的见识，才是必然选择。赛·课堂使得科学教学数字化，在这个方面展现了极其丰富、有趣的案例。
数字教育需要重新定义学习。一方面，学习过程中，智慧形成的层级关系没有改变，学会使用身体、语言和情感的能力依然重要，这说明蕴含丰富价值判断、思维工具和解决问题方法的经典人文、科技、数学知识始终是学生学习的内容。另一方面，学习将变得更多样、更公平、更自由、更充满想象力。正如同残障人士借助汽车、飞机等技术产品实现旅行自由一样，现在，普通人也能通过数字技术这一新工具，获得发现现象与规律的创造性能力。特别是科学自身的工具化，意味着普通人都可以深度参与科学探索和新世界的创造。由于个人利用新技术的成本降低，机会增多，因此每个人通过自由研究产生新发现的可能性也在相应提高。数字化不仅是学习工具，更是未来科学探究与发现的重要基础，在小学阶段推行科学教学的数字化，其深刻意义就在于此。
数字教育的关键不在于技术本身，而在于如何在数字世界中重构教育范式，扩展学习与发展的空间。通过发展数字教育，我们旨在提升教育质量，促进教育公平，进而实现人的真正价值。身处快速变化的世界，非常期待看到更多像赛·课堂这样优秀的实践范例，让教育拥有更强大的力量，让孩子们拥有更美好的未来。
上海科技馆馆长 倪闽景
2024年10月

赵伟新，上海市教师教育学院（上海市教育委员会教学研究室）教研员，上海市特级教师、正高级教师。1986年毕业于上海师范大学物理系。从事教学工作38年，其中，担任物理教师13年，物理教研员15年，自然教研员10年。2014年起，与教研团队共同推进上海小学科学教学数 字化转型，研发与应用赛·课堂数字 教学系统，形成了一支数字实践的科学教师队伍，创建了数字融合的科学 教学新样态。2022 年，赛·课堂被纳入上海市中小学数字教学系统（三个助手平台）。目前，基于赛·课堂，正在攻关体现上海教研特色、促进学校科学开展深度教研、助力提升校本教研品质的S-教研数字系统。

目录
第一章 数字化转型：历程与收获 / 1
第一节 因数而起 / 2
一、图说：从数字化实验到教学数字化 / 2
二、细议：转型各阶段的研究重点和教学样态 / 3
第二节 因数而变 / 7
一、图说：上海小学科学教学数字化课堂实践模式 / 7
二、细议：上海小学科学教学数字化课堂实践模式的教学价值 / 8
第三节 因数而智 / 12
一、图说：教学数字化的基本特征 / 12
二、细议：教学数字化基本特征的内涵 / 12
第二章 赛·课堂：意蕴与架构 / 17
第一节 因学而创 / 18
一、图说：从赛灵格到赛·课堂/ 18
二、细议：赛·课堂的建构理念与实践优势/ 19
第二节 因学而构 / 22
一、图说：赛·课堂外显部分组织架构/ 22
二、细议：外显部分组织架构的设计要义 / 23
第三节 因学而设 / 27
一、图说：赛·课堂的时间轴/ 27
二、细议：数字特征课堂教学进程的编辑 / 27
第四节 因学而择 / 32
一、图说：赛·课堂的时间轴赋值功能菜单/ 32
二、细议：为数据驱动的精彩课堂而埋点/ 33
第三章 赛·课堂：埋点与支架 / 39
第一节 因埋而巧 / 40
一、图说：组合式支架之学生设计支架 / 40
二、细议：学生设计支架的主要作用和埋点操作 / 40
第二节 因埋而活 / 52
一、图说：组合式支架之活动数据支架 / 52
二、细议：活动数据支架的主要作用和埋点操作 / 53
第三节 因埋而宜 / 64
一、图说：组合式支架之学生阅读支架 / 64
二、细议：学生阅读支架的主要作用和埋点操作 / 64
第四节 因埋而新 / 73
一、图说：组合式支架之过程评价支架 / 73
二、细议：过程评价支架的主要作用和埋点操作 / 74
第四章 教学数字化：变革与提升 / 83
第一节 因融而变 / 84
一、图说：赛·课堂引发教学终端的变化/ 84
二、细议：数字技术推动教学主体走向学生中心 / 85
第二节 因融而革 / 88
一、图说：赛·课堂赋能小学科学课堂教学设计 / 88
二、细议：数字化转型中的小学科学课堂教学设计 / 89
第三节 因融而跃 / 113
一、图说：上海市闸北田家炳小学科学教学数字化实施路径/ 113
二、细议：教学数字化赋能学校科学教育质量的提升 / 113
第五章 教学数字化：前景与展望 / 117
第一节 因创而腾 / 118
一、图说：DIS 赛·课堂中小学科学教育的两大助推 器 / 118
二、细议：赛·课堂进一步赋能科学教育的思考/ 119
第二节 因创而盈 / 121
一、图说：上海小学科学数字化课程资源开发路径 / 121
二、细议：数字化课程资源开发的意义价值与学科操作 / 122
第三节 因创而更 / 124
一、图说：核心素养导向、数字技术赋能下的小学科学教学数 字化未来课堂实践模式 / 124
二、细议：教学数字化对小学科学教学范式的影响 / 124
参考文献 / 127
附录 / 129
附录1 《实验教学的新实践上海市小学数字化实验应用案例100 例》简介 / 129
附录2 三个助手使用教程链接（小学科学）/ 129 附录 3 细化课时教学设计的案例 / 130
课例1 船的漂浮 / 130
课例2 声音的变化 / 139
课例 3 斜面 / 148
后记 / 159