人工智能時代，科學教育這樣開展

圖為北京一零一中學教師孫越正在教授物理探究課。 受訪單位供圖

◎本報記者 吳葉凡

自動采摘水果的仿藤蔓機械臂、遠程監護老年人的智慧養老設備、用于垃圾分類的語音識別技術……前不久，在北京一零一中學舉辦的中小學科學教育創新與發展研討會（以下簡稱“研討會”）現場，來自不同年級的6名學生展示了科學探索創新成果。

“中小學科學教育是以自然科學內容為主，以提高青少年科學素養為導向，以培養科技創新人才為目標，提升和發展青少年科學素養的教育教學活動。它是推動教育、科技和人才高質量協同發展的關鍵著力點。”北京市海淀區教育科學研究院院長吳穎惠指出。

2023年，教育部等十八部門聯合印發了《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，提出著力在教育“雙減”中做好科學教育加法，一體化推進教育、科技、人才高質量發展。兩年過去，科學教育有哪些優秀實踐經驗？如何打造科學教育發展的“新引擎”，推動科學教育走深走實？研討會期間，來自多所學校的校長分享了各自經驗。

AI賦能：應對技術變革

當前，新一輪科技革命和產業變革加速演進。其中，以人工智能技術為代表的新質生產力，正在全方位地重塑人們的生產、生活方式。在教育領域，人工智能技術融進課堂內外，改變著教育的模式和生態。面對技術帶來的挑戰和變革，不少科學教師產生了疑惑：人工智能時代，應怎樣開展科學教育，才能跟上新技術發展的“步伐”？

中國人民大學附屬中學（以下簡稱“人大附中”）校長劉小惠認為，應從兩方面著手，推動AI成為賦能科學教育的“新引擎”。“一是將人工智能作為教學內容，融入科學教育；二是將人工智能作為工具手段，提高學生的人工智能素養。”她說。

劉小惠以人大附中為例介紹，學校在教學內容層面，創建了橫向跨學科、縱向分層次的人工智能課程體系。“我們已建立起相應的課程群，涉及30多門課程。學校AI跨學科團隊還研發了‘AI+X’跨學科創新教學課例，積累了100多個教學案例。”劉小惠說。

此前，人大附中和中國人民大學附屬小學的老師聯手，開設了“AI+數學”“AI+物理”等六門課程。“學生非常喜歡這些課程，老師們也對這樣的創新實踐感到十分興奮。”劉小惠說。

研討會上，劉小惠還特別提到，AI賦能科學教育不能忽視對人文素養的培養。前不久，北京市教委印發《北京市推進中小學人工智能教育工作方案（2025—2027年）》，強調人工智能賦能五育融合培養體系，提出拓展“AI+美育浸潤”等方面的應用場景。劉小惠分享了一節令她印象深刻的課程，課程名為“與生成式人工智能一起創作——用AI觸摸青銅器里的‘中國’脈搏”。“這是一節由信息技術老師和歷史老師聯合教授的北京市級研究課，學生能夠在學習中感受國寶的魅力，激發文化自信。”她說。

集團“作戰”：共享教育資源

做好科學教育，需要優質的師資、器材等教育教學資源。然而，相對于龐大的學生基數，優質的科學教育資源仍是“稀缺品”。此前發布的《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》明確，要確保薄弱地區、薄弱學校在科學教育中“一個都不能少”。因此，如何落實優質資源的共享，是擺在學校和教育部門面前的一道必答題。

集團化辦學是促進教育資源優質均衡的重要方式。2023年8月，教育部等部門聯合印發了《關于實施新時代基礎教育擴優提質行動計劃的意見》，提出健全學區和集團辦學管理運行機制，促進骨干教師交流輪崗和優質教育資源共享，加快推進學區內、集團內學校率先實現優質均衡。這一辦學模式是推動科學教育走深走實的又一重要“引擎”。

研討會上，多位專家提出，集團辦學過程中，需要推動不同學校間教育理念、機制、課程、評價的統一，避免“形聚神散”的問題；對于覆蓋中小學的教育集團，還應做好學段間的銜接，構建貫通培養體系。

北京市第八十中學校長任煒東分享了集團化體系下科學教育的實踐經驗。目前，北京市第八十中學教育集團共有十所中小學，同時對口幫扶北京通州、密云，以及河北雄安、云南昆明、貴州羅甸等地學校。任煒東指出，構建教育集團科學教育體系，需要從“文化、制度、數字化”方面進行橫向聯動，形成關于科學教育的共識觀念、完善相關制度保障，搭建科學教育智能化生態平臺；同時構建縱向銜接的科學教育體系，做好學段間的銜接。

“我們還開展了集團項目化學習培訓，為集團教師提供指導。”任煒東介紹，前不久，北京市第八十中學教育集團課程發展中心圍繞國際中小學工程技術教育，為老師們舉辦了一場少年工程院STEM課程培訓活動。“這次培訓讓我意識到傳統科學教育的局限性，我打算將所學知識運用到教學中，設計更有趣的項目，培養學生的綜合能力，推動集團科學教育的發展。”北京市第八十中學棗營分校老師張媛媛說。

協同育人：動員各方力量

去年底，教育部等十七部門聯合印發《家校社協同育人“教聯體”工作方案》。“教聯體”是以中小學生健康快樂成長為目標、以學校為圓心、以區域為主體、以資源為紐帶，促進家校社有效協同的一種工作方式。研討會上，多位專家指出，科學教育要充分發揮“家校社協同育人”的作用，在完善學校主陣地的同時，更要動員社會力量，開辟社會大課堂。

吳穎惠介紹了北京市海淀區的實踐經驗，“科技企業、科研團隊等以捐資、掛牌、冠名等形式，建設校園天文臺、氣象站等教學設施設備及場所。”吳穎惠說，同時，海淀區還聘請院士等高層次人才參與科普講座、科技周、科技節、科學營等公益活動。“此外，我們還引導和鼓勵科技館、青少年宮、兒童活動中心、博物館等科普場所面向中小學生免費開放。”她介紹。

北京一零一中學校長熊永昌介紹，過去幾年，北京一零一中學聯合多家科研機構，共建培養基地。“今年3月，學校與清華大學電子工程系開展‘物理實驗大中銜接培養’活動。此前，我們還與騰訊公司合作，舉辦人工智能大模型科技英才研訓營。”他說。

廣州市黃埔區教育研究院院長陸優君則介紹了不同學段的科學教育協同模式。

在學前階段，黃埔區搭建了“家—園”協同的“科學+”教育特色課程，通過組織家長和幼兒共同參與科學教育活動等方式，引導幼兒在動手操作中感受科學的魅力，為中小學科學教育奠基。在小學階段，黃埔區依托區內豐富的科普資源，構建“館—校”協同的“科學+”特色課程，將科學教育與區域內專業場館、基地、少年宮的科技資源緊密結合，為學生提供廣闊的科學探索空間。在初中階段，黃埔區充分利用自身作為教育部“基礎教育課程改革實驗區”及“廣東省中小學校人工智能試點應用實驗區”等優勢，搭建“數—智”協同的“科學+”教育特色課程群，開發數字賦能的互動式、場景式“科學+”特色課程。在高中階段，黃埔區聚焦拔尖創新人才培養，打造“研—創”協同的“科學+”教育特色課程群，通過與高校和科研機構合作，以項目式學習引導學生走進創新實驗室，在大學、中學雙導師的引領下開展科學探索與實踐，為學生未來從事科研工作打下基礎。

“下一步黃埔區將繼續以科學教育特色課程群為‘引擎’，統籌推進教育科技人才培養體制機制一體改革。”陸優君說。