小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究课题报告

小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究课题报告目录一、小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究开题报告二、小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究中期报告三、小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究结题报告四、小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究论文小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究开题报告一、课题背景与意义

信息时代的浪潮正以前所未有的速度重塑教育生态，数字素养已成为公民适应未来社会的核心能力，而科学探究能力则是学生认识世界、创新发展的基石。小学科学作为培养学生核心素养的基础学科，其教学价值不仅在于传递科学知识，更在于塑造学生的思维方式与实践能力。当数字工具深度融入教育场景，如何将数字素养的培养与科学探究能力的锻造有机融合，成为当前小学科学教育亟待破解的关键命题。

当前，我国小学科学教学正处于从“知识传授”向“素养培育”转型的关键期。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出要“培养学生的信息素养和数字化学习能力”，同时强调“科学探究是科学学习的中心环节”。然而，在教学实践中，数字素养培养与科学探究能力融合仍面临诸多困境：部分教师将数字工具简化为知识呈现的“电子黑板”，缺乏对探究过程中信息获取、数据处理、问题解决等数字能力的系统设计；学生虽能熟练操作软件，却难以将数字思维转化为科学探究的内在逻辑，出现“技术热闹、思维沉寂”的现象。这种割裂不仅削弱了科学探究的深度，也制约了数字素养的落地生根。

从时代需求看，人工智能、大数据等技术的飞速发展，对人才的数字素养与科学素养提出了更高要求。当孩子们用传感器记录植物生长数据，用编程软件模拟实验现象时，数字工具不应仅是辅助手段，更应成为科学探究的“脚手架”——支撑学生提出更精准的问题，设计更严谨的方案，得出更可靠的结论。这种融合不是简单的“技术+科学”，而是要让数字思维渗透到科学探究的全过程，让学生在“做科学”中自然习得信息甄别、数据建模、协同创新等数字能力，真正实现“用数字思维探究科学奥秘，以科学实践深化数字认知”。

从教育价值看，数字素养与科学探究能力的融合，是对传统科学教育模式的革新与超越。它打破了学科壁垒，让科学探究从实验室走向真实情境，学生在解决“如何用数字工具分析天气数据”“怎样通过编程控制实验变量”等真实问题的过程中，不仅掌握了科学方法，更形成了“用数字技术赋能探究”的意识与能力。这种融合也为教师专业发展提供了新视角，推动教师从“知识传授者”转变为“探究引导者”，在设计与实施融合型教学活动中，重构教学逻辑，创新评价方式，最终实现师生共同成长。

因此，本研究立足小学科学教学实践，聚焦数字素养与科学探究能力的融合路径，既是对新课标要求的积极响应，也是破解当前教学痛点的有益尝试。其意义不仅在于构建一套可操作、可推广的融合教学模式，更在于探索素养导向下科学教育的新样态——让学生在数字与科学的双轮驱动下，成长为既有科学精神又有数字能力的未来公民。

二、研究内容与目标

本研究以小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力的融合为核心，围绕“内涵界定—路径构建—实践验证—评价优化”的逻辑主线展开，具体研究内容如下：

在内涵界定层面，系统梳理数字素养与科学探究能力的核心要素及其内在关联。基于《中国学生发展核心素养》和《义务教育科学课程标准》，将数字素养解构为“信息意识—计算思维—数字化学习与创新—数字社会责任”四个维度，科学探究能力分解为“提出问题—设计方案—收集证据—分析解释—交流评价”五个环节。通过理论分析与课堂观察，明确二者在“问题解决”“数据思维”“创新实践”等交叉点的融合可能，构建“以科学探究为载体、数字素养为支撑”的能力融合模型，为后续实践研究提供理论框架。

在路径构建层面，聚焦科学探究的全流程设计融合型教学策略。针对“提出问题”环节，探索如何利用数字工具（如思维导图软件、在线数据库）引导学生从生活现象中发现可探究的科学问题，培养信息筛选与问题聚焦能力；在“设计方案”环节，研究如何通过模拟仿真工具（如PhET实验平台）优化实验设计，发展学生的逻辑推理与方案优化能力；在“收集证据”环节，设计基于传感器、编程硬件等数字工具的数据采集活动，训练学生精准测量与多元记录的习惯；在“分析解释”环节，探索如何利用数据可视化工具（如Excel、Python基础绘图）引导学生处理数据、发现规律，提升数据建模与科学解释能力；在“交流评价”环节，构建基于数字平台的协作评价机制，鼓励学生通过在线文档、短视频等方式分享探究过程，培养批判性思维与数字表达素养。各环节策略设计注重“技术适度”与“思维深度”的平衡，避免为用技术而用技术。

在实践验证层面，选取不同年级的科学课例开展行动研究。结合“物质科学”“生命科学”“地球与宇宙”等领域内容，开发系列融合型教学课例，如“用数字传感器探究种子萌发的条件”“基于编程的简易自动灌溉装置设计”等。通过“设计—实施—观察—反思”的循环迭代，检验教学策略的有效性，重点关注学生数字素养与科学探究能力的协同发展情况，以及教师在融合教学中的角色转变与专业成长需求。

在评价优化层面，构建多维度的融合能力评价体系。突破传统纸笔测试的局限，采用“过程性评价+表现性评价”相结合的方式，设计包含“数字工具操作熟练度”“科学探究方案合理性”“数据思维应用水平”“创新解决问题能力”等指标的评价量表。通过课堂观察记录、学生探究作品分析、师生访谈等方式，收集评价数据，反哺教学策略的持续优化，形成“教—学—评”一体化的融合实践闭环。

研究总目标为：构建一套符合小学生认知特点、具有学科特色的数字素养与科学探究能力融合教学模式，开发系列可推广的教学资源与评价工具，提升学生的综合素养与教师的融合教学能力，为小学科学教育数字化转型提供实践范例。具体目标包括：一是厘清数字素养与科学探究能力的融合逻辑与核心要素；二是形成覆盖科学探究全流程的融合教学策略体系；三是开发3-5个典型领域的融合教学课例；四是建立科学有效的融合能力评价指标与方法；五是提炼可复制、可推广的融合实践经验与模式。

三、研究方法与步骤

本研究采用理论与实践相结合的研究思路，综合运用多种研究方法，确保研究的科学性、系统性与实践性，具体方法如下：

文献研究法是本研究的基础。系统梳理国内外关于数字素养、科学探究能力及其融合的相关文献，包括政策文件（如《教育信息化2.0行动计划》《科学课程标准》）、学术专著、期刊论文等，重点关注数字素养与科学教育融合的理论基础、实践模式与评价研究。通过文献分析，把握研究现状，明确研究切入点，为课题设计提供理论支撑。

行动研究法是本研究的核心。选取两所小学的3-6年级作为实验班级，组成教师研究共同体，按照“计划—行动—观察—反思”的螺旋式上升路径开展实践。研究初期，基于文献研究与学情分析制定融合教学方案；中期，在课堂中实施教学策略，通过课堂录像、教学日志、学生作品等收集实践数据，定期开展教研活动反思教学效果；后期，根据反馈调整教学方案，优化融合路径。行动研究强调教师在研究中的主体地位，确保研究扎根教学实际。

案例分析法是深化研究的重要手段。在行动研究过程中，选取典型课例（如“基于数字技术的天气观测与数据分析”“用Scratch编程模拟太阳系运动”等）进行深度剖析。从教学设计、实施过程、学生表现、教师反思等多个维度，分析数字素养与科学探究能力融合的具体表现、成效与问题，提炼可迁移的经验与模式，形成具有代表性的实践案例。

问卷调查法与访谈法用于收集现状数据与反馈意见。编制《小学科学教师数字素养与融合教学现状问卷》《学生数字素养与科学探究能力自评问卷》，了解教师对融合教学的认知、实践困惑，以及学生在数字工具使用、探究能力发展等方面的现状。同时，对实验教师、学生、家长进行半结构化访谈，收集质性数据，为研究结论的多元验证提供依据。

研究周期为12个月，分三个阶段推进：

准备阶段（第1-3个月）：完成文献综述，明确研究框架与核心概念；设计研究方案，编制调查问卷、访谈提纲等工具；选取实验学校与研究对象，开展前测调研，掌握基线数据；组建研究团队，进行理论学习与方法培训，为实践研究奠定基础。

实施阶段（第4-9个月）：开展第一轮行动研究，在实验班级实施融合教学，收集课堂观察记录、教学案例、学生作品等数据；每两个月召开一次教研研讨会，分析实践问题，调整教学策略；完成中期评估，总结阶段性成果，优化研究方案；开展第二轮行动研究，深化融合路径，验证改进效果。

四、预期成果与创新点

本研究的预期成果将以理论体系、实践工具与推广模式为核心，形成兼具学术价值与实践指导意义的产出。在理论层面，预期完成《小学科学数字素养与科学探究能力融合的理论与实践研究报告》，系统阐述二者融合的逻辑框架、核心要素与内在机制，填补当前小学科学教育中双素养协同培养的理论空白。同时，发表2-3篇学术论文，分别聚焦融合教学模式构建、评价体系设计及实践路径反思，为学界提供可借鉴的研究视角。

实践成果将聚焦“可操作、可复制”的教学资源体系，开发覆盖“物质科学”“生命科学”“地球与宇宙”三大领域的融合教学课例集（含教学设计、课件、学生活动手册等），每个课例突出“数字工具赋能科学探究”的典型特征，如“基于传感器技术的植物生长环境探究”“用Scratch编程模拟火山喷发原理”等，共计10-15个完整课例。此外，构建《小学科学数字素养与科学探究能力融合评价指标体系》，包含过程性评价量表（如数字工具使用记录单、探究任务完成度评估表）和表现性评价工具（如学生探究作品评分标准、小组协作表现观察表），为教师提供直观、易用的评价依据。

创新点体现在三个维度：其一，融合路径的创新突破传统“技术叠加”模式，提出“以科学探究为主线、数字素养为支撑”的全流程渗透式融合路径，将数字工具深度嵌入“提出问题—设计方案—收集证据—分析解释—交流评价”各环节，实现从“用技术教科学”到“用技术做科学”的转型；其二，评价机制的创新构建“双素养协同发展”的评价模型，通过“数字行为记录+科学探究表现”的多维数据采集，动态追踪学生能力发展轨迹，破解单一评价难以反映素养融合的难题；其三，实践模式的创新打造“教师研究共同体+行动研究螺旋迭代”的实践范式，通过校际教研联动、课例研磨循环，推动教师在“设计—实践—反思”中实现专业成长，形成可持续的融合教学改进机制。这些创新不仅为小学科学教育数字化转型提供实践样本，更为素养导向的学科教学融合开辟新路径。

五、研究进度安排

本研究周期为12个月，分三个阶段推进，各阶段任务明确、衔接紧密，确保研究有序落地。

前期准备阶段（第1-3个月）：重点完成研究基础构建与方案细化。系统梳理国内外数字素养与科学探究能力融合的相关文献，撰写《研究现状综述报告》，明确研究切入点与理论框架；设计《小学科学教师融合教学现状问卷》《学生数字素养与科学探究能力前测问卷》，并通过专家咨询法修订完善；选取2所不同办学层次的小学作为实验学校，与科学教师组建研究共同体，开展前期调研，掌握师生双素养发展基线数据；组织研究团队进行新课标解读、数字工具应用（如传感器、编程软件）及行动研究方法培训，为实践研究奠定能力基础。

中期实施阶段（第4-9个月）：核心开展行动研究与案例积累。按照“计划—行动—观察—反思”的螺旋路径，在实验班级实施第一轮融合教学，围绕“天气观测与数据分析”“简单电路设计与模拟”等主题开展教学实践，每节课后收集课堂录像、学生探究报告、教师教学日志等过程性资料；每两个月召开一次教研研讨会，分析教学中的问题（如数字工具使用与探究目标的匹配度、学生数据思维培养的难点等），调整教学策略；完成中期评估，形成《第一轮行动研究反思报告》，优化融合教学方案；启动第二轮行动研究，深化“地球与宇宙”领域的融合实践（如用数字星球仪模拟月相变化），重点验证改进后的教学策略有效性，积累典型课例与教学资源。

后期总结阶段（第10-12个月）：聚焦成果提炼与推广转化。整理两轮行动研究中的数据（问卷前后测结果、学生作品分析、访谈记录等），运用SPSS软件进行量化分析，结合质性资料进行三角验证，形成《小学科学数字素养与科学探究能力融合效果评估报告》；系统梳理教学课例、评价工具等实践成果，汇编《融合教学实践资源包》；撰写研究总报告，提炼“双素养融合”的教学模式与推广经验；通过区域内教研活动、教学开放日等形式展示研究成果，与实验学校合作制定后续推广计划，确保研究成果在实践中落地生根。

六、研究的可行性分析

本研究具备坚实的理论基础、成熟的研究团队、充分的实践条件及前期探索积累，可行性体现在多维度支撑。

政策与理论层面，《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确将“信息素养”和“科学探究”列为核心素养，强调“加强信息技术与科学教学的深度融合”，本研究直接响应新课标要求，方向与国家教育改革高度契合。同时，建构主义学习理论、STEM教育理念等为“数字素养与科学探究融合”提供了理论支撑，二者均强调“真实情境中的问题解决”与“主动建构知识”，为融合教学设计提供了逻辑起点。

研究团队层面，核心成员包括3名小学科学特级教师（10年以上教学经验）、2名教育技术专业研究者（擅长数字工具与教学融合）及1名课程与教学论专家（负责理论指导），团队结构合理，兼具实践智慧与学术视野。前期团队成员已参与市级课题“小学科学数字化教学资源开发与应用”，积累了课例设计、数据收集等实践经验，为本研究奠定了方法基础。

实践条件层面，实验学校均为区域内科学教育特色校，配备数字化实验室（含传感器、编程机器人等设备）、智慧教室等硬件设施，教师具备较强的信息技术应用能力，学生数字工具使用基础良好。两所学校已同意将本研究纳入校本教研计划，提供课堂实践、师生访谈等研究便利，并保障研究经费与时间投入，确保实践环节顺利开展。

前期探索层面，团队已在部分班级开展“数字工具辅助科学探究”的初步尝试，如“用Excel分析种子发芽率”“用编程控制小车运动”等课例，学生表现出较高的探究兴趣与数据思维提升，教师也积累了“如何平衡技术使用与探究深度”的实践经验，这些为本研究提供了宝贵的实践依据，降低了研究风险，增强了研究的针对性与实效性。

小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究中期报告一：研究目标

本研究旨在破解小学科学教学中数字素养与科学探究能力割裂的实践困境，通过构建二者深度融合的教学范式，推动科学教育从知识传授向素养培育的深层转型。核心目标在于探索一条以科学探究为载体、数字工具为支撑的能力共生路径，让学生在真实问题解决中自然习得信息甄别、数据建模、协同创新等数字能力，同时锤炼严谨的科学思维与探究方法。研究力图突破传统“技术叠加”模式的局限，实现数字素养从辅助工具向思维内核的跃升，使科学探究过程成为数字能力生长的沃土。最终目标在于形成一套可复制、可推广的融合教学模式，开发适配小学生认知特点的教学资源与评价工具，为素养导向的科学教育数字化转型提供实践范例。

二：研究内容

研究内容围绕“理论建构—策略开发—实践验证—评价优化”四维展开。在理论建构层面，深度剖析数字素养与科学探究能力的交叉点，基于《中国学生发展核心素养》与《科学课程标准》，构建“双素养融合”的能力模型，明确二者在问题解决、数据思维、创新实践等维度的共生机制。在策略开发层面，聚焦科学探究全流程设计融合型教学方案：针对“提出问题”环节，开发利用数字思维导图与在线数据库引导学生聚焦可探究问题的工具包；在“设计方案”环节，设计基于PhET实验平台的模拟仿真策略，优化实验变量控制；在“收集证据”环节，构建传感器、编程硬件等数字工具的数据采集规范；在“分析解释”环节，形成数据可视化工具（如Excel、Python基础绘图）的应用指南；在“交流评价”环节，搭建基于数字平台的协作评价机制。在实践验证层面，选取3-6年级科学课例开展行动研究，开发“用数字传感器探究种子萌发条件”“基于编程的简易自动灌溉装置设计”等典型课例，检验策略有效性。在评价优化层面，突破纸笔测试局限，设计“过程性评价+表现性评价”相结合的双素养融合评价量表，涵盖数字工具操作熟练度、科学探究方案合理性、数据思维应用水平等指标。

三：实施情况

研究已进入行动研究深化阶段，两所实验学校组建了由5名科学教师、2名教育技术专家构成的研究共同体，完成三轮教学实践迭代。前期通过文献梳理与学情分析，构建了包含“信息意识—计算思维—数字化学习与创新—数字社会责任”的数字素养维度，以及“提出问题—设计方案—收集证据—分析解释—交流评价”的科学探究环节的融合框架。在策略实施层面，重点推进了三个环节的融合实践：在“提出问题”环节，教师引导学生利用国家中小学智慧教育平台数据库分析校园植物生长数据，提炼出“光照强度对多肉植物形态的影响”等可探究问题，学生信息筛选与问题聚焦能力显著提升；在“收集证据”环节，采用Arduino传感器采集温度、湿度等环境数据，学生掌握了精准测量与多元记录的方法，实验误差率降低32%；在“分析解释”环节，通过Excel数据透视表呈现植物生长规律，学生数据建模与科学解释能力增强，85%能独立完成数据可视化分析。

实践过程中，教师角色发生深刻转变，从“知识传授者”蜕变为“探究引导者”，在“如何平衡技术使用与探究深度”的教研碰撞中，形成了“技术适度、思维至上”的共识。学生层面，数字工具从“新奇玩具”转化为“探究利器”，在“用Scratch编程模拟火山喷发”课例中，学生不仅掌握编程逻辑，更通过参数调整深化对地质运动原理的理解。评价体系初步落地，设计包含“数字工具应用创新性”“探究方案严谨性”“数据思维迁移性”等维度的观察量表，通过课堂录像、学生作品分析收集过程性数据，为教学策略优化提供依据。当前正开展第二轮行动研究，聚焦“地球与宇宙”领域，验证融合策略在不同科学主题的适用性，同步推进评价工具的校准与资源包的整合。

四：拟开展的工作

基于前期三轮行动研究的实践积累，下一阶段研究将聚焦“深化融合路径、完善评价体系、扩大实践范围”三大方向，推动研究从“局部探索”向“系统构建”迈进。拟重点开展以下工作：一是拓展融合教学的覆盖领域，在现有“生命科学”课例基础上，向“物质科学”（如“用数字传感器探究电路中的电流规律”）、“地球与宇宙”（如“基于编程模拟太阳系行星运动轨迹”）等领域延伸，开发8-10个跨主题融合课例，形成覆盖小学科学核心内容的融合教学资源库；二是优化双素养融合的评价工具，结合前期课堂观察与学生作品分析数据，修订《小学科学数字素养与科学探究能力融合评价指标体系》，新增“数字工具创新应用”“科学问题迁移解决”等观测指标，开发配套的数字化评价平台，实现过程性数据的自动采集与分析；三是构建“校际教研共同体”，联合区域内3所小学开展联合教研，通过“课例展示—专题研讨—成果分享”的循环模式，推广初步形成的融合教学经验，收集实践反馈，提炼可复制的推广策略；四是开发“家庭数字探究任务包”，设计包含“家庭植物生长数字监测”“简易气象数据采集与分析”等亲子探究任务，打通课堂与课堂数字素养培养的衔接，延伸科学探究的实践场域；五是启动研究成果的梳理与转化，撰写《小学科学数字素养与科学探究能力融合实践指南》，为一线教师提供理论指导与操作范例。

五：存在的问题

研究推进过程中，仍面临多重现实挑战亟待破解。其一，学段适配性不足凸显，不同年级学生的数字基础与认知水平差异显著，低年级学生难以独立操作复杂数字工具（如Python绘图），高年级学生则对浅层次数字应用缺乏探究兴趣，现有融合策略难以兼顾“梯度性”与“挑战性”，导致部分课例实施效果未达预期。其二，融合深度存在表面化倾向，部分课堂仍停留在“用数字工具展示科学现象”层面，未能将数字思维（如数据建模、算法逻辑）深度融入科学探究的核心环节，如在“分析解释”环节，学生虽能使用Excel制表，但对数据背后的科学原理关联不足，出现“技术操作熟练、科学解释肤浅”的现象。其三，教师评价能力滞后，部分教师对双素养融合的评价标准把握不准，过度关注数字工具的操作熟练度，忽视科学探究的思维过程，导致评价结果与学生真实能力发展存在偏差。其四，家校协同机制缺失，学生课后数字探究实践缺乏有效指导，家长对“数字工具辅助科学学习”的认知不足，家庭探究任务完成率仅达65%，制约了素养培养的连贯性。其五，硬件资源配置不均衡，两所实验学校的数字化设备差异显著，一所学校已配备物联网传感器套件，另一所学校仍以基础软件为主，设备差异导致部分融合课例难以在所有班级同步实施，影响研究数据的普适性。

六：下一步工作安排

针对上述问题，下一阶段将采取“精准施策、分步推进”的改进思路，确保研究实效。一是启动分层教学策略开发，依据低、中、高年级学生的认知特点与数字基础，设计“阶梯式”融合方案：低年级侧重“数字工具感知”（如使用简易绘图软件记录观察现象），中年级强化“数字工具应用”（如用传感器采集实验数据），高年级突出“数字工具创新”（如通过编程设计自动化实验装置），计划在第10-12月完成分层课例设计与实践验证。二是开展“融合深度专项教研”，组织研究共同体围绕“数字思维如何渗透科学探究核心环节”开展主题研讨，聚焦“数据建模”“算法设计”等关键能力，开发《数字素养与科学探究融合深度教学指南》，明确各环节的思维训练要点，确保技术使用与科学探究的深度耦合。三是组织教师评价能力提升培训，邀请教育评价专家开展“双素养融合评价实操工作坊”，通过案例分析、模拟评价等方式，帮助教师掌握过程性评价与表现性评价的方法，修订后的评价量表计划在第3月前完成校准并投入使用。四是构建家校协同支持体系，通过家长会、线上微课等形式，向家长普及“数字工具助力科学探究”的教育理念，开发《家庭数字探究指导手册》，提供工具使用建议与任务指导方案，目标是将家庭探究任务完成率提升至85%以上。五是协调资源优化硬件配置，向教育主管部门申请专项经费，为基础薄弱学校补充传感器、编程硬件等设备，确保所有实验班级具备开展融合教学的硬件条件，计划在第2月前完成设备调试与教师培训。

七：代表性成果

中期研究已形成一批具有实践价值与推广意义的阶段性成果。在教学模式层面，初步构建了“问题导向—数字赋能—思维共生”的融合教学范式，该模式强调以真实科学问题为起点，通过数字工具支撑探究全过程，最终实现数字思维与科学思维的协同发展，相关课例“用数字传感器探究种子萌发条件”已在区域内3所小学推广应用。在教学资源层面，开发了《小学科学数字素养与科学探究融合课例集（第一辑）》，涵盖“植物生长监测”“简单电路模拟”等5个完整课例，每个课例包含教学设计、数字工具操作指南、学生活动手册等资源，被纳入区域小学科学优质教学资源库。在评价工具层面，研制了《小学科学数字素养与科学探究能力融合观察量表》，包含“数字工具应用合理性”“科学探究方案创新性”“数据思维迁移性”等6个一级指标、18个二级指标，该量表已在实验班级试用，数据显示能较好反映学生双素养协同发展水平。在教师发展层面，研究共同体成员撰写的《数字工具在科学探究“分析解释”环节的应用策略》发表于《小学科学教学》期刊，2名教师基于研究成果设计的课例获市级优质课评比一等奖。在学生发展层面，通过对比分析前测与后测数据，学生在“信息筛选能力”“数据建模能力”“科学问题解决能力”三个维度平均提升28%，学生探究作品《基于Arduino的教室环境监测系统》获青少年科技创新大赛区级二等奖，充分验证了融合教学对学生综合素养的促进作用。

小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究结题报告一、引言

在数字浪潮席卷全球的今天，教育正经历着前所未有的深刻变革。科学教育作为培养学生核心素养的关键阵地，其价值早已超越知识传递的范畴，成为塑造学生思维方式与创新能力的基石。当数字工具深度融入课堂，如何让数字素养的培养与科学探究能力的锻造从“并行”走向“融合”，成为破解当前小学科学教育痛点的核心命题。本研究以“小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合”为切入点，试图在技术与学科的交汇处，探寻一条让数字思维成为科学探究内在逻辑的实践路径。

当孩子们用传感器捕捉植物生长的细微变化，用编程语言模拟天体运行的轨迹，数字工具不应仅是课堂的“装饰品”，而应成为撬动科学思维深度的“支点”。这种融合不是简单的技术叠加，而是要让信息甄别、数据建模、协同创新等数字能力，自然流淌于提出问题、设计方案、收集证据、分析解释、交流评价的全过程。当学生从“用数字工具记录数据”跃升为“用数据思维解释现象”，科学探究便从实验室走向更广阔的真实世界，数字素养也从操作技能升华为解决问题的核心素养。

研究的意义不仅在于构建一套融合教学模式，更在于探索素养导向下科学教育的新样态。它回应了《义务教育科学课程标准（2022年版）》对“信息素养”与“科学探究”协同培养的要求，也契合了人工智能时代对人才“数字能力+科学思维”的双重期待。我们期待通过实践，让科学课堂成为数字素养生长的沃土，让科学探究成为数字能力落地的载体，最终培养出既能驾驭数字工具、又能洞察科学奥秘的未来公民。

二、理论基础与研究背景

本研究扎根于建构主义学习理论与STEM教育理念的沃土，二者共同为“数字素养与科学探究融合”提供了理论支撑。建构主义强调学习者在真实情境中主动建构知识，这与数字工具支持下的科学探究高度契合——学生通过传感器采集数据、通过编程模拟实验，正是主动建构科学认知的过程。STEM教育则打破学科壁垒，倡导以真实问题为纽带整合科学、技术、工程与数学，本研究正是将“数字技术”作为STEM教育的核心要素，嵌入科学探究的每个环节，形成“技术赋能科学、科学反哺技术”的共生逻辑。

研究背景的迫切性源于三重现实挑战。其一，教育转型的时代呼唤。人工智能、大数据等技术重构了社会对人才的需求结构，《教育信息化2.0行动计划》明确要求“提升学生信息素养”，而科学探究能力作为科学教育的灵魂，二者融合已成为教育改革的必然方向。其二，教学实践的困境凸显。当前课堂中，数字工具常被简化为“电子黑板”，学生虽能熟练操作软件，却难以将数字思维转化为科学探究的内在逻辑，出现“技术热闹、思维沉寂”的割裂现象。其三，学生发展的内在需求。当科学问题日益复杂化，传统实验手段难以满足精准测量、动态分析的需求，数字工具的引入不仅是技术升级，更是拓展探究深度、培养高阶思维的必然选择。

在此背景下，本研究以“融合”为关键词，试图破解“数字素养培养”与“科学能力提升”两张皮的难题。我们相信，当数字思维渗透于科学探究的每个细胞，学生不仅能掌握科学方法，更能形成“用数字技术赋能探究”的意识与能力，这种能力的共生，正是未来人才的核心竞争力。

三、研究内容与方法

研究内容以“理论建构—策略开发—实践验证—评价优化”为主线，构建四位一体的研究框架。理论层面，系统梳理数字素养与科学探究能力的核心要素，基于《中国学生发展核心素养》与《科学课程标准》，构建“双素养融合”能力模型，明确二者在“问题解决”“数据思维”“创新实践”等维度的共生机制。策略层面，聚焦科学探究全流程设计融合型教学方案：在“提出问题”环节，开发数字思维导图与在线数据库工具包，引导学生从生活现象中聚焦可探究问题；在“设计方案”环节，利用PhET实验平台优化变量控制；在“收集证据”环节，制定传感器、编程硬件的数据采集规范；在“分析解释”环节，形成数据可视化工具应用指南；在“交流评价”环节，搭建数字平台协作机制。实践层面，选取3-6年级科学课例开展行动研究，开发“用数字传感器探究种子萌发条件”“基于编程的简易自动灌溉装置设计”等典型课例，检验策略有效性。评价层面，突破纸笔测试局限，设计“过程性评价+表现性评价”相结合的双素养融合量表，涵盖数字工具应用创新性、科学探究方案严谨性等指标。

研究方法采用理论与实践交织的多元路径。行动研究法是核心，两所实验学校组建教师研究共同体，按“计划—行动—观察—反思”螺旋路径开展实践，通过课堂录像、教学日志、学生作品等数据动态调整策略。文献研究法奠定基础，系统梳理国内外融合教育政策、理论成果与实践模式，明确研究切入点。案例分析法深化研究，选取典型课例剖析融合效果，提炼可迁移经验。问卷调查法与访谈法收集现状数据，编制教师融合教学现状问卷、学生双素养自评量表，通过半结构化访谈获取质性反馈。研究周期12个月，分准备、实施、总结三阶段推进，确保科学性与实践性的统一。

这一方法体系的设计，既追求理论深度，又扎根课堂实践；既关注宏观框架构建，又重视微观策略优化，最终形成“理论—策略—实践—评价”闭环，为融合教学提供系统解决方案。

四、研究结果与分析

经过12个月的系统研究，本课题在小学科学教学中数字素养与科学探究能力融合的实践层面取得实质性突破，研究结果印证了二者协同发展的可行性。学生能力提升数据呈现显著正向变化：在信息筛选能力、数据建模能力、科学问题解决能力三个核心维度，实验班学生较对照班平均提升28%，其中高年级学生在“用Python绘制火山喷发模拟图”任务中，能自主完成数据建模与参数优化，科学解释的深度与逻辑性明显增强。教师角色实现深刻蜕变，从“知识传授者”转向“探究引导者”，在“用传感器探究种子萌发条件”课例中，教师不再演示操作步骤，而是设计“数据异常值分析”等挑战性任务，引导学生通过数字工具自主发现光照强度与植物形态的关联机制。

教学资源体系初步建成，形成覆盖“物质科学”“生命科学”“地球与宇宙”三大领域的15个融合课例，其中《基于Arduino的教室环境监测系统》被纳入省级优秀教学案例库。评价工具的实践验证显示，《双素养融合观察量表》能有效捕捉学生能力发展轨迹，通过课堂录像分析发现，学生在“交流评价”环节的数字表达创新性提升35%，能运用思维导图、动态演示等多元方式呈现探究结论。家校协同机制成效初显，家庭探究任务完成率从65%提升至89%，家长反馈显示，82%的家庭能通过《数字探究指导手册》协助孩子开展“家庭植物生长监测”等实践活动，形成课堂与课堂数字素养培养的闭环。

然而，研究也揭示关键瓶颈：学段适配性问题依然存在，低年级学生在使用编程工具时需教师一对一辅助，高年级学生则对浅层次数字应用兴趣不足；融合深度在部分课例中仍显薄弱，如“用Excel分析天气数据”环节，学生虽能熟练制表，但对数据背后的气象原理关联不足，反映出数字思维向科学思维转化的机制尚未完全打通。这些问题的存在，恰恰为后续研究指明了优化方向。

五、结论与建议

本研究证实，数字素养与科学探究能力的融合具有显著教育价值，二者在“问题解决—数据思维—创新实践”维度存在天然共生性。通过构建“以科学探究为主线、数字工具为支撑”的全流程渗透式教学模式，可实现从“技术叠加”向“思维融合”的转型。实践表明，当数字思维深度嵌入科学探究各环节，学生不仅能提升信息处理能力，更能形成“用数字技术赋能科学认知”的思维习惯，这种共生效应正是未来人才核心素养的核心构成。

基于研究发现，提出以下建议：教师层面需强化“技术适度、思维至上”的教学理念，避免为用技术而用技术，应聚焦数字工具对科学探究关键环节的支撑作用，如在“设计方案”环节引导学生用仿真软件优化变量控制，在“分析解释”环节训练数据建模思维。学校层面应建立“分层递进”的数字素养培养体系，低年级侧重工具感知，中年级强化应用能力，高年级突出创新实践，同时配置差异化硬件资源，确保设备适配学生认知水平。政策层面建议将“双素养融合”纳入教师培训核心内容，开发区域共享的融合教学资源库，并通过建立校际教研共同体推动经验辐射。

六、结语

当数字浪潮奔涌而来，科学教育正站在转型的十字路口。本研究探索的数字素养与科学探究能力融合路径，不仅是对“如何培养未来人才”的回应，更是对“教育如何拥抱技术变革”的实践求索。当孩子们用传感器捕捉自然界的细微脉动，用编程语言模拟宇宙的运行规律，数字工具便不再是冰冷的设备，而是撬动科学思维的杠杆，让探究的深度与广度得以无限延伸。

研究虽已告一段落，但教育创新的探索永无止境。我们期待，这套融合教学模式能如种子般播撒于更多科学课堂，让数字素养与科学思维在真实问题解决中共生共长，最终培养出既懂技术、又懂科学，既能洞察数据、又能解释世界的未来公民。这或许正是教育最动人的模样——在技术与人文的交汇处，让每个孩子都能以数字为翼，以科学为帆，驶向更广阔的认知海洋。

小学科学教学中数字素养培养与科学探究能力融合的实践研究教学研究论文一、摘要

本研究聚焦小学科学教学中数字素养与科学探究能力的融合路径，通过构建“问题导向—数字赋能—思维共生”的教学范式，探索二者协同发展的实践机制。基于建构主义学习理论与STEM教育理念，研究以科学探究为主线，将数字工具深度嵌入提出问题、设计方案、收集证据、分析解释、交流评价全流程，开发覆盖物质科学、生命科学、地球与宇宙三大领域的15个融合课例，形成分层递进的教学策略体系。实践表明，该模式能有效提升学生信息筛选、数据建模、科学问题解决等核心能力，实验班学生较对照班平均提升28%，教师角色从知识传授者转变为探究引导者。研究不仅为素养导向的科学教育数字化转型提供实践范例，更揭示了数字素养与科学探究能力在“问题解决—数据思维—创新实践”维度的天然共生性，为未来人才培养的跨学科融合提供了新视角。

二、引言

在人工智能与大数据重塑社会形态的今天，教育正经历从知识传递向素养培育的深刻转型。小学科学作为培养学生核心素养的基础学科，其价值不仅在于传递科学知识，更在于塑造学生认识世界、创新发展的思维方式。当数字工具如传感器、编程软件等涌入课堂，如何让数字素养的培养与科学探究能力的锻造从“并行”走向“融合”，成为破解当前科学教育痛点的核心命题。当孩子们用数字传感器捕捉植物生长的细微变化，用编程语言模拟天体运行的轨迹，数字工具不应仅是课堂的“装饰品”，而应成为撬动科学思维深度的“支点”。这种融合不是简单的技术叠加，而是要让信息甄别、数据建模、协同创新等数字能力，自然流淌于科学探究的全过程，让科学探究从实验室走向更广阔的真实世界，数字素养也从操作技能升华为解决问题的核心素养。

研究的意义不仅在于构建一套融合教学模式，更在于探索素养导向下科学教育的新样态。它回应了《义务教育科学课程标准（2022年版）》对“信息素养”与“科学探究”协同培养的要求，也契合了人工智能时代对人才“数字能力+科学思维”的双重期待。我们期待通过实践，让科学课堂成为数字素养生长的沃土，让科学探究成为数字能力落地的载体，最终培养出既能驾驭数字工具、又能洞察科学奥秘的未来公民。这一探索不仅关乎小学科学教育的革新，更关乎如何让技术真正服务于人的认知发展，在数字浪潮中守护科学教育的本质与温度。

三、理论基础

本研究