第三节 我国的科学教育导向与AI

为深入贯彻习近平总书记在二十届中共中央政治局第三次集体学习时的重要讲话精神，全面落实党中央、国务院《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》部署要求，着力在教育“双减”中做好科学教育加法，一体化推进教育、科技、人才高质量发展，教育部等18部门联合印发了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》（简称《意见》）。

在本节中，我们将讨论针对最新的政策，为什么AI有可能在推进“科学教育”过程中发挥至关重要的作用。

科学教育的核心目标

科学教育不仅是提升国家科技竞争力、培养创新人才的关键途径，也是提高全民科学素质的基础。科学教育的核心目标如下。

● 激发学生对科学的兴趣。生成式AI可以提供模拟实验环境，使学生能在任何时间、任何地点进行科学实验，极大地提升学习的趣味性。

● 充分利用科学教育资源。生成式AI有助于各部门整合和共享教学资源，通过大数据分析，可以提供深度洞见，帮助我们了解哪些教育资源被有效地利用，哪些资源需要进一步改进。

● 推动校内、校外教育的融合，实现既要“请进来”，也要“走出去”。借助在线教育平台，生成式AI可以使学生在家也能享受到高质量的教育，并且在课外活动中也能持续学习。

● 全面覆盖，对教育资源薄弱地区和学校及特殊儿童群体提供帮扶与指导。生成式AI能提供定制化的教育方案，通过远程教育帮助这些地区的学生提升科学素质。对于有特殊需求的学生，生成式AI能提供个性化的教学方案，满足他们的学习需求。

总体来说，生成式AI能够在推进科学教育过程中扮演关键角色，有助于实现教育公平、提升教育质量、激发学生的学习兴趣，为他们提供个性化的学习方案。在面对教育资源分布不均和教师短缺等挑战时，生成式AI提供了一种创新的解决方案。我们的最终目标是根据中央部署要求和教育发展需求，立足实际，全面提高学生的科学素质。我们致力于在孩子们的心中播下科学的种子，引导他们梦想成为科学家，推动科学教育在促进学生的全面发展和推进社会主义现代化教育强国建设中发挥重大作用。

基础教育：“孵化”科学精神的关键期

基础教育阶段，尤其是中小学阶段，是培养学生科学精神和创新素质的关键期。这个阶段的科学教育质量对于培养学生的科学精神具有重大影响。在这个背景下，《意见》强调改进学校教学和服务，实施“校内科学教育提质计划”重点项目。这个项目实施的一个关键步骤是建立工作台账，并对其进行持续排查，以确保教学活动和实验课程的质量和数量。更为重要的是师资队伍建设，这意味着需要从源头，也就是教师的选拔和培养开始，加强高素质、专业化的科学类课程教师的供给。这包括在教师专业培养、师资培训、岗位编制、评价机制等多个环节加强中小学科学类课程教师、实验员等队伍的建设。

针对上述环节，生成式AI能提供强大的支持。例如，在实施和改进学校教学与服务方面，生成式AI可以通过对大量教育数据的分析，帮助教师理解和改进教学方法，提高教学质量。在师资培训方面，生成式AI可以提供定制化的培训方案，帮助教师提高教学能力。在实验课程和科学实践活动中，生成式AI可以提供虚拟实验环境，让学生在安全的环境中探索和学习科学知识。因此，生成式AI可在提高我国基础教育质量、培养学生的科学素质和创新精神方面发挥重大作用。

对家长说的话

亲爱的家长们：

随着《意见》的公布，科学教育的重要性日益凸显。我们作为家长，不仅是孩子的首位导师，更是他们科学探索之旅的引领者和支持者。在家庭科学活动中，我们有机会引导他们在日常生活中发现科学的奥秘，激发他们的科学热情，鼓励他们对未知的探索。此外，通过对孩子的科学探索行为的鼓励和肯定，有助于培养他们的科学素质和创新思维。因此，家长的参与和支持，对于提高科学教育质量和孩子的科学素质，起着至关重要的作用。

在这个科技日新月异的时代，AI已经深深地融入我们的生活。了解AI，掌握AI相关知识，对于我们和孩子都是至关重要的。首先，我们所掌握的AI知识有助于我们更好地理解孩子使用AI学习的程度，从而提供更精准的指导和支持。其次，对AI的理解有助于我们应对AI带来的挑战，如网络安全问题、隐私问题等。最后，对AI的了解可以让我们在日常生活中更好地利用AI技术，从而提升生活的便利性和质量。

我们所讨论的AI在科学教育中的应用，将为孩子搭建更好的学习环境，培养孩子的科学精神。那么，作为家长，我们如何将AI融入到孩子的教育中呢？这里为大家提供了一些建议。

● 利用AI进行虚拟科学实验：虚拟实验摒弃了传统实验中时间、地点、设备等条件的限制，使孩子可以在任何时间、任何地点进行科学探索。家长可利用与孩子共度的时光，一同进入这个虚拟的科学世界，让孩子在愉悦和轻松的环境中学习和成长。

● 利用AI提供个性化的教学方案：AI能够帮助我们更深入地了解孩子的学习进度、兴趣点以及他们对某个学科知识的掌握程度，从而给出更加贴合个体、有效的个性化教学方案。

● 利用AI监控孩子的学习情况：这不仅仅是了解孩子的学习效果，更重要的是观察孩子的学习过程，了解他们在学习过程中遇到的困难，并了解他们的学习习惯，然后引导他们养成良好的学习习惯。

● 鼓励孩子独立思考和保持好奇心：尽管AI带来了许多便利，但家长的陪伴和引导依然是孩子学习过程中最重要的支持。家长要鼓励孩子保持好奇心，培养他们独立思考的能力，让他们感受到科学的魅力和乐趣。

● 与孩子一起学习和探索：家长要积极探索AI的使用方式，不仅将其作为辅助教学的工具，也要和孩子一起学习、一起成长。

● 扩展阅读

1.生成式AI开创AI新世代

这篇文章介绍了香港科技大学在推动生成式AI教育和创新方面的探索和实践，包括发布生成式AI工具的使用指引、成立教育及生成式人工智能基金会、鼓励师生利用ChatGPT等工具进行语言创作和设计思维训练等。文章还展示了香港科技大学校友如何利用生成式AI技术创业，提供区块链和法律服务等。

● 思考问题

1.生成式AI在科学教育中的可能限制和挑战是什么？例如，技术难题、数据隐私、道德问题等。

2.在我们使用生成式AI进行教育的过程中，如何保证教育的人文精神不会被忽视？

3.边远地区和贫困地区可能存在技术设施不足的问题，如何让这些地区有效地利用生成式AI进行科学教育？

4.虽然生成式AI可以提供模拟的实验环境，但它无法完全模拟实际的实验操作和体验，如何平衡虚拟实验和实地实验之间的关系？