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当前，小学科学实验教学普遍存在实操缺位、探究碎片化、教学方式单一、评价表层化等问题，学生难以亲历完整实证过程，科学思维与创新能力培养流于形式。人工智能时代，科学教育重心转向实证探究与素养培育，实验教学的育人价值愈发凸显。

为破解传统实验教学痛点、落实科学教育提质要求，陕西省西安高新区实验小学发挥STEAM教育的先发优势，紧扣国家科学教育政策与课标要求，锚定“真实验、真探究、真成长”改革方向，构建“实体+虚拟”双轨支撑、“提出问题—作出假设—设计方案—规范实验—分析论证—迁移应用”六步闭环教学模式，以虚实融合破解实验教学痛点，以闭环探究落实核心素养，推动实验教学从“验证演示”向“自主探究”、从“零散操作”向“系统培育”转变，形成理念先进、路径清晰、特色鲜明的小学科学实验教学新样态，让学生在规范实证中理解科学本质，在完整探究中发展科学思维，在实践应用中培育创新能力。

科学教育的根基在实证，核心在实验，价值在育人。实验不是科学课堂的补充环节，而是学生认识自然、建构概念、发展思维的核心路径。学生并非通过“听讲”进入科学，而是在观察现象、动手操作、收集证据、理性判断的过程中真正走进科学。在知识快速迭代的今天，记忆不再是核心竞争力，观察能力、实证意识、推理能力、批判思维与创新实践能力才是面向未来的关键素养。

2017年，《义务教育小学科学课程标准》正式发布，学校以此为契机，启动科学实验教学强化改革，破解传统科学教学“重理论、轻实操，重结果、轻过程”的痛点，全面重构科学实验教学体系。学校确立了“以实验启智、以探究育人”的核心理念，明确提出三项主张：一是让实验成为科学学习的主要方式，拒绝“黑板上做实验、课本里记现象”；二是让探究贯穿实验全过程，从被动验证走向主动发现；三是让素养落地在每一次操作与思考中，实现全员参与、全程探究、全面赋能。学校始终坚持：科学实验是科学教育的“根”，真实探究是科学实验的“魂”，让每一名学生在动手实操中求真知、在循证推理中明事理、在实践创新中长本领。

学校遵循小学生认知发展规律，结合《义务教育科学课程标准（2022年版）》要求，以纵向贯通、分层递进为核心设计思路，构建了基础、拓展、选择、综合四级课程体系，形成系统化、阶梯化的科学实验课程特色，实现从“零散活动”到“系统培养”的升级，让不同学段、不同基础的学生都能在实验探究中获得成长。

学校严格落实课标要求，确保课标必做实验开出率达到100%。从低年级开始规范实验操作、培养记录习惯、建立证据意识，让人人会实验、人人爱探究。例如，低年级开展常见材料、动植物形态辨识等观察实验；中年级开展温度测量、简单电路、物质溶解性等规范操作实验；高年级开展电磁铁磁力大小影响因素、杠杆平衡规律、滑轮组省力原理等探究实验，由浅入深的实验安排，循序渐进地提升学生实操能力，培养严谨的科学态度，为科学探究能力发展筑牢根基。

为落实课标关于“跨学科主题学习”的要求，学校以国家课程为基础，拓展跨学科实验项目，推动科学与数学、技术、工程深度融合，用实验解决真实问题。例如，结合数学测量开展植物生长规律探究，用数学图表分析生长数据；结合工程设计开展简易装置制作，发展工程思维；结合生活现象开展物质变化、力与运动等拓展实验，拓宽探究视野，提升知识综合运用能力。

学校利用课后服务时间开展科技社团活动，开设虚拟仿真、模型制作、人工智能、机械探究、生物观察、物理探究等个性化实验课程，让学生自主选择、自主探究，满足特长发展需求，为有科学创新潜质的学生提供更充分的成长空间，释放创新活力，落实因材施教理念。

学校以真实问题为导向，开展长周期、综合性项目式实验探究活动，如设计园林景观、制作简易灭火器、节能房屋优化等，让学生完整经历“发现问题—设计方案—实验验证—迭代优化—成果表达”全过程，实现从“做实验”到“做研究”的跨越，培养综合实践与创新能力。

学校融合传统实验与数字化实验优势，结合核心素养要求，创新建构“双轨支撑、六步闭环”科学实验教学模式，让课堂回归探究本质、让学习真正发生，破解传统实验教学的诸多痛点。

学校坚持实体实验、数字虚拟实验并重，以虚实融合破解实验教学痛点。传统实体实验强调动手操作、亲身体验，让学生在真实操作中掌握器材使用、规范流程、观察记录，培养严谨的科学态度与扎实的实操能力。数字虚拟实验则借助VR/AR、传感器、数据采集等技术，破解传统实验中微观不可见、高危不可做、现象不明显、数据不精准等难题，实现现象可视化、过程可重复、数据可量化，提升实验效度与思维深度。

在实践中，学校总结形成“提出问题—作出假设—设计方案—规范实验—分析论证—迁移应用”六步闭环教学模式，让学生亲历科学严谨的完整探究过程，实现从“动手操作”到“动脑思辨”的深度提升。以“探究摆的运动”实验为例，其具体过程如下。

一是提出问题。教师出示摆钟、秋千等生活场景，引导学生思考：摆的运动快慢与什么因素有关？

二是作出假设。学生基于生活经验提出猜想：可能与摆绳长短、摆锤重量、摆动幅度有关。

三是设计方案。学生讨论交流，明确用控制变量法设计实验，每次只改变一个因素，其他条件保持不变；设计实验记录单，明确实验步骤与观察重点，培养实验设计能力。

四是规范实验。实体实验：分组利用铁架台、棉线、钩码制作摆，分别测量不同摆绳长度、不同摆锤重量、不同摆角下的摆动时间，重复实验并如实记录数据，培养规范操作与记录习惯。数字实验：利用AR实验工具采集周期数据，自动生成图表，减少人为误差、提升实验数据的可信度，感受数字化实验的优势。

五是分析论证。各组展示实验数据、交流实验发现，通过对比、归纳、推理，得出一致结论：摆的快慢只与摆绳长度有关，与摆锤重量、摆动幅度无关，强化证据意识与推理能力。

六是迁移应用。运用实验结论解释摆钟的工作原理，尝试“调节摆钟走时快慢”的真实任务，实现从探究到应用的闭环，落实“用中学、创中学”理念。

优质实验环境是高质量实验教学与创新人才培养的核心载体。学校立足“高新全人教育”办学理念，以“面向全体、服务全员、赋能全程”为原则进行空间建设的顶层设计，打破传统实验室“重装备、轻使用、重学科、轻融合”的局限，将场域建设与课程体系、教师发展、学习方式深度融合，走出一条需求导向、自主设计、全程参与的特色化实验空间建设之路。

学校以人智融合、造物启智为核心思路，建成近3000平方米少年科学院、少年工程院，打造10个主题实验室与8间综合计算机教室，覆盖能源、建筑、机械、人工智能、天文地理、物理、化学、生物学等领域实验场景，按主题配齐标准化器材与智能设备，实现一课一空间、一实验一场景，为实验教学提供专属化、专业化的空间支撑。例如，在天文地理实验室建设中，学校重点配置了“聆听地球”互动科普装置、中国及世界立体地形地图、日地月三球仪模型及VR沉浸系统4个核心设备，以实体模型与数字技术融合的方式，全景呈现地球地貌与宇宙运行规律，支撑学生学习探究。

同时，整合陕西师范大学、西北工业大学等高校资源，联动科技场馆、科技企业，形成校内实验与校外实践联动格局，构建“物理空间舒适安全、数字空间智能高效、心理空间开放包容”的优质实验育人生态，为师生共同成长提供有力保障。