一、課程設(shè)計(jì)理念：技術(shù)賦能科學(xué)探究的跨學(xué)科融合演講人課程設(shè)計(jì)理念：技術(shù)賦能科學(xué)探究的跨學(xué)科融合01教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：主題化、項(xiàng)目式的分層實(shí)施02教學(xué)目標(biāo)體系：三維目標(biāo)的階梯式建構(gòu)03評(píng)價(jià)與反思：多元評(píng)價(jià)促進(jìn)教學(xué)迭代04目錄2025小學(xué)技術(shù)課創(chuàng)意編程之科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M課件作為深耕小學(xué)信息技術(shù)教育十余年的一線教師，我始終堅(jiān)信：技術(shù)課的核心不是教會(huì)學(xué)生操作軟件，而是培養(yǎng)他們用數(shù)字工具解決真實(shí)問題的能力。2025年，隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》的深入實(shí)施，“創(chuàng)意編程”與“科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M”的融合教學(xué)已成為技術(shù)課改革的重要方向。這一課程不僅能讓學(xué)生在編程實(shí)踐中理解科學(xué)原理，更能通過數(shù)字建模培養(yǎng)跨學(xué)科思維與創(chuàng)新能力。接下來，我將從課程設(shè)計(jì)理念、教學(xué)目標(biāo)體系、內(nèi)容實(shí)施路徑、評(píng)價(jià)反思機(jī)制四個(gè)維度，系統(tǒng)闡述這一課件的構(gòu)建邏輯與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。01課程設(shè)計(jì)理念：技術(shù)賦能科學(xué)探究的跨學(xué)科融合1政策依據(jù)與時(shí)代需求《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出“信息科技與其他學(xué)科的融合”要求，強(qiáng)調(diào)通過“用數(shù)字工具解決真實(shí)問題”培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)探究能力。2023年教育部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》進(jìn)一步指出，要“推動(dòng)數(shù)字技術(shù)與科學(xué)教育深度融合”。在此背景下，“創(chuàng)意編程+科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M”的課程模式應(yīng)運(yùn)而生——它既是落實(shí)新課標(biāo)要求的具體實(shí)踐，也是應(yīng)對(duì)“雙減”背景下提升學(xué)生核心素養(yǎng)的有效路徑。2認(rèn)知規(guī)律與學(xué)習(xí)痛點(diǎn)小學(xué)階段學(xué)生的思維特點(diǎn)是“具體形象思維向抽象邏輯思維過渡”，科學(xué)課中的許多實(shí)驗(yàn)（如分子運(yùn)動(dòng)、電路電流）因微觀性、危險(xiǎn)性或時(shí)間跨度大，難以在課堂上直接操作。例如，六年級(jí)科學(xué)課中的“酸堿中和反應(yīng)”，學(xué)生能觀察到顏色變化，卻難以理解H?與OH?結(jié)合的微觀過程；五年級(jí)“月相變化”實(shí)驗(yàn)，需要連續(xù)觀察一個(gè)月，實(shí)際教學(xué)中常以圖片講解代替。而編程模擬恰好能將抽象概念可視化、復(fù)雜過程動(dòng)態(tài)化、長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)即時(shí)化，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的局限性。3技術(shù)工具的適切性選擇考慮到小學(xué)生的認(rèn)知水平，我們選擇Scratch作為主要編程工具。其圖形化積木編程降低了代碼門檻，角色、背景、變量、事件等模塊能直觀呈現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象的因果關(guān)系。例如，用“變量”模擬溫度數(shù)值變化，用“重復(fù)執(zhí)行”實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分裂的動(dòng)態(tài)過程，用“廣播消息”觸發(fā)實(shí)驗(yàn)條件（如“加熱”“添加催化劑”）。實(shí)踐中我發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生用鼠標(biāo)拖動(dòng)積木塊搭建出“模擬火山噴發(fā)”的程序時(shí)，他們對(duì)“巖漿壓力積累-地殼破裂-噴發(fā)”的理解比背誦教材更深刻。02教學(xué)目標(biāo)體系：三維目標(biāo)的階梯式建構(gòu)1知識(shí)目標(biāo)：理解科學(xué)原理與編程邏輯的對(duì)應(yīng)關(guān)系能識(shí)別科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵變量（如“擺的等時(shí)性”實(shí)驗(yàn)中的擺長(zhǎng)、擺錘重量），并轉(zhuǎn)化為編程中的“變量”模塊；掌握“條件判斷”（if...then）、“循環(huán)結(jié)構(gòu)”（重復(fù)執(zhí)行）等編程邏輯與科學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟（如“控制變量法”“多次測(cè)量取平均”）的對(duì)應(yīng)關(guān)系；理解數(shù)字模型與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的異同（如“模擬水的三態(tài)變化”需簡(jiǎn)化分子間作用力，但保留溫度與狀態(tài)的因果關(guān)系）。3212能力目標(biāo)：培養(yǎng)計(jì)算思維與科學(xué)探究能力的協(xié)同發(fā)展計(jì)算思維層面：能運(yùn)用“分解”（將實(shí)驗(yàn)過程拆解為“參數(shù)設(shè)置-現(xiàn)象觀察-數(shù)據(jù)記錄”模塊）、“抽象”（提取實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵因素，忽略次要干擾）、“建?！保ㄓ镁幊套兞亢褪录M實(shí)驗(yàn)因果）等方法；科學(xué)探究層面：能通過調(diào)整編程參數(shù)（如改變“摩擦力系數(shù)”）觀察現(xiàn)象變化，提出“如果...會(huì)怎樣”的假設(shè)，并通過修改代碼驗(yàn)證猜想。例如，在“模擬斜面省力”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過調(diào)整“斜面角度”變量，觀察“拉力數(shù)值”的變化，從而自主歸納“斜面越平緩越省力”的結(jié)論。3情感目標(biāo)：激發(fā)對(duì)科學(xué)與技術(shù)的雙重興趣通過“自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的成就感，增強(qiáng)“我能解決問題”的自信心。記得去年帶五年級(jí)學(xué)生做“植物向光性模擬”時(shí)，小宇同學(xué)一開始把“光照強(qiáng)度”參數(shù)設(shè)置過大，導(dǎo)致虛擬植物“瞬間枯萎”，他反復(fù)調(diào)整代碼后，終于看到植物慢慢轉(zhuǎn)向光源生長(zhǎng)，興奮地喊：“原來光照太強(qiáng)真的會(huì)傷害植物！我以后給家里綠蘿澆水時(shí)要注意了！”通過跨學(xué)科實(shí)踐，體會(huì)“技術(shù)是認(rèn)識(shí)世界的工具”，破除“科學(xué)很高深”的畏難情緒。當(dāng)學(xué)生用編程模擬出“彩虹形成”的色散過程后，不少人課間主動(dòng)觀察灑水后的天空，甚至用三棱鏡在家重復(fù)實(shí)驗(yàn)，這種“從虛擬到現(xiàn)實(shí)”的遷移正是我們期望的學(xué)習(xí)狀態(tài)。03教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：主題化、項(xiàng)目式的分層實(shí)施1內(nèi)容選擇原則與科學(xué)課同步：選取科學(xué)教材中“難觀察、難操作、難重復(fù)”的實(shí)驗(yàn)（見表1），確保編程模擬能直接支持科學(xué)學(xué)習(xí)；梯度化設(shè)計(jì)：從“單一變量模擬”（如“擺的快慢”）到“多因素交互”（如“影響溶解快慢的因素”），從“現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)”（如“熱傳導(dǎo)”）到“自主設(shè)計(jì)”（如“自制簡(jiǎn)易凈水器模擬”）；生活關(guān)聯(lián)性：優(yōu)先選擇與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)（如“影子長(zhǎng)短變化”“氣球摩擦起電”），增強(qiáng)代入感。表1小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M編程主題示例|年級(jí)|科學(xué)實(shí)驗(yàn)主題|編程模擬重點(diǎn)|對(duì)應(yīng)編程模塊|1內(nèi)容選擇原則1|------|--------------|--------------|--------------|2|四年級(jí)|聲音的產(chǎn)生與傳播|振動(dòng)頻率與音調(diào)高低的關(guān)系|變量（頻率數(shù)值）、聲音模塊（播放不同音調(diào)）|3|五年級(jí)|光的反射與折射|入射角與反射角的關(guān)系|坐標(biāo)定位、角度計(jì)算、畫筆模塊（繪制光路）|4|六年級(jí)|簡(jiǎn)單電路|串聯(lián)/并聯(lián)電路中電流、電壓的變化|變量（電流值）、條件判斷（開關(guān)控制通斷）|2教學(xué)實(shí)施流程：以“模擬水的蒸發(fā)與凝結(jié)”為例2.1課前：知識(shí)鋪墊與工具預(yù)熱科學(xué)課前置：教師演示“燒杯燒水”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察“水變水蒸氣-玻璃片上出現(xiàn)小水珠”的現(xiàn)象，記錄“溫度變化”“玻璃片溫度”等變量；技術(shù)課預(yù)熱：復(fù)習(xí)Scratch的“變量”（用于記錄溫度數(shù)值）、“外觀”（切換“液態(tài)水”“氣態(tài)水蒸氣”造型）、“事件”（用“當(dāng)按下空格鍵”模擬加熱）模塊，發(fā)放“實(shí)驗(yàn)變量記錄表”（如表2），引導(dǎo)學(xué)生思考“哪些變量需要在編程中體現(xiàn)”。表2水的蒸發(fā)與凝結(jié)實(shí)驗(yàn)變量記錄表|實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象|影響因素|需記錄的數(shù)值/狀態(tài)|編程中如何表示？||----------|----------|------------------|------------------|2教學(xué)實(shí)施流程：以“模擬水的蒸發(fā)與凝結(jié)”為例2.1課前：知識(shí)鋪墊與工具預(yù)熱|水變成水蒸氣|溫度|水溫（℃）|建立“水溫”變量，數(shù)值增加到100時(shí)切換造型||水蒸氣凝結(jié)成水|接觸面溫度|玻璃片溫度（℃）|建立“玻璃溫度”變量，數(shù)值低于50時(shí)觸發(fā)凝結(jié)|2教學(xué)實(shí)施流程：以“模擬水的蒸發(fā)與凝結(jié)”為例2.2課中：任務(wù)驅(qū)動(dòng)與協(xié)作探究情境導(dǎo)入（5分鐘）：播放“清晨草葉上的露珠”“燒水時(shí)壺嘴的白氣”視頻，提問：“這些水是從哪里來的？如果用電腦模擬這個(gè)過程，需要哪些步驟？”激發(fā)興趣；任務(wù)拆解（10分鐘）：將“模擬水的蒸發(fā)與凝結(jié)”拆解為三個(gè)子任務(wù)：①設(shè)置“水”“玻璃片”兩個(gè)角色，分別控制溫度變量；②編寫“加熱時(shí)水溫上升-達(dá)到100℃變?yōu)樗魵狻钡拇a；③編寫“水蒸氣接觸低溫玻璃片-溫度下降-變回液態(tài)水”的代碼；協(xié)作探究（25分鐘）：學(xué)生4人一組，每組領(lǐng)取“任務(wù)卡”（包含關(guān)鍵問題：“如何讓水蒸氣移動(dòng)到玻璃片位置？”“凝結(jié)后的水是留在玻璃片上還是回到燒杯？”），教師巡回指導(dǎo)，重點(diǎn)關(guān)注“變量初始化”（如初始水溫設(shè)為20℃）、“條件判斷”（if水溫>100then切換造型）等易錯(cuò)點(diǎn)；2教學(xué)實(shí)施流程：以“模擬水的蒸發(fā)與凝結(jié)”為例2.2課中：任務(wù)驅(qū)動(dòng)與協(xié)作探究展示分享（10分鐘）：每組演示程序，其他組從“科學(xué)性”（是否符合蒸發(fā)凝結(jié)條件）、“交互性”（能否通過按鍵控制加熱/冷卻）、“美觀性”（角色造型是否生動(dòng)）三方面評(píng)價(jià)，教師總結(jié)“數(shù)字模型如何反映真實(shí)規(guī)律”。2教學(xué)實(shí)施流程：以“模擬水的蒸發(fā)與凝結(jié)”為例2.3課后：拓展延伸與真實(shí)聯(lián)結(jié)01優(yōu)化任務(wù)：鼓勵(lì)學(xué)生添加“濕度”變量（如空氣濕度高時(shí)，凝結(jié)更明顯），或用“圖表模塊”實(shí)時(shí)顯示溫度變化曲線；02真實(shí)實(shí)驗(yàn)：布置家庭任務(wù)“觀察浴室鏡子的起霧與消散”，用手機(jī)記錄現(xiàn)象，對(duì)比自己的模擬程序，撰寫“我的發(fā)現(xiàn)與改進(jìn)建議”；03跨學(xué)科聯(lián)結(jié)：結(jié)合語(yǔ)文課“說明文寫作”，要求學(xué)生用程序截圖+文字說明的方式，介紹“水的三態(tài)變化”，實(shí)現(xiàn)“技術(shù)-科學(xué)-語(yǔ)言”的多維輸出。04評(píng)價(jià)與反思：多元評(píng)價(jià)促進(jìn)教學(xué)迭代1評(píng)價(jià)維度：過程與結(jié)果并重過程性評(píng)價(jià)（40%）：通過“編程日志”記錄問題解決過程（如“我遇到的困難：水蒸氣不移動(dòng)；解決方法：添加‘移動(dòng)10步’積木”）、小組協(xié)作表現(xiàn)（分工是否明確、是否傾聽他人意見）；01成果性評(píng)價(jià)（50%）：從“科學(xué)性”（變量設(shè)置是否符合實(shí)驗(yàn)原理）、“功能性”（程序能否完整模擬實(shí)驗(yàn)過程）、“創(chuàng)新性”（是否添加額外細(xì)節(jié)，如模擬“風(fēng)加速蒸發(fā)”）三方面評(píng)分；02情感態(tài)度（10%）：通過課堂觀察、學(xué)生訪談，評(píng)價(jià)“是否主動(dòng)嘗試解決問題”“是否對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生新興趣”。032教學(xué)反思：基于實(shí)踐的改進(jìn)方向工具適配性：部分復(fù)雜實(shí)驗(yàn)（如“電磁感應(yīng)”）用Scratch模擬時(shí)，需借助“擴(kuò)展模塊”（如數(shù)學(xué)運(yùn)算、傳感器），未來可引入Micro:bit等硬件編程，增強(qiáng)真實(shí)感；差異化教學(xué)：對(duì)編程能力較強(qiáng)的學(xué)生，可引導(dǎo)其嘗試“參數(shù)隨機(jī)化”（如模擬“不同土壤濕度對(duì)種子發(fā)芽的影響”時(shí)，設(shè)置濕度隨機(jī)變量）；對(duì)能力較弱的學(xué)生，提供“代碼模板”（如預(yù)編寫部分循環(huán)結(jié)構(gòu)），降低入門門檻；家校協(xié)同：部分家庭缺乏編程環(huán)境，可推廣“在線Scratch編輯器”，并錄制“家長(zhǎng)指導(dǎo)視頻”，幫助家長(zhǎng)理解“編程不是打游戲，而是解決問題的工具”。結(jié)語(yǔ)：讓技術(shù)成為科學(xué)探究的“數(shù)字顯微鏡”2教學(xué)反思：基于實(shí)踐的改進(jìn)方向“2025小學(xué)技術(shù)課創(chuàng)意編程之科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M”，本質(zhì)上是為學(xué)生搭建一座“技術(shù)”與“科學(xué)”的橋梁——用編程的邏輯拆解科學(xué)現(xiàn)象，用科學(xué)的視角理