數(shù)字驅(qū)動，科學教育的新力量（代序）
數(shù)字如今已經(jīng)成為所有領(lǐng)域的高頻詞，如數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字金融、數(shù)字鄉(xiāng)村、數(shù)字技術(shù)、數(shù)字消費、數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施等。在教育領(lǐng)域，數(shù)字化和數(shù)字教育的探索也成為當前研究和實踐的熱點。本書很好地展示了上海小學科學教學數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐探索的成果，有很強的實踐意義和示范作用。
數(shù)字化是一個從初步探索到不斷深化的過程。1946年2月14日，在美國賓夕法尼亞大學誕生了人類第一臺電子管通用計算機ENIAC，標志著電子計算時代的開始，并在人類數(shù)字化進程中扮演了重要角色。此后，隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人類在物質(zhì)世界和精神世界的基礎(chǔ)上，逐步構(gòu)建起一個日益豐富的數(shù)字世界。
教育數(shù)字化是隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，把現(xiàn)有的教育目標、內(nèi)容、方式逐步轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的過程。在此基礎(chǔ)上，數(shù)字教育構(gòu)建了一種全新的教育模式。人類將進入超級學習階段，教育的傳統(tǒng)邏輯正在被重塑，全球教育都在朝為創(chuàng)新而學轉(zhuǎn)向。雖然我們還沒有搞清楚人類智能的機理，但是生命進化過程中神經(jīng)系統(tǒng)的漫長演化歷程告訴我們，從感和應(yīng)到知和覺，蘊含著人類智能進化的深層奧秘。而從20世紀50年代開始的人工智能演進史，有著與人類神經(jīng)系統(tǒng)演化相似的歷程，只不過生命神經(jīng)系統(tǒng)的自然演進花了40億年時間，而人工智能發(fā)展到目前高度智能的狀態(tài)僅僅花了70余年時間。技術(shù)發(fā)展的規(guī)律表明，技術(shù)進化會越來越快，無論是ChatGPT還是Sora，都只是開始�？梢灶A(yù)見，以強大算力和算法支持的數(shù)字大腦，將在學習能力、學習范圍和學習深度上遠超人類。
科學教學的數(shù)字化過程，從引入數(shù)字化實驗到實現(xiàn)課堂教學數(shù)字化，經(jīng)歷了一個逐步進化的階段。最本質(zhì)的變化是數(shù)字化從僅僅作為實驗探究的工具，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹�撐整個課堂教學的支架，由此實現(xiàn)了教學模式的變革與質(zhì)量提升。20年前，數(shù)字化實驗系統(tǒng)已成為上海中小學理科課程改革的重要手段。該系統(tǒng)利用數(shù)字化傳感器和數(shù)據(jù)處理平臺，將傳統(tǒng)科學實驗中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)和分析。這樣，學生能夠觀察到以前難以看到的科學現(xiàn)象，并利用軟件工具進行分析，自行總結(jié)科學規(guī)律。而賽·課堂則實現(xiàn)了小學科學教育范式的轉(zhuǎn)變，從數(shù)字化情境、數(shù)字化實驗、數(shù)字化資源到數(shù)字化評價，整體上形成了數(shù)字驅(qū)動的教學流程，用數(shù)字化拓寬了做想講的時空，使數(shù)字化成為學生主動學習的伙伴，大大豐富了科學教育的內(nèi)容與形式。
數(shù)字教育首先會重新定義知識。傳統(tǒng)學習中，知識是名詞，是對物質(zhì)世界和精神世界中各種現(xiàn)象的描述和對邏輯關(guān)系的解釋，教育最重要的目的是要實現(xiàn)知識的傳遞，實現(xiàn)人類文化的傳承。不過，新的科學教育正在朝為創(chuàng)新而學轉(zhuǎn)向。在未來，知識也可以是動詞，通過學習要實現(xiàn)的是對世界的理解并形成見識。我們的學校教育一直在給學生提供過度的知識與信息，使學生對知識產(chǎn)生了厭倦�？茖W教育只有轉(zhuǎn)向到讓學生自己發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、自己組織信息、形成自己的見識，才是必然選擇。賽·課堂使得科學教學數(shù)字化，在這個方面展現(xiàn)了極其豐富、有趣的案例。
數(shù)字教育需要重新定義學習。一方面，學習過程中，智慧形成的層級關(guān)系沒有改變，學會使用身體、語言和情感的能力依然重要，這說明蘊含豐富價值判斷、思維工具和解決問題方法的經(jīng)典人文、科技、數(shù)學知識始終是學生學習的內(nèi)容。另一方面，學習將變得更多樣、更公平、更自由、更充滿想象力。正如同殘障人士借助汽車、飛機等技術(shù)產(chǎn)品實現(xiàn)旅行自由一樣，現(xiàn)在，普通人也能通過數(shù)字技術(shù)這一新工具，獲得發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象與規(guī)律的創(chuàng)造性能力。特別是科學自身的工具化，意味著普通人都可以深度參與科學探索和新世界的創(chuàng)造。由于個人利用新技術(shù)的成本降低，機會增多，因此每個人通過自由研究產(chǎn)生新發(fā)現(xiàn)的可能性也在相應(yīng)提高。數(shù)字化不僅是學習工具，更是未來科學探究與發(fā)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，在小學階段推行科學教學的數(shù)字化，其深刻意義就在于此。
數(shù)字教育的關(guān)鍵不在于技術(shù)本身，而在于如何在數(shù)字世界中重構(gòu)教育范式，擴展學習與發(fā)展的空間。通過發(fā)展數(shù)字教育，我們旨在提升教育質(zhì)量，促進教育公平，進而實現(xiàn)人的真正價值。身處快速變化的世界，非常期待看到更多像賽·課堂這樣優(yōu)秀的實踐范例，讓教育擁有更強大的力量，讓孩子們擁有更美好的未來。
上海科技館館長 倪閩景
2024年10月