实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。2019年教育部《关于加强和改进中小学实验教学的意见》提出要着力在教育“双减”中做好科学教育加法，要加强中小学科学及相关学科（物理、化学、生物学、地理、信息科技/信息技术、通用技术等）课程标准及教材修订完善工作，加强实验室建设，强化实验教学等要求
［1］。2023年教育部发布的《中小学实验教学基本目录》正是深入贯彻落实这一文件精神的具体措施。目录以新课标主题为线索，梳理了构建学科核心概念、核心规律、核心实验素养与关键能力所应开展的基础性实验及实践活动，其中完整覆盖信息科技学科的1～9年级，共94个实验，体现了国家对实验教学的高度重视
［2］。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》也强调运用线上实验、模拟、仿真等方式，引导学生自主学习、合作学习
［3］。然而，当前中小学实验教学仍存在教学方式较为单一、教学过程与评价体系相互脱节，实验教学所需的硬件资源、数字化工具及课程资源较为匮乏，各类资源分散独立难以实现有效整合，缺乏对实验资源的长期保存与维护机制等问题。
教学评一体化是指在教学过程中，将教学目标、教学实施和教学评价三者紧密结合，形成一致、同步和统一的整体
［4］，其教学理念将替代传统的评价方式，能够有效改进学生学习方式、改善课堂教学的质量，促进教学相长
［5］。教师要遵循教学评一体化的教学理念，建构基于核心素养的评价体系，整合新课标的课程改革建议，制定清晰的教学目标，创新多元化教学方法，以教学评价贯穿教学整个过程，发挥实验教学的育人功能
［6］。笔者以学习平台Learn Site（简称LS）为支撑，构建了一个集教学、学习和评价于一体的实验教学方案，以优化实验教学效果。
1 实验教学的现状分析
实验教学是连接课堂理论与实际操作的重要桥梁，能将抽象概念转化为具体技能。它以创新为导向，强化学生创新创造能力，着力提升学生的实践能力和动手能力，激发学生的创新思维和创造力，培养学生的问题解决能力。然而，目前中小学实验教学仍存在实验过程反馈不够及时、实验内容更新滞后、难以满足个性化学习需求、重结果忽视过程中的能力培养等关键问题。
1.1 实验过程反馈不够及时
在传统实验教学中，学生在实验过程中往往缺少及时的反馈，导致错误和不足难以及时纠正，影响学习效果。通过平台的实时数据收集与分析，能够快速反馈学生在实验中的操作是否正确，是否存在误差或偏差。平台支持即时在线互动，学生在实验过程中遇到问题时可以随时向教师或同学提问，平台内的在线讨论区或聊天室提供互动空间，能促进学生与教师、学生之间的知识分享和讨论。
1.2 实验内容更新滞后
实验内容与科学技术的进步不匹配，许多实验依然停留在传统的、过时的技术和方法层面，不能满足学生对前沿科技和实际应用的探索需求。平台可以支持虚拟实验的引入，学生可以在数字环境中进行实时操作，体验前沿的实验内容和技术应用。不仅避免了传统实验室设施有限的困境，还增加了实验的多样性和时效性。
1.3 难以满足个性化学习需求
在传统教学中，教师难以实时掌握每个学生的学习进展，不能及时解决学生在实验中遇到的困难，难以满足学生个性化学习需求，导致评估和反馈滞后，一些学生由于跟不上进度或无法深入探索感兴趣的领域而失去动力。平台能够收集和分析学生的实验数据，包括实验时长、操作准确性、实验结果等，生成学情报告，帮助教师全面了解学生的学习状态，通过数据分析为教师提供个性化反馈，帮助教师及时调整教学策略，给予学生更精准的指导，同时学生可以自主选择合适的进度进行实验。
1.4 重结果忽视过程中的能力培养
传统的实验评价多侧重实验结果，忽视了学生在实验过程中的思维方式、创新性和解决问题的能力培养。平台可以通过学生在实验过程中实时采集的数据，从实验设计、操作步骤、实验过程中的判断能力、问题解决能力等各个维度综合评估学生的实验技能。同时，平台支持学生进行自我评估和同伴评价，增强学生的反思能力。通过自评和互评，学生能够更全面地认识自己的优点和不足，同时也能从他人的实验中汲取经验和灵感。
2 平台支持实验教学评一体化设计
平台支持实验教学评一体化设计。以学科核心素养为导向，通过系统性框架实现教学目标、教学过程与教学评价的深度协同。平台支持教师设计及实施实验教学，包括长期存储实验电子方案等资源，支持教师和学生开展评价活动，并提供开展虚拟实验的条件。
2.1 确定实验目标
在实验设计中，目标设定是确保学生能够有明确学习方向的关键。通过设定清晰且可测量的目标，教师能有效地引导学生逐步掌握核心知识与技能。明确实验需达成的学科核心素养或能力，将核心素养拆分为可观测的行为指标，并设定相应的教学目标、学习目标和评价目标。实验目标需要根据学生的实际情况进行动态调整，可以根据学生在学习过程中的表现，及时调整目标的难度或深度，确保每个学生都能够在适合自己的水平上逐步达成目标。
2.2 设定实验主题
选择合适的实验主题不仅能激发学生的兴趣，还能确保学生在探究过程中不断拓展视野。结合学情特征与现实需求，从实验目标的子目标中提取关键挑战，寻找契合的现实场景，将场景需求映射为技术任务并转化为具体实验主题，通过任务化的方式引导学生深入探索。
2.3 配置实验环境
实验环境涵盖本地硬件设备与线上平台。优先选取或搭建兼具技术普惠性、教学专业性与生态开放性的平台。通过虚拟平台，学生可以在安全、灵活的环境中进行实验操作。
2.4 制订实验方案
以实验教学目标为核心导向，系统制订教师教学方案、学生学习方案及评价方案，并将三类方案统一存储于教学平台。实验方案的设计需充分凸显学生的主体地位，充分调动学生的主观能动性，教师要引导学生主动参与实验设计、操作与探究的全过程。在教学实施过程中，教师以引导者、组织者的身份，辅助学生完成实验探究任务；同时，构建涵盖过程性评价与总结性评价的多元评价体系，明确评价指标、评价标准与实施流程，并以评价方案为引领，反向优化教师教学方案与学生学习方案。同时，方案的实施应保持灵活性，教师可以实时根据学生的反馈和学习情况调整任务难度和评价标准，确保学生能够在科学的引导下不断进步，并在实验过程中得到充分的启发与锻炼。
2.5 实验教学实践
在实验教学实践中，以教学评一体化理念为核心，将实时互动与动态反馈放在首位。教师设计阶梯式任务与多维度评价工具，利用平台数据识别共性难点，解答问题并提供及时指导，同时利用平台监控学生的实验进展，动态调整教学策略，并为不同能力学生提供差异化支持。学生需在角色轮换中平衡协作与自主探究，重视过程性创新，并强调信息伦理设计，实现人机协同与伦理反思的融合，推动教育从知识传递向素养生成转型。综合的评价体系将从实验结果、过程参与、合作精神等多个维度进行综合评估，以确保学生在实验中全面发展。
3 基于LS平台的实验教学评一体化实践
以八年级信息科技实验教学中的物联网实践与探索单元为例，设计基于LS平台的教学评一体化的实验教学过程。
3.1 实验课程内容选定
信息科技学科具备独特的实践性与技术整合性，它的社会需求导向强化技术伦理教育，与物理、生物学等学科的交叉性能辐射多学科协同创新。初中信息科技包括互联网应用与创新、物联网实践与探索和人工智能与智慧社会三部分内容。其中物联网实践与探索单元，因其结构化技术框架与社会适切性，成为落实学科核心素养的典型载体。该单元基于围绕物联网技术演进、基本原理、创新应用与安全机制展开，通过“感知层数据采集—网络层协议传输—应用层智能控制”的三层架构设计，系统培养学生信息意识、计算思维、数字化创新能力及信息社会责任。因此，选择具有代表性的物联网实践与探索单元作为实践案例。
3.2 确定实验目标
信息科技新课标在物联网实践与探索单元中，对学生的学业要求即实验目标为：能理解万物互联的含义，知道物联网协同互联网使实时定位、远程监控、分享众筹等新型服务和应用成为可能。根据学习任务的需要和可用的实验设备，设计并搭建具有数据采集、实时传输和简单控制功能的简易物联系统。能通过智能终端或编写程序，读取并处理含有物联功能设备中的数据，进行适当反馈或控制。初步体会物联网与大数据、人工智能之间的关系，并利用相关知识解决一些跨学科的实际问题，认识到物联网中自主可控技术的重要作用
［3］。
3.3 设定实验主题
基于信息科技学科核心素养目标分解出关键能力需求，包括实时数据采集、可靠传输与快速响应控制，随后聚焦社会现实痛点中的独居老人安全监护场景，其核心矛盾为“危险感知滞后”与“求助信息失效”两大技术挑战；最终将场景需求映射为物联网三层架构的实践任务：通过传感器网络实现生理与环境监测、搭建低延迟数据传输通道、开发智能预警与联动控制机制，确定“紧急呼救助手”这一兼具技术训练价值与社会关怀意义的实验主题。
3.4 配置实验环境
实验所需本地环境为硬件设备及实验室。
实验所需线上学习平台为Learn Site（简称LS），网址为10.185.3.66。它整合了备课、教学、学习与评价的全流程，支持虚拟硬件模拟、多源数据分析，助力实验教学的落地。教师课前可以在平台创建学案，上传教案、视频、测试题等资源，并预设“模拟硬件连接”“头脑风暴”课堂活动，设计任务流程。课中一键查看学生签到情况，实时追踪小组任务进度，引导学生完成硬件连接、编程调试等实践操作。还可以对学生的作品、参与度等进行评分，同时平台生成学生个性化反馈，支持导出学习报告，分析班级整体表现与个体差异。学生在课前登录平台预习学案，并自动完成签到。课中在平台完成模拟硬件连接、小组协作编程、数据传输等任务，并提交作品。同时对同组成果进行评分与建议。最后可以查看个人学习情况，针对性巩固知识点。LS平台能实现教学资源整合与管理、提供虚拟实验环境、动态化学习追踪与评价、课堂协作与生态构建。
3.5 制订实验方案
教师以实验目标为导向，依托平台制订教学方案、学生学习方案以及评价方案。“紧急呼救助手”实验教学方案如
表1所示。
3.6 实验教学实践
（1） 模拟连接，激发兴趣。以LS平台为基础，模拟硬件连接，通过直观的虚拟演示与互动操作，让学生趣味盎然地感受物联网技术的神奇魅力，激发学生对技术的浓厚兴趣。在平台新建“紧急呼救助手”学案，新建模拟连接活动。活动中展示实验所需要用到的所有硬件，学生点击开始创作，可以将传感器、处理器和执行器等硬件移动连接到相应的部分。
（2） 创设情境，发现问题。从独居老人的生活状态与潜在需求出发，播放独居老人生活短片。新建讨论活动，引导学生共同讨论并总结出独居老人居家安全隐患的两大主要问题：一是危险信息没有被及时感知到，如老人跌倒、家中起火等紧急情况；二是求助信息不能及时传递，即使老人意识到危险并试图寻求帮助，也可能因行动不便、通信设备故障等原因而无法及时发出有效的求助信号。在此基础上，我们引出本节课的实验主题——“紧急呼救助手”。“紧急呼救助手”是一款基于物联网技术的智能设备，旨在通过实时监测与快速响应机制，有效解决独居老人居家安全隐患，为他们提供更加安全、便捷的居家生活环境。
（3） 头脑风暴，凝练方案。平台发布头脑风暴活动，请学生利用思维导图工具将“紧急呼救助手”的设计思路与功能要点进行系统的梳理与呈现，并以图片的形式上传。思维导图不仅帮助学生清晰地展示了各个模块之间的关联，还方便他们在后续的开发过程中进行参考与调整。最终学生共同设计总结出了“紧急呼救助手”的核心功能：心率监测、活动监测、安全警报、紧急情况、亲情联络、社交娱乐、健康咨询等。
（4） 项目实践，解决问题。基于LS平台，带领学生根据设定的系统功能，明确物联网的三层网络架构：即感知层（获取求助信息，感知数据）—网络层（传递数据至云端）—应用层（显示求救信息并展开求救），并设置相应的教学活动，带领学生逐步体验物联网三层结构，层层深入。
（5） 评价反思，拓展延伸。学生通过自我评价表进行反思性评估，从而清晰认知自身优势与待改进领域；同时，基于LS平台的小组互评功能，学生在完成硬件连接、编程调试、数据可视等任务后，通过作品互评获得多视角反馈，客观识别技术实现中的不足并动态优化方案。平台全程跟踪记录学生在感知层搭建、网络层传输、应用层交互等环节的操作轨迹与成果数据，结合自评与互评结果，形成覆盖过程性与成果性的多维评价链，最终为课题的总结性评价提供科学依据，助力学生实现能力进阶与素养提升。引导学生归纳“紧急呼救助手”制作步骤，让学生主动构建出物联网模型搭建的一般流程，拓展物联网技术的应用范围，深入了解物联网技术的实际应用。
4 总结与反思
平台支持的教学评一体化实验教学是基于学科核心素养，以平台为基础、目标为导向，使教师的教、学生的学及教与学的评价相互促进的实验教学新模式。该模式推动教师教学策略从经验驱动转向精准调控，促进学生深入理解实验的科学原理，培养创新能力与实践能力，为其他学科教师提供实验教学思路，奠定学科协同的创新教育生态基础。然而，当前平台维护需要专业技术支持，限制了其在资源匮乏学校的普及；同时，教师技术培训周期较长，短期培训可能影响教学效果，部分教师可能因技能不足而难以充分发挥平台功能。该模式的全面落地需重点关注技术实施及为教师提供系统性培训与资源共享支持，提升教师的操作技术与跨学科融合能力。
2024年重庆师范大学研究生科研创新项目“生成式人工智能赋能项目式教学的实践路径探究”(YZH24010)
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