科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵總是隨著時(shí)代的發(fā)展而進(jìn)化著。如何在信息技術(shù)環(huán)境下有效地提升青少年的科學(xué)素養(yǎng)水平是科學(xué)教育新問(wèn)題。北京市東城區(qū)少年科學(xué)研究院引進(jìn)了北京師范大學(xué)項(xiàng)華的“數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃（ESP）”項(xiàng)目，開(kāi)設(shè)了“數(shù)字科學(xué)家”課程，同時(shí)舉辦了“數(shù)碼探科學(xué)”比賽。實(shí)踐表明，這種科學(xué)教育與傳播方案深受學(xué)生、教師和家長(zhǎng)的歡迎，參賽作品的選題面廣，科學(xué)探究過(guò)程有趣而規(guī)范，是一種有效的大數(shù)據(jù)環(huán)境下科學(xué)素養(yǎng)水平提升方案。

80年前，人民教育家陶行知提出了“處處是創(chuàng)造之地，天天是創(chuàng)造之時(shí)，人人是創(chuàng)造之人”的教育理想。今天，隨著進(jìn)入信息時(shí)代，這個(gè)教育理想不僅成為可能，而且成為現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于公民核心素質(zhì)的必然要求。北京市東城區(qū)的“少年科學(xué)研究院”特色科學(xué)教育模式與筆者的“數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃（ESP）”項(xiàng)目不謀而合，在創(chuàng)新科學(xué)教育方面有著天然的聯(lián)系。大家都關(guān)注著有效提升青少年科學(xué)素養(yǎng)水平，并于2013年9月和2014年9月，在“少年科學(xué)研究院”中開(kāi)設(shè)了兩屆“數(shù)字科學(xué)家”課程。為了推進(jìn)課程的實(shí)施，在開(kāi)設(shè)課程的同時(shí)舉辦了兩屆“數(shù)碼探科學(xué)”比賽。課程和比賽的全過(guò)程很好地詮釋了“處處是創(chuàng)造之地，天天是創(chuàng)造之時(shí)，人人是創(chuàng)造之人”的理念。

“數(shù)字科學(xué)家”課程的概念

“數(shù)字科學(xué)家”課程是一種在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)搜索引擎等手段解決科學(xué)問(wèn)題潛能的課程。它的目標(biāo)是在快樂(lè)與探究之中播種未來(lái)科學(xué)家種子，提高每位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平。

“數(shù)字科學(xué)家”課程可以深化對(duì)于科學(xué)素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)素養(yǎng)的概念總是隨著時(shí)代變化而發(fā)展的，信息時(shí)代人的信息素養(yǎng)成分的重要性日趨凸顯，有必要在科學(xué)素養(yǎng)中引入科學(xué)信息素養(yǎng)的概念。所謂科學(xué)信息素養(yǎng)，是人們利用信息技術(shù)解決科學(xué)問(wèn)題的潛能。提高科學(xué)信息素養(yǎng)水平是信息時(shí)代科學(xué)教育的必然要求。因?yàn)榻裉烊藗兲剿魑粗澜鐘W秘的方式不僅僅是采取實(shí)驗(yàn)歸納和理論推演，還出現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)或者數(shù)碼設(shè)備的科研方式。“數(shù)字科學(xué)家”課程正是在這樣的背景之下應(yīng)運(yùn)而生的。在“數(shù)字科學(xué)家”教學(xué)中，手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)碼攝像機(jī)等技術(shù)手段拓展了科學(xué)探究的范圍，打破了以往探究的局限。師生們探究的主題可以是“人面探秘”，也可以是“探究月球環(huán)形山”。學(xué)生們可以探索任何一個(gè)感興趣的科學(xué)問(wèn)題。

“數(shù)字科學(xué)家”課程還可以提高人們利用信息技術(shù)解決科學(xué)問(wèn)題的意識(shí)。意識(shí)是素養(yǎng)的重要內(nèi)容。過(guò)去，人們用身邊的“瓶瓶罐罐”學(xué)習(xí)與探究科學(xué)。這種“瓶瓶罐罐”在增強(qiáng)科學(xué)探究意識(shí)和提高科學(xué)能力的過(guò)程中曾經(jīng)發(fā)揮著重要的作用。今天，計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等智能化設(shè)備隨處可得，它們就是我們今天的數(shù)碼“瓶瓶罐罐”。利用它們學(xué)習(xí)與探究科學(xué)，對(duì)于提高科學(xué)信息素養(yǎng)水平具有現(xiàn)實(shí)意義。

“數(shù)字科學(xué)家”課程還提供了一種幾乎零起點(diǎn)的教師現(xiàn)代信息技術(shù)培訓(xùn)途徑?，F(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展非?？?，人們對(duì)此大有應(yīng)接不暇之感。今天的教師群體尚存在著或大或小的數(shù)字鴻溝。有效縮短教師群體的數(shù)字鴻溝，特別是縮短幾乎是零起點(diǎn)技術(shù)水準(zhǔn)的教師的數(shù)字鴻溝尤為重要。由于“數(shù)字科學(xué)家”課程倡導(dǎo)利用當(dāng)代的“瓶瓶罐罐”探究科學(xué)，因此這種課程能夠樹(shù)立教師運(yùn)用身邊常見(jiàn)的信息技術(shù)解決科學(xué)問(wèn)題的意識(shí)。教師有了這種意識(shí)，就能夠不斷地接觸各種現(xiàn)代信息技術(shù)，從而提升自身的信息技術(shù)應(yīng)用能力。隨著“數(shù)字科學(xué)家”課程理念得到廣泛傳播，師生的科學(xué)信息素養(yǎng)不斷得到提升。陶行知先生提出的“處處是創(chuàng)造之地，天天是創(chuàng)造之時(shí)，人人是創(chuàng)造之人”的教育理想將得到實(shí)現(xiàn)。

“數(shù)字科學(xué)家”課程與教學(xué)設(shè)計(jì)

探究式學(xué)習(xí)是實(shí)施素質(zhì)教育的重要抓手。鑒于科學(xué)的形態(tài)在實(shí)物實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)邏輯之后，出現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)手段的第三種形態(tài)——計(jì)算，筆者認(rèn)為，探究式學(xué)習(xí)不僅存在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，也存在于習(xí)題教學(xué)之中，還存在于信息技術(shù)教學(xué)之中，并據(jù)此提出了數(shù)據(jù)探究的概念。所謂數(shù)據(jù)探究，就是一種基于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)搜索引擎等信息技術(shù)的探究式學(xué)習(xí)。“數(shù)字科學(xué)家”課程與教學(xué)應(yīng)該體現(xiàn)數(shù)據(jù)探究。

1.課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

根據(jù)“數(shù)字科學(xué)家”課程的概念，“數(shù)字科學(xué)家”課程目標(biāo)的設(shè)定應(yīng)該遵循：

1）經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程

2）掌握數(shù)據(jù)探究的基本知識(shí)與技能

3）體會(huì)科學(xué)思想與方法

4）體驗(yàn)數(shù)據(jù)交流與傳播的價(jià)值

5）養(yǎng)成數(shù)據(jù)探究的意識(shí)和習(xí)慣

2.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)不同的教學(xué)對(duì)象和不同的教學(xué)條件，可以開(kāi)發(fā)出不同的“數(shù)字科學(xué)家”課程內(nèi)容。比如筆者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了小學(xué)高年級(jí)的“數(shù)字科學(xué)家”課程，其目錄如表1所示。

3.教學(xué)模式

根據(jù)“數(shù)字科學(xué)家”課程目標(biāo)，筆者設(shè)計(jì)與試驗(yàn)了一種“數(shù)字科學(xué)家”教學(xué)模式，如圖1所示。

需要說(shuō)明的是，圖1中“數(shù)字科學(xué)家”教學(xué)模式需要在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)條件中進(jìn)行。

“數(shù)碼探科學(xué)比賽”助力“數(shù)字科學(xué)家”課程

考慮到目前教育信息化的現(xiàn)狀，特別是考慮到“數(shù)字鴻溝”現(xiàn)象的存在，筆者設(shè)計(jì)了一種“數(shù)字科學(xué)家”課程的推廣方案，即所謂“數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃（E-scientist Project，ESP）”。該方案的要點(diǎn)是在開(kāi)設(shè)“數(shù)字科學(xué)家”課程的同時(shí)舉辦“數(shù)碼探科學(xué)”比賽。學(xué)生在課程結(jié)束時(shí)提交一個(gè)體現(xiàn)數(shù)據(jù)探究理念、具備科學(xué)探究過(guò)程的數(shù)碼探究故事作品。作品的呈現(xiàn)方式可以是PPT形式，也可以是數(shù)碼視頻形式。“數(shù)字科學(xué)家”課程與“數(shù)碼探科學(xué)”比賽相輔相成，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的動(dòng)力。

如今，依托“數(shù)字科學(xué)家”課程，我們已經(jīng)在北京東城區(qū)少年科學(xué)研究院成功地舉辦了兩屆“數(shù)碼探科學(xué)”比賽。大賽選題面廣泛，比賽過(guò)程中學(xué)生、家長(zhǎng)和輔導(dǎo)老師熱情高漲，享受著自由探索的樂(lè)趣；參賽題材廣泛，產(chǎn)生了一大批運(yùn)用數(shù)碼設(shè)備研究科學(xué)問(wèn)題的優(yōu)秀案例。表2給出了第一屆一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)同學(xué)的作品名稱(chēng)，從中可以看出“數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃”的成功實(shí)施。

特別值得一提的是，此次“數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃”活動(dòng)不僅提高了學(xué)生和老師的數(shù)據(jù)探究能力，還帶動(dòng)提高了部分家長(zhǎng)的數(shù)碼探究意識(shí)和能力。家長(zhǎng)們?cè)诳偨Y(jié)中寫(xiě)下了感言：“為素質(zhì)教育點(diǎn)個(gè)贊”“小實(shí)驗(yàn)，大道理”“與孩子一同成長(zhǎng)，幸福并快樂(lè)著”“嚴(yán)謹(jǐn)與細(xì)致的開(kāi)始”“放手、陪伴與信任的力量”“科學(xué)不再遙遠(yuǎn)”……

著名教育家顧明遠(yuǎn)先生在首屆“數(shù)碼探科學(xué)”比賽的頒獎(jiǎng)儀式上，看到獲獎(jiǎng)學(xué)生們的作品展示之后，熱情洋溢地稱(chēng)贊這些“小小數(shù)字科學(xué)家”們?cè)跀?shù)碼探究過(guò)程中有模有樣，對(duì)“數(shù)碼探科學(xué)”比賽和“數(shù)字科學(xué)家”課程給予了充分的肯定。