小学科学实验教学与国家中小学智慧教育平台融合实践研究

一、引言

我国教育数字化转型加速推进，国家中小学智慧教育平台成为基础教育高质量发展的重要支撑。截至2024年5 月，平台浏览量突破405 亿次，主要用户为学生和教师（见表1）[1]。小学科学作为核心素养培养的关键学科，通过平台融合有效弥补了传统实验条件不足、抽象概念难以理解及评价方式单一等局限，显著提升了实验教学的安全性、准确性和有效性。

二、研究背景与意义

教育信息化政策推动智慧教育平台快速发展，为小学科学教学提供重要支持。《教育信息化2.0 行动计划》强调提升师生信息素养，促进教育创新发展[2]；《"十四五"数字经济发展规划》明确提出建设教育新型基础设施[3]。平台通过虚拟实验、VR 技术和微课资源突破时空与安全限制，缓解实验器材不足问题，实现抽象知识可视化；结合AI 学情分析实现过程性评价，有效提升学生学习体验。

三、教学案例分析

本文构建“平台功能—教学应用—学习成效”三维分析框架，从技术支持、教学实践和学习效果三个维度评估平台在小学科学教学中的应用效果。

图1：小学科学教学效能提升分析框架图

（一）案例一：冀人版二年级《磁铁的力量》

1.平台功能应用分析

资源库：课前，利用平台的师生群功能发布问卷，调查学生对知识的掌握情况，分层推送磁铁科普资源，满足不同学生的学习需求。

双师课堂：嵌入省级优课片段（时长占比 <20%） ），重点突破磁力与距离关系认知难点，提升实验效率。AI 学情分析功能：平台实时采集学生学习时长、测验成绩、作业情况等，结合AI 学情分析功能，教师借此把握学习进度，家长通过平台了解学情，实现家校协同。

2.教学应用实践特征

3.学习成效实证数据

知识正确率提升 >10% ；探究能力显著提升，学生由被动听讲转变为主动探究（人均操作频次 >6 次）；课后调查显示，超90%的学生学习兴趣提升。

（二）案例二：冀人版五年级《火山》

1.平台功能应用分析

火山模拟系统：动态模拟火山喷发全过程（熔岩流动、火山灰喷发等）地壳运动可视化：展示板块运动与火山形成的关系

VR 火山考察：虚拟考察全球典型火山（如长白山天池、五大连池）

2.教学应用实践特征

3.学习成效实证数据

火山结构、喷发原理知识掌握提升超 30% ；高灾害应对能力提高超 40% ；地质兴趣提升超 60% 。

（三）案例三：冀人版四年级《溶解》

1.平台功能应用分析

虚拟实验：“溶解快与慢”实验时提供虚拟搅拌、加热、粉碎等操作。

微观粒子可视化：展示食盐、白糖等溶解过程的分子运动。

2.教学应用实践特征

传统实验痛点：耗时长（完整实验需 25 分钟）、变量控制难、现象不可见解决方案：虚拟预实验 5 分钟完成多变量测试（水温、颗粒大小、搅拌速度）

实体实验聚焦关键变量验证（每组仅需测试 2 种条件）

3.学习成效实证数据

“溶解”抽象概念理解超 90% ；实验效率提升超60%（总时长由40 分钟压缩至26 分钟）；兴趣提升超 40% 。四、平台应用存在的问题与优化策略

尽管平台成效显著，但仍面临以下问题：部分学生自主学习能力不足，过度依赖资源；教师信息素养差异明显；资源质量参差不齐，适配性低。优化策略如下：

（一）培养学生自主学习能力，提供个性化支持

针对低年级学生自主能力薄弱、注意力分散等问题，需家校协同引导学生确立目标、制定计划并监控学习过程。同时，依托学情数据建立个人学习档案，通过智能推荐和数字伴学服务（如虚拟数字人导学、语音互动与在线答疑），系统提升其自主学习能力[4]。

（二）加强资源建设与管理，完善评价与共享机制

当前平台资源与实际教学需求匹配度低，教师筛选成本高。应建立资源质量评价机制，鼓励教师参与资源建设，构建个人资源库以实现高效整合与复用。同时推进跨平台合作，促进优质资源共享与互补。

（三）开展教师信息技术分层培训，建立“1+N”帮扶机制

针对教师平台应用能力差异大的问题，通过建立“1+N”帮扶机制加强培训，并结合区域教研开发学科专用资源包，推动教师协作与数字化教学水平提升[5]。

六、结论

本研究构建"平台功能—教学应用—学习成效"三维模型，提出虚实结合的科学探究路径。平台通过数字化工具与资源有效提升小学科学教学效能与学生科学素养。未来应聚焦学生自主学习能力培养、资源优化及教师专业发展，以持续推动科学教育高质量发展。

参考文献

[1] 林焕新.浏览量超 400 亿次！这个平台师生家长都在用[N].中国教育报，2024-05-21 （01）

[2] 教育部.教育部关于印发教育信息化 2.0 行动计划的通知[EB/OL].2018-4-18[2025-7-31]http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html

[3] 国务院.国务院关于印发“十四五”数字经济发展规划的通知[EB/OL].2021-1[2025-7-31].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2022/content_5671108.htm

[4] 高晓晶.多元教学模式下促进智慧生成的学习模式构建研究[J].教育与装备研究，2025（06）：24-31。

[5] 刘玉立.乡村全面振兴背景下中小学教师数字素养提升的价值意蕴、现实困境及突围路径[J].教育与装备研究，2025（07）：55-62。