數字化轉型賦能實驗教學高質量發展：內涵、內在機理與實踐路徑

摘要：實驗教學高質量發展是應對創新人才培養訴求的優選路徑，是推動科學教育高質量發展必由之路，數字化轉型賦能實驗教學高質量發展是我國加快建設教育強國的重要舉措。實驗教學數字化轉型具有深化探究實踐、創設可視情境、促進方法外顯、突破學習場域、構建共享資源的內涵特征。數字化轉型賦能實驗教學高質量發展的內在機理主要為：發展新質生產力，重塑實驗教學的生態體系；彰顯人文指向，形成互惠共生的人機關系；指向未來教育，有效發揮數據的價值效能；體現主體意識，全面提升師生的數字素養。依據智能時代科學教育的創新趨勢，必須通過構建數字化實驗教學的課程體系、優化實驗教學數字化的支持環境、打造數字化支持的科學實驗教學樣態、探索智能時代科學教師數字化培養模式、建立數字化實驗質量評價全息性系統、推進數字化實驗教學應用示范工程等實踐路徑，發揮數字技術在實驗教學中的賦能作用。

關鍵詞：實驗教學；數字化轉型；高質量發展；實踐路徑

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

* 本文系國家社會科學基金2024年一般項目“中國式現代化背景下科學素養評價體系及監測機制研究”（項目編號：BHA240243）階段性研究成果。

① 馬善恒為本文通訊作者。

教育數字化是國家培養拔尖創新人才、推動建設人才強國的戰略舉措[1]。實驗教學作為科學教育的重要組成部分，是提升我國青少年科學素養、培養拔尖創新人才的重要途徑[2]。科學實驗具有實踐性、創造性等特征，學生在實驗中通過觀察、探索、思考和創造，激發創新思維，形成創新素養和科學精神；實驗教學是培養學生科學思維的重要手段，通過參與完整的探究過程，形成科學研究的一般方法，培養思考科學問題的獨特視角，形成科學思維和科學方法；同時，通過實驗探索和創新實踐，培養學生的科學實踐能力，助推科技強國建設。2021年7月，教育部等六部門發文指明以數字化轉型賦能實驗教學高質量發展體系建設[3]。深刻把握實驗教學數字化轉型的內涵與內在機理，使數字化轉型的發展潛力轉化為實驗教學高質量發展體系創建的巨大動力，探索數字化轉型賦能實驗教學高質量發展的實踐路徑，以期推動實驗教學的高質量發展，推進科教興國戰略目標的實現。

一、實驗教學數字化轉型的內涵與特點

面對教育領域的數字化轉型，中國積極應對變革，注重人工智能在科學教育中的革新潛力，視其為核心驅動力來促進教學模式的創新發展。實驗教學數字化轉型因其以人為本的個性化理念、技術支持的高效便捷精準等特點，與當前我國對科學教育高質量發展的需求不謀而合。2023年5月，教育部等十八部門發布《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，提出通過開展科學探究，培養具備科學家潛質和科學素養且愿意投身到科研事業的青少年群體[4]。科學本質上是一種科學探究活動，科學實驗是開展科學探究的最重要的研究方法，實驗教學高質量發展是培養具備科學家潛質的青少年群體的前置條件，數字化轉型成為賦能實驗教學高質量發展并撬動科學教育體系發展的最佳支點。數字化賦能實驗教學是由互聯網、大數據、云計算、人工智能等數智技術的發展引起的實驗教學全方位、全過程、全領域的變革，其將數字技術與教學進行多維度、深層次的融合，進而推動科學教育的高質量發展，促進學生科學素養的提升，為我國培養具備科學家潛質的拔尖創新人才。

隨著時代的發展，實驗教學數字化轉型正從1.0初級階段邁向2.0更智能的階段[5]。理論上以行為主義理論、最近發展區理論、學習層次結構理論、掌握學習理論等為基礎，逐漸融合活動理論、情境學習理論、人本主義理論等，實現技術與人的和諧統一。技術上從傳統技術（如統計技術）向智能技術（如大數據、人工智能、可視化技術等）邁進，充分借助社會發展紅利，賦能實驗教學高質量發展。方法上從單一維度數據分析（諸如行為發生頻次、行為結果正確與錯誤率等）轉向多元數據分析（諸如師生行為、師生情感等）；從關注可直接測量的行為（諸如實驗操作、說話交流等）轉向內隱性等可測量行為數據（諸如學生情感數據等）；從基于行為的結果性評價轉向基于行為數據的過程性評價。

（一）實驗教學數字化轉型的內涵

我國于2022年全面啟動教育數字化的戰略行動，以數字化賦能帶動教育轉型升級，實現教育的高質量發展。數字化轉型在推動實驗教學高質量發展過程中，承擔“動力引擎”的關鍵作用，能有效提升實驗教學質量。依據實驗教學數字化轉型的邏輯歸因，實驗教學數字化轉型的內涵主要包括以下幾個方面：

1.深化探究實踐

科學作為一門體現科學本質的綜合性基礎課程，其具有實踐性。科學實驗探究是科學實踐的重要方式，科學實驗探究以思維能力培養為核心，是實現育人目標的重要途徑。以數字化轉型優化實驗教學育人模式，可依托學校開設的數字化課程，結合各學科和課程特點，將數字素養有機融入課程目標和內容，加強教學資源的數字化升級改造，通過創設能夠引起學生認知沖突的實驗教學情境，在實驗數字化環境中促進自主探究與深度交流，讓學生參與深度化實驗探究實踐，解決真實復雜的實驗問題，并通過總結反思從而建構出合理的認知結構，通過應用遷移深化其對知識的理解，促進課程形式多樣化、活動形式豐富化、探究實踐深度化。

2.創設可視情境

現代計算機科學和人工智能的迅速發展，對實驗教學產生深刻影響，使得教育和教學環境更加多元化、教學手段更加智能化。教學情境的創設利于吸引學生注意力、引發學生情感體驗、促進有意義學習。新興技術的現代化學習環境如元宇宙、智能教室等智能教育空間，綜合了物聯網、移動技術、云計算等智能技術，創設智能化的實驗教學情境，可實現學習內容的可視化、學習資源獲取的便捷化、科學探究實施的個性化，集教、學、研于一體，為實驗教學提供了無限可能。信息技術賦能實驗教學，不僅能充分發揮信息技術快捷、精準的優勢，使得原本難以感知、觀察的實驗現象清晰化、可視化，還可有效降低抽象復雜問題的思維難度，降低學生的認知負荷，提高學生實驗探究的積極性。

3.促進方法外顯

實驗教學的根本目標在于育人，借助實驗手段，培養學生的科學探究能力和科學創新思維，因此，實驗不僅是讓學生看到表面的實驗現象，更應該透過實驗現象，探尋背后所蘊含的學科知識、原理、方法等。信息技術手段可以有效彌補某些傳統實驗難以實施、設備不全、效果不好等缺陷，也可以與傳統實驗方法進行有機融合，充分發揮傳統實驗的經濟實用和數字技術的精準高效，促進真實問題解決思路方法的外顯，幫助學生快速地對陌生問題和情境進行歸類和關聯，幫助學科思想、學科方法及學科觀念的形成，進而實現通過知識的自主遷移解決實際問題。

4.突破學習場域

學習場域是指融合學生與學習資源的關系網絡，強調個體行為是基于個體與環境相互作用的結果[6]。人工智能技術的使用，幫助教育空間打破了傳統物理學習空間的單一性局限，向廣義教育環境進行深度拓展，由此使得學習者之間的互動與空間定位具備了現實可能性，切實有效地填補了物理世界所存在的缺陷，對傳統物理學習空間予以豐富化拓展并實現了其內涵與外延的延伸。有效突破學習場域，為學習者營造了一個虛擬學習空間，使他們在該空間中探索、產生學習行為，形成學習共同體和體驗學習圈。教師借助在線學習平臺，能夠輕松地向學習者推送課上課下所需的學習資源，在課前發布學習任務，于課上提供作業展示與交流的平臺，充分挖掘交互空間的潛力，為學習者量身定制個性化指導方案。同時，通過統計平臺上的學習數據反饋，精準分析、診斷并提煉出學生們存在的共性問題，從而在課堂中有針對性地組織學生活動，顯著提升課堂活動的成效。這種線上線下融合的混合式學習模式，不僅豐富了學習內容，延長了學習時間，拓寬了交互空間，更從整體上打破了傳統學習場域的限制，為學習者帶來更為全面和深入的學習體驗，幫助學習者進行學習遷移與意義構建，實現學習環境與學習方式的創新。

5.構建共享資源

數字化實驗不僅為教育者打造了一個匯聚共享特質、彰顯個性色彩、充滿智能魅力且具備多維交互功能的教育空間，也為教學活動構筑起豐富且高品質的資源寶庫。數字化實驗是實驗與技術的融合創新，豐富了知識向實踐轉化的路徑，實現對實驗教學的組織形式、教學形式、學習形式等模式和流程再造。從知識、能力、思維素養層面厘清數字化實驗內涵要素，為實驗教學高質量發展的表征提供了邏輯遵循。信息技術強化了人與設備、資源的互聯互通，隨著數字資源共享共建的迅猛增長，各級各部門搭建了實驗教學的數字化共享資源平臺，不僅有效提高了優質資源的利用率，消除地域教育資源不均衡的問題，削弱區域教育不公平現象。同時，優質資源共享可以給教育工作者帶來挑戰和激勵，促進科學教師充分發揮自身主觀能動性，成為優質實驗資源的創造者和提供者，造福全國更多一線教師和學生。

（二）實驗教學數字化轉型的特點

在當今人工智能蓬勃發展的背景下，變革已成國際共識，黨和國家進一步明確了國家教育數字化戰略的先導地位，我們應充分利用人工智能技術優勢，更加關注教育的新基建與新生態建設，提升數字時代教師的教學能力水平，促進實現實驗教學數字化轉型。實驗教學數字化轉型的特點有以下幾個方面：

一是實驗教學數字化轉型是科技創新人才培養的戰略選擇及實驗教學高質量發展的方向和目標。這是數字時代對科技創新人才培養的追求和目標，理應成為教育高質量發展追求的重點回應和努力方向。實驗是科學教育中最重要的實踐活動，它決定了科學教育發展過程中，能否堅持走科學教育發展驅動科技創新人才培養之路，直接影響著中國能否成為科技戰略強國。數字化轉型賦能實驗教學高質量發展，高階知識創新是其“靈魂”、創新人才培養是其“命脈”、教育強國建設是其“歸依”、科學實驗與探究是其“源泉”、數字化轉型是其“關鍵”。

二是創新實驗教學數字化轉型充分彰顯實驗教學在科學教育高質量發展中的基礎性、先導性功能。從系統論角度看，實驗教學發展既是獨立系統，也是科學教育發展的子系統。一方面，科學教育發展自身的系統性程度和水平深刻影響著實驗教學發展的水平和質量。另一方面，實驗教學發展的整體水平又反過來影響著科學教育的水平和質量。因此，科學教育與實驗教學的高質量發展具有一致性和同步性。此外，實驗教學高質量發展是科學教育發展的基礎，發揮著先導性作用。在中國式現代化建設的進程中離不開高質量的科技創新人才，這需要高質量的科學教育來實現，而實驗探索是科學教育的典型特征。為科學教育發展提供強有力的創新人才發展的路徑保障，乃是實驗教學高質量發展基礎性功用的主要體現。同時，實驗教學為科學教育發展提供科學探索能力等方面的支撐，則可視為科學教育高質量發展的先導性作用。

三是教育數字化轉型中場景、資源和師資三要素的轉變與實驗教學中教學方法、教學資源和教師革新的高度契合性。實驗教學數字化轉型是指，基于建構主義理論和探究式教學理論的指導，將數字化技術融入實驗教學，依托數字技術開展科學學科實驗教學，助力實驗教學的高質量發展，從而促進科學教育的進階，落實科技創新人才的培養目標。場景（模式）、資源與師資等三項基本要素的轉變是教育數字化轉型的組成部分，其恰好與實驗教學的“三教”（教學方法、教學資源、教師）相契合，實驗教學“三教”的革新是實驗教學數字化轉型的有效抓手，推動實驗教學方法邁向以人為本、以學定教、多元融匯之佳境，為實驗教學注入強勁內驅力；助力實驗教學資源走向立體布局、智能互聯之態勢，成為實驗教學發展的外推力；促進科學教師趨于活用數字技術，成為實驗教學原生力，內推力、外推力及原生力三力協同助力實驗教學數字化轉型。

二、數字化轉型賦能實驗教學高質量發展的內在機理

數字技術通過發揮自身的全面感知力、數智驅動力、證據解釋力、精確診斷力助推實驗教學高質量發展，為科學實驗的開展提供了技術支撐和理念支撐。我國實驗數字化轉型已進入縱深發展期，呈現全要素質量提升、全程化強力驅動、全員化深度參與等新特點，數字化轉型賦能實驗教學已充分激發表征的張力與價值，為實驗教學高質量發展提供了重要支撐。

（一）發展新質生產力，重塑實驗教學的生態體系

習近平總書記指出，“新質生產力是創新起主導作用，具有高科技、高效能、高質量特征，符合新發展理念的先進生產力質態”[7]。以數字技術、IT技術、AI技術為基礎的智慧教育，因其為當前的泛在學習、碎片化學習和個性化學習帶來了自由、便利、精準[8]，使之成為當前科學教育滿足日益變化的國際國內局勢的新目標。科學實驗教學數字化轉型，根植于智慧教育理念，以重構教育體系為旨歸。新興數字技術賦能其中，貫穿科學實驗教育的全場景與全鏈條，提供智能化技術支撐。在此智慧科學實驗學習環境里，科學學習者得以深度理解科學文化知識，開展個性化實驗技能練習，接收實驗操作即時反饋，并享受自動化實驗考試服務，進而推動自身在知識、能力、思維與情感等維度的全面發展，達成智慧的孕育與生長，有效促進教育領域新質生產力的發展。

（二）彰顯人文指向，形成互惠共生的人機關系

數字化轉型與人文旨向并非處于一條直線上相互背離的兩個極端，二者實則相互交融、交互影響。其中，數字化轉型具有激活實驗課程的顯著效能，能夠為實驗課程注入全新活力，使教師能夠擺脫傳統教學模式的束縛，有效指導學生以教學視角為基，佐以情感體驗，有效引領學生透樹木而見森林全貌，令人文旨向鮮明彰顯。區別于以往簡單地統計學習行為發生的頻次及學習結果的正確或錯誤率，新時代人工智能的技術價值轉向人機協同、實現輕負高質[9]，在“師-機-生”這種三元結構與交互模式之下，機器正逐步承擔起導師、助教等多樣化的角色。它不但能夠輔助教師開展學情分析、教案設計、作業批改等工作，還能夠助力學習者進行偏誤診斷、操作訓練、探究協作等。在數字技術與科學實驗教育的有機整合和深度融合背景下，技術對于科學實驗教育的地位正逐步由“輔助”邁向“協同”，從處于“結合式”“疊加式”的初始低級階段，逐步進階至“耦合式”“和諧式”的高級層次[10]。

（三）指向未來教育，發揮實驗數據的價值效能

全球范圍內，數字化轉型推動教育變革已成必然。數字化轉型對實驗教學不僅在教學方式、學習方式、未來教育諸方面產生深遠影響，而且已深入教育理念、教學生態之中，推動數字化與實驗教學融合創新發展。同時，數字化轉型賦能實驗教學作為一種必然趨勢正塑造著科學教育發展的新范式和新形態。在這種新樣態下，科學實驗教學更加呼喚數據對于科學實驗教育的全過程賦能[11]，讓其成為推動科學實驗教學數字化轉型的強勁力量。數字化轉型中的多模態學習分析技術具有捕捉、融合和分析多種來源數據的功能，如情感分析及行為識別等技術，可動態化、伴隨式地收集學生科學實驗的全過程性數據，數據類型豐富多樣，包括表情、操作等體現身體狀態的物理體征數據；語言交流、討論互動等人機交互數據；以及眼波、腦電等反映神經認知活動的數據，可實現對學習行為、認知、情緒、信念、動機等方面的客觀理解與深刻洞察[12]，從而實現數據賦能的精準學情分析、資源推介、活動實施和評價開展。此外，還可利用數字化實驗對科學實驗中基于科學知識的理論預測與基于科學實驗的實地觀察之間沖突的“異常”實驗現象進行科學探究[13]。

（四）體現主體意識，全面提升師生的數字素養

科學實驗教育的數字化轉型，使得強大的技術力量得以融入科學實驗之中。在此過程中，我們既要留意技術為科學實驗教學帶來的減負增效作用，也不能忽視其“黑箱”特性。于教學領域而言，學生創新能力的養成，需以主體性意識的覺醒以及批判性思維的培育為基石。科學實驗教學數字化轉型必須堅持“人在中心”的教學回路[14]。借助智慧化實驗室，輔助科學教師采集實驗過程性數據，實現人機交互的多元互動和評價模式[15]。支持科學教師開展線上線下相結合的協同備課、實驗課堂觀察與集體反思等網絡研修活動，實現教師群體共建共享實驗教學智慧，促進教師專業發展，提升科學實驗效果。師生數字素養的提升，不僅賦能科學教師應用技術手段進行高效備課、精準實施實驗教學，也利于學生靈活選擇豐富多樣的數字資源進行融合協作與探究的實驗[16]，還能夠助力構建“人在回路”的協同機制與閉合鏈路，有益于增強人工智能賦能教育問題的可解釋性與可信度，從而推動教育朝著更加智能、高效且可靠的方向發展，使得人工智能在教育場景中的應用更具透明度與穩定性，讓教育相關決策與實施過程有更清晰的依據和更堅實的信任基礎。

三、數字化轉型賦能實驗教學高質量發展的實踐路徑

數字化轉型賦能實驗教學高質量發展是一項具有復雜性、全面性的系統工程，需要政府、學校、企業、社會以及師生的廣泛關注和共同參與，充分釋放出數字化在實驗轉型中的巨大價值。當前，通過六大實踐路徑，可助力實現我國數字化轉型賦能實驗教學高質量發展。

（一）構建數字化實驗教學的課程體系

信息技術的迅猛發展從根源上變革了知識的產生、遷移以及獲取途徑，有力地推動了實驗教學朝著數字化方向邁進。數字技術在拓展教學時間與空間維度的同時，也給實驗課程的傳授形式帶來了新的考驗，這就要求實驗教學進一步重視課外教學環節，著力加強對學生自主學習能力的塑造[17]。基于此，構建數字化實驗教學課程體系有利于實驗教學數字化轉型的系統化、整體性實施。實驗教學數字化課程體系以數字化實驗教材為基礎，以互聯網為媒介，通過將傳統課堂優勢、線上教學優勢以及同步直播優勢有機融合，實驗學習的效率得以顯著提升。在此模式下，豐富的實驗資源、濃厚的學習氛圍以及更具力度與開放性的專業支持得以提供，有助于培養學生以自主學習和知識拓展為核心的綜合實驗能力，為其成長成才筑牢根基。

（二）優化實驗教學數字化的支持環境

實驗教學數字化轉型依賴于人、機、環境、資源等協同融合賦能實驗教學，因此，其依賴于數字化環境的創建，可從基礎設施建設、資源匯聚開發等方面筑牢數字化教育環境。第一，大中小學校可建設配備集人工智能、虛擬仿真、實時交互等于一體的實驗室，實現透明性、資源共享性、互動操作性等優質實驗平臺，創設生動而豐富的沉浸式實驗課堂體驗；第二，合理依托國家智慧教育平臺，匯聚大量實驗數字教育資源，甄選出優質實驗教學案例和實驗課堂教學視頻等資源，從根本上解決優質資源匱乏的問題[18]；第三，提供多元主體協同建設、多元技術支持服務、多元需求主導供給的資源，建立多元化的實驗數字教育資源供給機制，優化數據資源供給結構，擴大數據資源共享范圍，提供智慧教育優質化服務生態的數據服務、業務服務、資源服務等[19]。此外，明確數據資源的建設標準，確立科學的實驗資源評價指標體系，嚴格把握控制資源品質，科學高效管理資源，提高技術與實驗教學的適配性，綜合考慮技術類型、易用性、兼容性和可獲取性等因素，提高實驗數字教育資源的服務質量，實現人才培養對中國式現代化的支撐。

（三）打造數字化支持的科學實驗教學樣態

科學教師的數字素養在科學實驗教育數字化轉型進程中起著決定性作用，也是滿足國家科學教育高質量發展要求的核心要點。依據教育部頒布的《教師數字素養》標準，打造一套科學合理的科學教師數字素養標準與指標體系，清晰界定科學教師需擁有的數字意識、知識儲備、能力層級以及道德水準，進而建立起 “職前-在職”科學教師數字素養一體化培訓體系，經常性地開展學術沙龍、研討會、專題講座等教師交流活動，拓寬科學教師人機協同教學視野，增強他們的教學水平，引領他們在數字技術與科學實驗深度融合方面進行創新性實踐探索，為科學教育的現代化發展提供堅實保障與強勁動力，打造融合工具理性和價值理性、理性精神與社會人文密不可分的實驗教學數字化轉型有機體[20]。借助數字化技術，科學教師可依據自身興趣、短板和時間彈性化地選擇適合自己的學習內容，實現個性化的科學教師數字化培訓。科學教師可借助虛擬教學環境開展實際教學模擬，隨后依據平臺系統所給出的即時反饋來做出相應調整與決策，改進其教學方法。通過互聯網，科學教師直接面對具體學生開展教學，讓真實的教學過程成為教師培訓的現實場域，從而增強科學教師培訓的個性化、情境性和精準性，使科學教師實現從數字教學“適應力”到“勝任力”的躍遷。

（四）探索智能時代科學教師數字化培養模式

科學教育數字化的根本在于促進學生科學素養的提升，其關鍵在于科學教師專業能力的發展，進而促進其他因素發揮作用。推進科學教育數字化轉型的關鍵在于提升科學教師數字素養與技能，其離不開數字化學習資源的建設[21]。應積極組織教師開展智能教育素養培訓活動，以提高科學教師智慧教育的應用能力。對現有的數字學習平臺與企業數字化工具加以整合，創新科學教師的培養模式，首先開展試點研究，選擇部分科學教師進行數字化培養，再進行持續迭代改進培養模式，開展大規模教師數字化實驗技能培養。推動大中小學、數智型企業等各類單位展開合作，建立科學教師教育創新基地和實驗室，開發融合前沿技術、數字化教育理念等的系列實驗教學數字化課程。此外，還可借助數字化學習項目、教師數字競賽以及活動周等多種方式，培育出能夠應對未來新技術、新理念、新方法與新挑戰的科學教師隊伍。

（五）建立數字化實驗質量評價全息性系統

高質量的實驗教學評價既是實驗教學實現高質量發展的“指揮棒”，又內嵌在科學教育高質量發展的時代命題中[22]。要確保實現以“人盡成才”為目的的個性化教育，就必須構建智慧教育評價的全息性系統，實現全員性主體關照與差異性信息反饋。第一，借助數字技術形成綜合性教育評價系統，綜合應用結果評價、增值評價、過程評價等多種評價方式，構建多元化、全面化的評價標準與評價內容，以此采集學生實驗學習的全過程數據，形成學生精準“畫像”，從而精準、即時反饋學生學習狀態，為每位同學指明更加科學的前進方向。第二，要實現教育評價工具的智能化。借助多種智能評價技術，改變傳統的以經驗和考試為主的評價方式，改變教育評價對同一化、標準化知識技能的追求，轉向對學生個性化、高階性、動態性的綜合素養評價。第三，借助智慧教育評價結果，預測學生發展方向，做好學生職業生涯規劃教育。

（六）推進數字化實驗教學應用示范工程

當前，數據賦能實驗教學數字化轉型尚處于探索試驗的初期階段，唯有充分挖掘數據價值，才能推動實驗教學數字化轉型向縱深發展。所以，強化科學教師的數字理念和應用能力至關重要。其一，服從“場景嵌入式、服務伴隨式、學習泛在式”的數字化理念，對一線教師和工作人員展開教育數據素養培訓工作，打造一支高素質數字素養的教師隊伍。其二，堅守“應用為主、服務優先”的教育數字化原則，發揮數據場景的創新功能，解決數據驅動實驗教育的痛點，全方位提升實驗教育數據創新應用水準。其三，通過征集場景案例、設立專項課題等多種途徑，明確數據助力實驗教育數字化轉型的基本方法，引導全國各教育行政部門以及校企等推廣實施。其四，構建“評估-反饋-優化”一體化的實驗教育數據體系，依據評估結果實施數據證據導向的教育決策與干預手段，充分展現數據在推動教育高質量發展進程中的應用價值。

實驗教學進行數字化轉型，一方面是為了契合教育變革潮流，另一方面更是達成科學教育高品質提升的必由之路。當下，實驗教學剛剛踏入轉型的起始階段，后續仍需全方位引入人工智能、元宇宙等前沿數字技術，借助創新驅動力促使實驗教學邁向高質量發展新臺階，并且在這一進程中完成對實驗教學體系的重新構建，為科學教育的內涵式跨越式發展謀求新的變化、開創新的局面、儲備新的人才。

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作者簡介：

王后雄：教授，博士生導師，研究方向為科學教育、課程與教學論。

馬善恒：在讀博士，研究方向為技術賦能、科學教育、實驗教學。

胡天嬌：在讀博士，研究方向為科學教育、實驗教學。

Digital Transformation Enabling High-Quality Development of Experimental Teaching： Connotation， Internal Mechanisms and Practical Paths

Wang Houxiong， Ma Shanheng， Hu Tianjiao

College of Teacher Education， Central China Normal University， Wuhan 430079， Hubei

Abstract： The high-quality development of experimental teaching is the preferred path to respond to the demands of innovative talent cultivation， and it is a necessary path to promote the high-quality development of science education， and the digital transformation to enable high-quality development is an important initiative to accelerate the construction of a strong educational country in China. The digital transformation of experimental teaching has the connotative characteristics of deepening the practice of inquiry， creating a visual context， promoting the externalization of methods， breaking through the learning field， and building shared resources. The internal mechanism of digital experimentation that empowers the high-quality development of experimental teaching is mainly as follows： to develop new quality productivity and reshape the ecological system of experimental teaching； to highlight the humanistic point and form a mutually beneficial symbiotic human-machine relationship； to point to the future of education， to effectively bring into play the value and effectiveness of the data； and to embody the subjective consciousness and comprehensively improve the digital literacy of teachers and students. Based on the innovation trend of science education in the intelligent era， it is necessary to give full play to digital technology in the experimental teaching by constructing the curriculum system of digital experimental teaching， optimizing the digital support environment for experimental teaching， creating a digitally-supported sample of science experimental teaching， exploring the digital cultivation mode of science teachers in the intelligent era， establishing a holographic system of digital experimental quality evaluation， and advancing the demonstration project for the application of digital experimental teaching， among other practical paths. empowering role of digital technology in experimental teaching.

Keywords： experimental teaching； digital transformation； high-quality development； practical paths

收稿日期：2024年10月22日

責任編輯：李雅瑄