第三節 我國的科學教育導向與AI

為深入貫徹習近平總書記在二十屆中共中央政治局第三次集體學習時的重要講話精神，全面落實黨中央、國務院《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》《關于新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》部署要求，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，教育部等18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》（簡稱《意見》）。

在本節中，我們將討論針對最新的政策，為什么AI有可能在推進“科學教育”過程中發揮至關重要的作用。

科學教育的核心目標

科學教育不僅是提升國家科技競爭力、培養創新人才的關鍵途徑，也是提高全民科學素質的基礎。科學教育的核心目標如下。

● 激發學生對科學的興趣。生成式AI可以提供模擬實驗環境，使學生能在任何時間、任何地點進行科學實驗，極大地提升學習的趣味性。

● 充分利用科學教育資源。生成式AI有助于各部門整合和共享教學資源，通過大數據分析，可以提供深度洞見，幫助我們了解哪些教育資源被有效地利用，哪些資源需要進一步改進。

● 推動校內、校外教育的融合，實現既要“請進來”，也要“走出去”。借助在線教育平臺，生成式AI可以使學生在家也能享受到高質量的教育，并且在課外活動中也能持續學習。

● 全面覆蓋，對教育資源薄弱地區和學校及特殊兒童群體提供幫扶與指導。生成式AI能提供定制化的教育方案，通過遠程教育幫助這些地區的學生提升科學素質。對于有特殊需求的學生，生成式AI能提供個性化的教學方案，滿足他們的學習需求。

總體來說，生成式AI能夠在推進科學教育過程中扮演關鍵角色，有助于實現教育公平、提升教育質量、激發學生的學習興趣，為他們提供個性化的學習方案。在面對教育資源分布不均和教師短缺等挑戰時，生成式AI提供了一種創新的解決方案。我們的最終目標是根據中央部署要求和教育發展需求，立足實際，全面提高學生的科學素質。我們致力于在孩子們的心中播下科學的種子，引導他們夢想成為科學家，推動科學教育在促進學生的全面發展和推進社會主義現代化教育強國建設中發揮重大作用。

基礎教育：“孵化”科學精神的關鍵期

基礎教育階段，尤其是中小學階段，是培養學生科學精神和創新素質的關鍵期。這個階段的科學教育質量對于培養學生的科學精神具有重大影響。在這個背景下，《意見》強調改進學校教學和服務，實施“校內科學教育提質計劃”重點項目。這個項目實施的一個關鍵步驟是建立工作臺賬，并對其進行持續排查，以確保教學活動和實驗課程的質量和數量。更為重要的是師資隊伍建設，這意味著需要從源頭，也就是教師的選拔和培養開始，加強高素質、專業化的科學類課程教師的供給。這包括在教師專業培養、師資培訓、崗位編制、評價機制等多個環節加強中小學科學類課程教師、實驗員等隊伍的建設。

針對上述環節，生成式AI能提供強大的支持。例如，在實施和改進學校教學與服務方面，生成式AI可以通過對大量教育數據的分析，幫助教師理解和改進教學方法，提高教學質量。在師資培訓方面，生成式AI可以提供定制化的培訓方案，幫助教師提高教學能力。在實驗課程和科學實踐活動中，生成式AI可以提供虛擬實驗環境，讓學生在安全的環境中探索和學習科學知識。因此，生成式AI可在提高我國基礎教育質量、培養學生的科學素質和創新精神方面發揮重大作用。

對家長說的話

親愛的家長們：

隨著《意見》的公布，科學教育的重要性日益凸顯。我們作為家長，不僅是孩子的首位導師，更是他們科學探索之旅的引領者和支持者。在家庭科學活動中，我們有機會引導他們在日常生活中發現科學的奧秘，激發他們的科學熱情，鼓勵他們對未知的探索。此外，通過對孩子的科學探索行為的鼓勵和肯定，有助于培養他們的科學素質和創新思維。因此，家長的參與和支持，對于提高科學教育質量和孩子的科學素質，起著至關重要的作用。

在這個科技日新月異的時代，AI已經深深地融入我們的生活。了解AI，掌握AI相關知識，對于我們和孩子都是至關重要的。首先，我們所掌握的AI知識有助于我們更好地理解孩子使用AI學習的程度，從而提供更精準的指導和支持。其次，對AI的理解有助于我們應對AI帶來的挑戰，如網絡安全問題、隱私問題等。最后，對AI的了解可以讓我們在日常生活中更好地利用AI技術，從而提升生活的便利性和質量。

我們所討論的AI在科學教育中的應用，將為孩子搭建更好的學習環境，培養孩子的科學精神。那么，作為家長，我們如何將AI融入到孩子的教育中呢？這里為大家提供了一些建議。

● 利用AI進行虛擬科學實驗：虛擬實驗摒棄了傳統實驗中時間、地點、設備等條件的限制，使孩子可以在任何時間、任何地點進行科學探索。家長可利用與孩子共度的時光，一同進入這個虛擬的科學世界，讓孩子在愉悅和輕松的環境中學習和成長。

● 利用AI提供個性化的教學方案：AI能夠幫助我們更深入地了解孩子的學習進度、興趣點以及他們對某個學科知識的掌握程度，從而給出更加貼合個體、有效的個性化教學方案。

● 利用AI監控孩子的學習情況：這不僅僅是了解孩子的學習效果，更重要的是觀察孩子的學習過程，了解他們在學習過程中遇到的困難，并了解他們的學習習慣，然后引導他們養成良好的學習習慣。

● 鼓勵孩子獨立思考和保持好奇心：盡管AI帶來了許多便利，但家長的陪伴和引導依然是孩子學習過程中最重要的支持。家長要鼓勵孩子保持好奇心，培養他們獨立思考的能力，讓他們感受到科學的魅力和樂趣。

● 與孩子一起學習和探索：家長要積極探索AI的使用方式，不僅將其作為輔助教學的工具，也要和孩子一起學習、一起成長。

● 擴展閱讀

1.生成式AI開創AI新世代

這篇文章介紹了香港科技大學在推動生成式AI教育和創新方面的探索和實踐，包括發布生成式AI工具的使用指引、成立教育及生成式人工智能基金會、鼓勵師生利用ChatGPT等工具進行語言創作和設計思維訓練等。文章還展示了香港科技大學校友如何利用生成式AI技術創業，提供區塊鏈和法律服務等。

● 思考問題

1.生成式AI在科學教育中的可能限制和挑戰是什么？例如，技術難題、數據隱私、道德問題等。

2.在我們使用生成式AI進行教育的過程中，如何保證教育的人文精神不會被忽視？

3.邊遠地區和貧困地區可能存在技術設施不足的問題，如何讓這些地區有效地利用生成式AI進行科學教育？

4.雖然生成式AI可以提供模擬的實驗環境，但它無法完全模擬實際的實驗操作和體驗，如何平衡虛擬實驗和實地實驗之間的關系？