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科学教育 2025年07月10日 18:24 1 aaron

　　新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量——人工智能（Artificial Intelligence，简称“AI”），正深刻改变着我们的生产生活方式。在教育领域，人工智能技术以其强大的数据处理能力、智能化的学习分析功能和个性化的学习推荐服务，为传统教学模式带来变革。如何在人工智能技术的辅助下实现守正与创新，是当前教育领域亟待解决的重要课题之一。

　　个性化学习推荐。人工智能技术能够根据学生的学习行为、兴趣偏好和认知水平，提供个性化的学习资源和路径推荐。在科学教育中，学生根据自己的兴趣和需求，选择适合的学习内容，有利于提升学生学习效率和学习效果。例如，一些在线教育平台利用AI算法，可根据学生学习的进度和成绩，智能推荐相关的科学实验、视频课程和阅读材料，帮助学生巩固知识、拓展视野。

　　智能化教学辅助。人工智能技术能够为教师提供智能化的教学辅助工具，如智能语音助手、智能课堂管理系统等。这些工具能够减轻教师的工作负担，提高教学效率。同时，AI技术还能够对学生的学习数据进行实时分析，为教师提供精准的教学反馈，帮助教师更好地了解学生的学习情况，调整教学策略。

　　虚拟现实与增强现实技术。虚拟现实（Virtual Reality,简称“VR”）和增强现实（Augmented Reality,简称“AR”）技术是人工智能在科学教育中的又一重要应用。通过VR和AR技术，学生能够身临其境地体验科学实验和自然现象，增强学习的沉浸感和趣味性。

　　坚守科学教育的本质。科学教育培养学生的科学素养，包括科学知识、科学方法和科学精神。在人工智能辅助下，中小学科学教育应坚守这一本质，确保教学活动的科学性和有效性。具体而言，教师应充分利用AI技术提供的教学资源和工具，但不应过分依赖技术，忽视对学生的直接指导和人文关怀。

　　注重科学思维的培养。科学思维是科学素养的重要组成部分，包括逻辑思维、批判性思维和创新思维等。在人工智能辅助下，中小学科学教育应注重培养学生的科学思维，引导学生运用科学方法解决问题、探究未知。例如，教师可以利用AI技术设计一些具有挑战性的科学问题，鼓励学生进行独立思考和合作探究，从而培养学生的创新思维和解决问题的能力。

　　强化实验与实践环节。实验与实践是科学教育不可或缺的重要环节，能够帮助学生直观地理解科学原理、掌握实验技能并培养科学精神。在人工智能辅助下，中小学科学教育应进一步强化实验与实践环节，利用AI技术提供虚拟实验平台、远程实验服务等，让学生在安全、便捷的环境中进行实验操作。

　　创新教学模式。人工智能技术为中小学科学教育提供了创新教学模式的契机。教师可以利用AI技术构建混合式学习、翻转课堂等新型教学模式，将传统课堂教学与在线学习相结合，实现线上线下互动、课内课外融合。例如，教师可以利用AI技术设计在线预习任务、课后复习材料等，引导学生自主学习；在课堂上组织小组讨论、实验操作等活动，促进学生的深度学习和合作学习。

　　创新教学内容。人工智能技术能够为中小学科学教育提供丰富多样的教学内容。教师可以利用AI技术整合国内外优质科学教育资源，如科普视频、科学故事、科学实验等，为学生提供生动、直观的学习材料。同时，教师还可以利用AI技术设计跨学科的科学课程，如将物理、化学、生物等学科的知识融合在一起，引导学生进行跨学科探究和学习。

　　创新评价体系。人工智能技术够为中小学科学教育提供创新性的教学评价体系。传统的教学评价体系侧重于学生考试成绩和作业完成情况，难以全面反映学生科学学习过程和科学素养水平。而AI技术能够对学生的学习数据进行实时分析、跟踪和评估，为教师提供更加全面、客观的评价结果。

　　技术融合与创新。随着人工智能技术的不断发展和完善，未来中小学科学教育将更加注重技术融合与创新。一方面，AI技术将与更多的教育技术和工具相结合，如大数据、云计算、物联网等，为科学教育提供更加智能化、个性化的教学服务；另一方面，AI技术还将推动科学教育内容的创新和教学方法的改革，促进科学教育的现代化和国际化发展。

　　教师专业素养的提升。未来中小学科学教育的发展将更加注重教师专业素养的提升。教师需要不断更新教育观念、掌握新的教学技术和方法，以适应人工智能辅助下的科学教育需求。同时，教师还需加强自身的科学素养和创新能力培养，以更好地引导学生进行科学学习和探究。

　　学生自主学习能力的培养。未来中小学科学教育的发展还将更加注重学生自主学习能力的培养。在人工智能辅助下，学生将拥有更多的学习资源和途径，可以更加自主地选择学习内容和学习方式。因此，未来中小学应加强对学生的自主学习指导和支持，培养其独立思考、自主学习和解决问题的能力。（作者：魏羽飞，成都师范学院；袁友，四川省成都市新都一中）

　　【基金项目】本文系四川省教育科学规划课题“基于学生核心素养发展的跨学科教学”（课题编号：SCJG22A087）、成都师范学院 2024 年度教学改革与研究项目“物理学专业课程‘中学物理教学研究’建设与实施研究”（项目编号：2024XJSXJS2）研究成果。

标签：科学教育与创新