近年来，教育部多次发文指导中小学校基础建设工作，《中小学数字校园建设规范（试行）》从网络环境、数字终端、数字化教学空间、创新创造空间、文化生活空间等明确了数字校园基础设施建设相关要求
［1］；《基础教育课程教学改革深化行动方案》提出“建设复合型综合实验教学环境，开展教学装备配备达标率、使用率监测，保障实验教学正常开展”
［2］。数字化实验室作为中小学校教育新基建、实现教育数字化转型的重要内容，其建设与应用状况越来越受到关注。多位专家学者针对数字化实验室规划、设备选购、技术应用以及管理创新等持续开展研究，孙永泗指出数字化实验室智能性、开放性和整合性的特征
［3］；竺建伟通过上海的实践探索，明确了中小学创新实验室的概念内涵与核心特征，并积累了丰富的建设和使用案例
［4］。纵观中小学校数字化实验室当前研究现状，发现一是缺乏在中学背景下数字化实验室建设的讨论；二是调研学校覆盖范围较窄，数量较少。据此，笔者收集山东省的中学数字化实验室建设数据，分析当前山东省中学数字化实验室建设现状、存在的问题并提出针对性建议，以期为后续基础建设及相关研究提供借鉴与参考。
1 数据来源
1.1 评价体系
秉承前瞻性、系统性、发展性原则，以政策分析、先进实践经验及理论研究为基础，初步设计了中学数字化实验室基础体系建设维度，包含数字化场所、数字化装备及数字化资源三项二级指标。
1.2 调研对象及方法
设计了面向中学实验教学教师、校长、区县管理者三类主体的调查问卷，共回收来自16个地级市106个区县问卷7 905份，删除作答有误、填答缺失的814份，最终回收有效问卷合计7 091份，地市分布情况如
表1所示。样本数据来源分布较广，基本做到了全面性和均衡性。
2 现状分析
2.1 数字化实验室面积及间数配备不足
数字化场所是数字化实验室的外部条件，将数字化场所分为实验室面积及间数、固定设施（包含地面、布局、门窗、综合布线系统、电源等基础设施）、环境（包含采光、照明、温度、噪声、通风环保、消防急救、用料安全、仪器设备等外部环境）、数字化设备配备套数四大类进行综合考量。调研结果显示，固定设施配备（54%）及环境配备（55%）刚刚达到中等水平，数字化设备配备套数（31%）配置比率偏低。
化学数字化实验室配备率47%、物理数字化实验室45%、生物学数字化实验室45%，生化综合实验室（29%）、理化生综合实验室（28%）配备率普遍偏低，全省各校数字化实验室间数均值为3.5间，低于《山东省中学教学用实验室数字化建设规范》（下文简称《规范》）要求的标准水平（新建及改扩建学校规模大于12个平行班的，可考虑规划建设物理、化学、生物学数字化实验室各2间）。因此，建议校方在今后的校园新建及改扩建中应考虑生源数量，适当增加数字化实验室间数。《规范》指出每间数字化实验室使用面积不少于96 m2，校长问卷结果显示，每间使用面积96 m2以上的学校为35%，因此，省内数字化实验室配备面积普遍低于标准面积。
2.2 基础建设配置水平高，数字化器材及教具亟待补充
数字化设备分为实验室基础建设、视听设备、环境监测设备、网络控制设备、数据采集系统及配套实验器材六大方面，其中实验室基础建设是教师演示台、学生实验桌凳、仪器柜等传统实验室必备基础建设，数据采集系统是指数据采集器、无线模块、传感器数据显示模块、数字化实验软件、传感器等数字化实验相关软硬件。教师问卷分析结果显示，实验室基础建设配备率最高（83.9%），视听设备（35.0%）、网络控制设备（30.4%）及环境监测设备（36.0%）配备率达30.0%以上，配套实验器材（25.0%）配备相对不足，数据采集系统（14.1%）配备率最低。进一步对六类数字化设备配置情况进行统计分析发现，不同数字化设备配置差异显著（p<0.001，x2=8 409.325）。
《规范》指出分组实验时，学生应该按2~4人一组配备数字化实验器材设备及配套教具，教师问卷分析结果显示，能达到此标准的达标配置率仅17%；演示实验时，数字化实验器材设备及配套教具应配备1~2组，达标配备率为41%，全省数字化实验器材设备及配套教具配备亟待补充。数据显示，分组实验时数字化实验器材设备及配套教具套数，初级中学显著低于高级中学（p<0.001，T=3.47）；在初级中学生物学、物理、化学3科均有显著差异，均值为初中生物>初中物理>初中化学（p<0.001，F=25.03）；在高级中学中物理学科显著高于化学学科（p<0.05，F=3.70）。演示实验数字化实验器材设备及配套教具套数，所有学科均无显著差异，但初中显著低于高中（p<0.001，T=12.59）。
2.3 数字化实验教学资源建设差异显著，使用频率低
分析教师问卷得知，对于数字化实验教学资源的获取，教师依赖网络检索（41%）及学校自建资源（40%）较为普遍，统一购买（31%）也是实验教学资源来源渠道之一，区域内自建资源如名师工作室等明显不足（18%）。
对于数字化教学资源使用频率，多数教师（45%）反馈日常教学中几乎没有使用数字化实验教学资源，同时极少数教师（1.74%）表示会频繁使用教学资源。经过多重比较发现，在使用数字化教学资源频率上，呈现出研究生学历>本科学历教师（p<0.05，F=3.75），教龄1到10年教师>教龄10年以上的教师（p<0.001，F=32.34），初级职称教师>中级职称教师>高级职称教师（p<0.001，F=30.91）。因此，中高级职称、教龄10年以上，以及本科学历教师亟待提升数字化实验教学资源使用技能。
2.4 东部地区数字化建设较佳，西部地区仍有较大差距
教师问卷分析结果显示，从数字化场所配备来看，东部地区显著高于西部地区（ps<0.05），东部地区数字化实验室面积显著高于西部、中部地区（p<0.001，F=8.54）。在实验室间数、固定设施、环境这3个方面，东部地区显著高于西部地区（ps<0.05），东、中、西部地区在数字化设备配备套数上无显著差异。
从数字化设备配备来看，东部、中部、西部地区均有显著差异（ps<0.01），均值排序为东部地区>中部地区>西部地区。在网络控制设备与数字化采集系统方面，东部、中部、西部地区均有显著差异，均值排序为东部地区>中部地区>西部地区（ps<0.001）。视听设备配备，东部地区显著高于西部地区，中部显著高于西部地区（ps<0.001），东部与中部地区无显著差异。在实验基础建设方面，东部地区显著高于中部、西部地区（p<0.001，F=7.43）。
从数字化实验教学资源配备来看，东部、中部、西部地区无显著性差异。校本资源、区域自建资源、统一购买资源等资源建设无东部、中部、西部地区差异。
2.5 乡镇（农村）数字化配备相对落后，需加大帮扶力度
教师问卷结果显示，从数字化场所看，城区学校显著高于乡镇（农村）学校（p<0.001，T=5.1）。其中，实验室面积（p<0.01，T=2.59）、固定设施（p<0.001，T=5.928）、数字化设备配备标准套数（p<0.001，T=7.89）及环境配置（p<0.001，T=6.56）在城（城区）乡（乡镇和农村）之间表现显著差异，均表现为乡镇（农村）学校的实验室面积、固定设施、数字化设备配备标准套数、环境配备显著低于城区学校。实验室间数配置不存在显著的城乡差异（p=0.152）。
同时，数字化设备配备，城区学校显著高于乡镇（农村）学校（p<0.001，T=17.43）。其中，视听设备（p<0.001，T=13.88）、网络控制设备（p<0.001，T=14.08）、数字化采集系统（p<0.001，T=17.79）及实验室基础建设（p<0.001，T=7.09）配置在城（城区）乡（乡镇和农村）之间表现显著差异，均表现为乡镇（农村）学校的实验室内视听设备、网络控制设备及数字化采集系统显著低于城区学校。
数字化教学资源配备，城区学校显著高于乡镇（农村）学校（p<0.001，T=10.63）。校本资源（p<0.001，T=10.68）、区域内自建资源（p<0.001，T=3.63）、统一购买（p<0.01，T=2.87）配置在城（城区）乡（乡镇和农村）之间表现显著差异，均表现为乡镇（农村）学校显著低于城区学校。
2.6 城区老学校数字化配备落后，改扩建力度仍需加强
基于教师问卷结果发现，从整体数字化场所配置来看，新建校显著高于老校（p<0.001，T=12.45）。其中，实验室面积（p<0.001，T=11.15）、实验室间数（p<0.001，T=10.67）、固定设施（p<0.001，T=11.06）、数字化设备配备标准套数（p<0.001，T=11.53）、环境（p<0.001，T=11.18）在城区老学校及城区新建校之间表现显著差异，均表现为城区老学校的实验室面积、实验室间数、固定设施、数字化设备配备标准套数、环境配备显著低于城区新学校。
从整体数字化设备配置来看，新建校显著高于老校（p<0.001，T=10.56）。其中，实验室基础设施（p<0.001，T=11.559）、视听设备（p<0.001，T=10.07）、网络控制设备（p<0.001，T=8.96）、数字化采集系统（p<0.001，T=7.23）在城区老学校及城区新建校之间表现显著差异，均表现为城区老学校的实验室基础设施、视听设备、网络控制设备、数字化采集系统显著低于城区新学校。
针对数字化实验教学资源配备，城区新建校显著高于城区老校（p<0.001，T=11.73）。其中，区域自建资源（p<0.05，T=2.10）、校本资源（p<0.001，T=5.61）均表现为城区老学校显著低于城区新学校。统一购买资源在城区老学校及城区新建校无显著性差异（p=0.20）。
3 建议及展望
教育部等六部门《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》指出，聚焦教育高质量发展的迫切需要，立足固根基、扬优势、补短板、强弱项，量力而行、因地制宜、循序渐进推动教育新基建，夯实信息化时代教育变革的基础条件
［5］。山东省教育厅历来重视实验室建设与配备，面对当前传统实验室转型为数字化实验室迫切需求，首要任务是亟须加强数字化实验器材及配套教具的配备，优先满足演示实验标准（1~2组），渐进配备达到分组实际标准（2~4人一组），同时逐步扩大数字化实验室面积，提升大中型学校（600人以上）的数字化实验室数量，缩小初高中差异，逐步达到规范化标准。西部地区仍需加大对实验室固定设施及外部环境的搭建，尤其是针对视听设备、网络设施的完善，逐步缩小与东部地区的差距。要加强城区老学校改扩建力度，注重对其数字化场所及数字化设备的升级改造。要加强对农村地区学校的扶持力度，资金倾斜到位，不仅要继续保持数量这一优势，更要改善质量，建一所优一所。
3.1 鼓励技术改造传统实验室，建立复合型环境
教育部《关于加强和改进中小学实验教学的意见》提出，鼓励对普通教室进行多功能技术改造，建设复合型综合实验教学环境
［6］。针对传统实验室改造为数字实验室，提出以下几点建议。
一是制订数字化实验器材及配套教具更新计划。按照实验室实际建设需求且适度超前原则做好整体规划，可结合实验室建设实际情况、经费获批情况逐年逐项配备，及时淘汰实验室内使用年限过长、老旧及损坏设备。二是加大网络基础建设投入。政府应优先支持西部地区的网络基础设施建设，合理规划网络布线，按需扩大学校出口带宽。在有条件的学校试点5G网络、千兆局域网，实现校园无线网络全覆盖，支持高带宽、低延迟的虚拟实验和远程教学。三是分阶段更新视听设备。根据西部区域实际情况制定设备更新规划，分步渐进式更新视听设备，如液晶投影屏、电子白板、触控一体机、互联黑板等。引入低成本解决方案，采用集中采购、投标竞标、租赁共享的方式，在预算有限的情境下，优先选择性价比高的设备。四是优化实验室空间布局。城区老学校可利用闲置教室改造为数字化实验室，充分利用现有空间划分功能区，根据教学需求调整功能布局，如设置实验区、讨论区和展示区，满足多种教学需求。
3.2 加强专项经费保障，健全资金使用监督制度
《山东省教育信息化“十四五”规划》指出，要强化专项资金支持，不断加大区域和学校教育信息化经费投入，重点加大对经济薄弱地区和农村学校信息化建设的经费支持
［7］。鼓励各级各类教育行政部门以省、市为单位整体立项、整体招标采购，开展中学实验仪器设备项目立项工作。应针对地处经济欠发达区域的乡镇农村、西部地区，设立专项资金项目，加强专项财政投入，实施更为精准有力的政策倾斜与资金支持。同时可结合当地经济发展情况，健全中小学校实验室数字化专项经费申请、审批、投入、使用及监督制度，定期开展“回头看”工作，确保按规定及时足额拨付学校经费，严禁专项经费挤占、挪用、截留、克扣，保障经费支出并落实到实验室建设当中。鼓励社会力量加入，开放社会资助、企业合作和个人捐赠渠道，建设中小学校数字化实验室试点校、试点区，以多种形式支撑数字化设备及虚拟实验平台资源配备。
3.3 建立区域校际联动机制，推进数字化实验资源共享
《山东省基础教育扩优提质行动实施方案》提出，以市为主，压实责任，补齐短板，对于基础薄弱地区，调动先进地区资源开展对口支持
［8］。鼓励以各种形式搭建交流分享平台，组织经验交流会议、比赛、培训等多样化活动，借助校际合作、跨区交流、教学联动、定点帮扶等模式，发挥发达地市带头作用，建立区域校际联动机制。
一是强化数字化实验教学的研究与教研活动，及时总结并推广实验教学典型经验和先进教学方法，吸引和促进更多的师生参与、开发和创造数字化实验，补足并配齐区域级自建的数字化实验教学资源。
二是推动校际合作与资源共享，实现优化资源配置和教育均衡优质提升。探索并建设区域资源共享平台，鼓励新学校与老学校、西部学校与东部学校之间建立结对帮扶关系，共享实验设备和教学资源。
三是建立跨区域云端资源联动机制，通过虚拟实验平台和在线课程，让外校的学生能够远程参与优质学校实验教学活动，拓宽学习视野和实践机会；利用云端平台上传课程资源、实验数据和分析结果，便于外部学校访问及使用，实现域内及域外优质资源的共建与共享。
3.4 构建实验室评估机制，提升实验室配备意识
《基础教育课程教学改革深化行动方案》中指明“建设复合型综合实验教学环境，开展教学装备配备达标率、使用率监测，保障实验教学正常开展”
［9］。
一是提倡建立实验室使用效果评估机制，定期评估数字化实验室的使用效果，及时发现问题并改进。制订科学的评估指标体系，包含设备达标率、设备使用率、教学效果、制度建设、日常维护及学生满意度等。组织专家团队对实验室建设与使用情况进行评估，提出改进意见，建立反馈机制，收集教师及学生建议，持续优化数字化实验室建设。
二是开展教育部政策文件、山东省教育厅《山东省教育技术装备配备指南（初中）》《山东省中学教学用实验室数字化建设规范》等相关标准的宣贯工作，提升基层教育教学人员对实验室配备的基础认知。各级教育行政部门制订培训方案，尤其是针对数字化实验设备维护及管理能力，提高中高级职称、教龄10到30年以及本科学历教师的参训比例，线上与线下相结合，纳入中学教师培训体系，确保完成目标群体的全员轮训。
山东省教育科学“十四五”规划2023年度重点课题“中学实验教学数字化场景构建与应用研究”(2023ZD028)
京公网安备11010202008535号
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