曾寶俊：蘇州大學實驗學校特級教師，教育部小學科學課程標準修訂組核心成員、教育部第二屆課程與教材專家委員會委員，基礎教育國家級教學成果獎評審委員，全國優(yōu)秀科技輔導員。秉持在課堂上落實兒童“帶著走”的能力的教學理念，堅信科學教育不僅僅是傳授知識，更是要培養(yǎng)學生的科學思維方法、科學探究能力和科學態(tài)度與責任感，注重學生的主體性，倡導讓學生在實踐中探索科學、發(fā)現(xiàn)科學、享受科學。“精于心而簡于形”，鼓勵學生提出問題，獨立思考，主張將科學與其他學科進行跨學科整合，以拓寬學生的視野和知識面?！袄砣そ蝗凇保糜哪L趣的語言和生動的例子來引導學習科學、愛上科學。

當下，人工智能（AI）在社會各領域得到廣泛應用，改變著人類的生產、生活方式。在人工智能生成內容（AIGC）技術應用背景下，科學教師面臨的教學環(huán)境和需求發(fā)生了顯著變化。AIGC技術的快速發(fā)展為教師提供了豐富的教學資源和工具，同時也要求教師在教學方式和角色定位上進行調整，以更好地利用這些技術提高教學效能。眾所周知，教師是課堂教學的核心要素，任何形態(tài)的教育教學，要取得預期的理想成效，教師都是最為關鍵的因素。筆者作為科學教師，深知當下教師的“知”不再權威，教師的“能”也顯單薄。科學教師如何應對智能技術引發(fā)的教學變革？我們應該與時俱進，重塑知能結構，建構新型學習共同體，研發(fā)新課程。在課堂上，要確立新型師生關系，促進學生能力與素養(yǎng)發(fā)展。

一、建立對科學教育的新認識

AI改變科學課堂乃至科學教育生態(tài)。具體來說，AIGC技術的應用正在影響科學教育，沖擊著傳統(tǒng)的科學知識觀、學習主體觀和教育環(huán)境觀。對此，教師需要有新的更深刻的認識。

（一）重新認識科學知識

課堂是傳遞科學知識的場所。圍繞著學生的生長，教師以知識為載體，在傳遞知識的過程中，引導學生發(fā)展科學思維，培養(yǎng)科學能力，涵養(yǎng)科學態(tài)度，培育科學品質。AIGC技術出現(xiàn)以后，科學知識正在經歷一場從靜態(tài)、孤立，到動態(tài)、關聯(lián)和跨界的深刻變革。數字技術的“比特傳播性”使得知識更加網絡化、可視化、具身化，這為教與學帶來了無限可能。對學生來說，知識的本質變得更為個性化、開放和靈活。因此，科學教師需要轉變角色，不僅要傳授知識，更要引導學生理解科學知識的產生、發(fā)展和應用過程。課堂上傳遞知識的價值是讓學生發(fā)現(xiàn)自我，追求個性的解放。學生獲取知識的方式可以突破物理時空限制。

（二）重新認識學習主體

特級教師錢夢龍?zhí)岢觥敖處煘橹鲗?、學生為主體、訓練為主線”教學主張，強調學生在學習過程中的主體性。人工智能時代，學生的主體性會得到進一步拓展。學生可以借助多種智能工具和平臺，自主、便捷地獲取豐富的科學知識。例如教學中，學生可以隨時向“豆包”提問，請Kimi幫助分析表格，讓百度助手協(xié)助處理數據。在人工智能的助力下，學生在科學學習中的主體地位更加凸顯。學生可以利用智能工具進行獨立探索、實踐操作，甚至與全球范圍內的專家和同齡人進行交流和合作。這種變化不僅提升了學生的學習效率和興趣，而且促進了他們創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。教師不再僅僅是知識的傳遞者，更是學生學習科學的引導者和合作伙伴。教師需要掌握先進的教育理念和技術，幫助學生篩選、整合和利用智能工具提供的信息，引導學生深入思考和探索。

（三）重新認識科學教育環(huán)境

傳統(tǒng)的教學環(huán)境下，學生個體被束縛于封閉、狹窄的教室之中。智能技術的應用為科學教育提供了更加開放、多元和互動的環(huán)境。在線實驗室、虛擬仿真、智能教學系統(tǒng)等新型教育形式不斷涌現(xiàn)，為科學教師提供了豐富的教學資源和手段?；诓ㄆ諣枺↘arl Popper）的“三個世界”理論，可將學習環(huán)境分為三種樣態(tài)，即物理學習環(huán)境和虛擬學習環(huán)境，以及現(xiàn)實世界與虛擬世界融合的學習環(huán)境。新的科學教育環(huán)境觀更加注重與學生的現(xiàn)實世界鏈接，更加注重主體性和實踐性，提倡學生主動參與科學學習，更加注重思維方向，強調在情境中鑲嵌概念，以實驗、探究和合作等方式來發(fā)現(xiàn)和掌握知識。智能技術的應用也為科學教育的環(huán)境建設提供了更多可能性，使得科學教育更加生動、有趣和高效。同時，科學教育環(huán)境也變得更加個性化和智能化，便于教師根據學生的學習需求和興趣特點為其提供定制化的服務。

二、研判AIGC技術對教師的影響并積極應對

AIGC技術的應用對科學教師影響深遠。教師可從個體、群體和課程設計三個層面進行分析并采取應對措施。

（一）形塑多層復合型知能結構

智能時代，知識領域的交叉融合越來越深入，教師需要具備跨學科的知識結構，以便更好地指導學生跨學科學習。當下的教師專業(yè)素養(yǎng)在知識結構上已經不同于過去。它不再局限于“學科知識+教育學知識”的傳統(tǒng)模式，而是強調多層復合的結構特征。具體表現(xiàn)為：教學要素的改變、教學結構的優(yōu)化、教學時空的調整、教學方式的變革及各類教學資源的整合。AIGC技術應用越來越普遍，科學教師要不斷更新和拓展自己的知識領域。例如，教師需要了解和掌握AIGC的基本原理、應用場景及發(fā)展趨勢，以便更好地將其融入科學教學中?？茖W教師應用AIGC技術，需要具備相應的技術能力，包括數據分析、機器學習、深度學習等技能，以及利用AIGC進行課程設計和教學實施的能力。在AIGC的輔助下，科學教師需要轉變傳統(tǒng)的教學思維，從注重知識傳授轉向注重學生的能力培養(yǎng)和思維發(fā)展。這要求科學教師具備創(chuàng)新思維、跨界思維等多元思維能力。科學教師的這種知能結構不僅包括系統(tǒng)的學科知識，而且涵蓋數字化教學技能、數據分析能力、課程創(chuàng)新與設計思維及科學倫理知識等多個層面，因而被稱為“多層復合型知能結構”。

（二）構建共生發(fā)展型學習共同體

智能技術介入科學教育場域，讓整個科學教育系統(tǒng)發(fā)生解構，出現(xiàn)了結構性的變化。教師作為教育生態(tài)中核心關鍵要素，面對AI課堂中虛擬化、碎片化、無中心化的教學，容易產生“數字化”焦慮與“技術化”恐慌。隨著技術的不斷發(fā)展，教師需要終身學習，不斷更新自己的知識和技能，以適應時代變化。AIGC技術的應用促使科學教師加強協(xié)作，共同探索和應用新技術。教師以共同備課、研討交流等方式，組建相互支持、共同成長的學習共同體。AIGC技術為科學教師提供了豐富的教學資源和學習機會。教師以共享優(yōu)質教學資源、交流教學心得等方式，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和高效利用。AIGC技術的應用推動了科學教師的專業(yè)發(fā)展。教師參與技術培訓、課題研究等活動，提升專業(yè)素養(yǎng)和教學能力，進一步推動學習共同體的發(fā)展。

（三）研發(fā)生本個性化科學課程

科學教師在面對多樣化的學習需求和快速變化的教育環(huán)境時，需要具備課程研發(fā)能力。在AIGC技術的輔助下，科學教師可以根據學生的學習需求和興趣設計課程。教師以引入生動有趣的案例、設計互動性強的學習任務等方式，激發(fā)學生的學習興趣。

AIGC技術可以模擬真實的實驗場景和過程，為科學教師開發(fā)實踐性課程提供有力支持。教師可以開展虛擬實驗，模擬仿真，讓學生在實踐中學習和掌握知識。例如，在教學“杠桿”知識時，筆者借助Kimi設計了三種學習方案，即融合AI的講授式教學、探究式教學和項目式學習。

1.融合AI的講授式教學方案

筆者利用AI制作圖文并茂、生動有趣的課件和動畫，幫助學生直觀理解杠桿的三個點（用力點、支點、阻力點）和杠桿的工作原理。應用智能技術收集學生的學習數據，分析學生的掌握程度和學習難點，有利于獲得精準有效的教學建議。

2.探究式教學方案

筆者借助AI創(chuàng)設虛擬實驗環(huán)境，引導學生自主探究杠桿的平衡條件和實際應用。同時，利用智能導師系統(tǒng)，為學生提供個性化的指導和支持，幫助他們解決探究過程中遇到的問題。

3.項目式學習方案

筆者設計了以“杠桿”為主題的項目任務，如制作簡易杠桿工具、研究杠桿在日常生活中的應用等。利用智能技術為學生提供教學所需的資源和工具，如3D打印模型、模擬軟件等。利用項目管理平臺，監(jiān)控項目進度，提供個性化的反饋和建議，幫助學生順利完成項目任務。

筆者利用AI推薦算法，基于學生個體差異，如知識基礎、學習能力、興趣偏好等，為他們定制不同的學習路徑。Kimi向學生推薦適合他們的學習資源、練習和拓展內容。同時，利用學校里的AI助教系統(tǒng)，為學生提供實時的學習反饋和解答疑惑。AI平臺根據學生的學習進度和表現(xiàn)，自動調整教學難度和節(jié)奏，以滿足不同學生的需求。AI助教系統(tǒng)能夠為學生提供實時的反饋，幫助學生及時糾正錯誤，提高效率。筆者根據學生的反饋和表現(xiàn)，及時調整教學策略和方法，提高教學質量。

對不同的班級采用不同的教學方案，筆者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)講授式較難適應學生的個體差異和需求。采用探究教學法和項目式學習的方式教學能夠更好地體現(xiàn)學生的主體地位和個性化發(fā)展：對于頭腦靈活敢于挑戰(zhàn)的學習小組來說，探究式教學法更適合他們；而對于理性思考和自主性比較強的學習小組來說，項目式學習則是他們展示風采的平臺。筆者根據教學內容和學生特點靈活選擇或綜合運用這些學習方案，以促進學生全面發(fā)展。

同時，筆者還借助Kimi等智能教學工具踐行“生本個性化”教育理念，為每個學生提供定制化的學習支持和資源。例如，筆者讓學生與“豆包”或Kimi對話，模擬科學實驗或探索科學現(xiàn)象，從而培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。這利于教師根據學生的實際情況和興趣特點，設計出既有趣又有啟發(fā)性的科學課程。AIGC技術具有跨學科整合的特點，教師可以用其將不同學科的知識進行有機融合?？茖W教師可以利用AIGC技術將其他學科的內容引入科學教學中，拓寬學生的知識視野和思維領域。

三、應用AIGC技術為教學賦能

智能技術推動著教育場域變革，作為教育核心要素之一的教師也應該主動求變，面對新的機遇和挑戰(zhàn)。教師應從以下幾個方面對應科學課堂教學變革。

（一）確立共在對話型師生關系改進教學方法

從本質上講，教育是教育主客體之間的對話與敞亮，是一種存在之交流。在共在對話型師生關系中，筆者鼓勵學生積極參與討論、提出問題和分享觀點，使其從被動變?yōu)橹鲃?，學習更加投入。筆者不像以往那樣預設對話進程，而是真正敞亮自己，與學生發(fā)生思維碰撞，進而產生新的話題，使問題向縱深發(fā)展，這就是“共在性”。

AIGC技術為師生提供了更多的互動機會和平臺。在技術的輔助下，教師和學生可以實時在線交流、討論和協(xié)作，進行緊密溝通和聯(lián)系。這種共在對話型的師生關系的建立有助于營造積極的學習氛圍，提高學生的參與度和興趣。學生在與教師的互動中能夠更深入地理解科學概念，解決問題。例如，在教學“生物進化論”時，筆者問“為什么某些物種會在進化過程中逐漸消失”，引導學生從不同角度思考并分享自己的觀點。筆者鼓勵學生積極對話，發(fā)表見解，從而建立起師生間對話的基礎。

接下來，筆者讓學生依據自己的思考和觀點與AI對話，向AI求助：如何驗證觀點？其間，筆者組織學生分組討論或合作實驗，讓他們在共同完成任務的過程中相互學習、相互啟發(fā)。在小組討論中，筆者鼓勵學生發(fā)表意見，同時傾聽他人的觀點。筆者也發(fā)表觀點，引導學生學會尊重和理解不同的想法。確立共在對話型師生關系在教育實踐中具有深遠的意義，特別是在科學教育領域中。這種師生關系的建立有助于營造更為民主、平等、開放的教學環(huán)境，促進師生之間的深度交流和互動。

此外，在共在對話型師生關系中，筆者還利用智能技術來增強師生之間的對話和互動。例如，利用Kimi在線學習平臺的社交媒體工具建立學習社群，讓學生在課后繼續(xù)與教師和其他同學進行交流和討論。筆者借此及時了解學生的學習情況，反饋意見，為其提供個性化的指導和幫助。同時，學生也能在更寬松、自由的環(huán)境中表達想法，與教師建立起更加平等、親密的關系。

在確立共在對話型師生關系的過程中，教師還應注重培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新能力。如在教學“珍惜水資源”過程中，學生根據一份我國各省水資源分布數據表格分析求解。表格中江蘇的水資源量在全國處于中等水平。有學生問“豆包”軟件：江蘇的水資源為什么匱乏？也有學生問“豆包”：江蘇的水資源為什么比別的省份豐富？“豆包”根據學生的提問分別給出了截然相反的結論。筆者將不同結論直接呈現(xiàn)給學生。學生陷入沉思：都是智能軟件給出的結論，到底相信誰？這時，筆者引導學生針對圖標重新提出科學問題：江蘇的水資源狀況如何，江蘇在全國范圍內屬于水資源匱乏還是豐富的省份？有哪些證據？學生也意識到提問方式和甄別答案的重要性。如此互動，學生不僅可以更好地掌握科學知識，而且能提升批判性思維和解決問題的能力。

在科學課堂上，教師可以利用AIGC技術展示虛擬實驗或模擬場景，并邀請學生參與討論和分析。教學的時空界域、知識的存在樣態(tài)、主體的角色地位發(fā)生了系統(tǒng)性變革，這就需要采用動態(tài)生成、非線性、集成式、網格化、數字化的思考和表達方式來詮釋新的師生關系。教師引導學生對科學問題進行深入探究和反思，鼓勵他們提出新的假設和解決方案，可以幫助他們養(yǎng)成獨立、自主的學習習慣。這將進一步促進師生之間的對話和交流，營造更加積極、健康的學習氛圍。

（二）借助AIGC技術引導學生科學探究

AIGC技術為學生提供了豐富的科學資源和工具，幫助他們更好地進行科學探究。教師可以使用平臺的智能推薦、數據分析等功能，根據學生的興趣和需求，提供個性化的學習路徑和探究方向?？茖W教師不再僅僅是科學知識的傳遞者，而是需要與學生共同探索、發(fā)現(xiàn)和理解科學知識。教師要學會利用智能工具和平臺，引導學生參與科學探究活動，培養(yǎng)他們的科學思維和解決問題的能力?？茖W教師要做學生學習科學的引導者和合作伙伴。教師要教會學生有效使用智能工具和平臺，篩選和評估信息的真實性和可靠性，從而培養(yǎng)學生的自主學習能力和批判性思維。

例如，筆者利用百度文庫助手平臺開展了一項關于生物多樣性的科學探究活動。在活動開始前，筆者首先借助學校智能教學系統(tǒng)，對學生的前置知識進行了了解和分析，制訂了有針對性的教學計劃和任務。

在探究活動中，筆者引導學生利用“形色識物”App進行生物多樣性數據的收集和分析。學生借助在線平臺，觀察并記錄了不同生態(tài)系統(tǒng)中物種的種類和數量，并利用智能軟件對收集到的數據進行處理和分析。在這個過程中，筆者不僅提供了必要的指導和支持，而且鼓勵學生提出問題和假設，引導他們深入思考和探究。

隨著活動的深入，學生開始發(fā)現(xiàn)一些有趣的現(xiàn)象和規(guī)律，例如某些物種在不同生態(tài)系統(tǒng)中的分布和數量存在差異。筆者借此機會，引導學生進一步探討這些現(xiàn)象背后的成因，幫助他們建立對生物多樣性的深刻認識和理解。

在整個探究過程中，筆者始終與學生保持緊密互動，鼓勵他們表達觀點和想法，同時也給予他們充分的自主權和選擇權。這種個性化的學習體驗能夠激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，使他們更加主動地參與到科學學習中來。同時，AIGC技術還能根據學生的學習反饋和表現(xiàn)，及時調整學習內容和難度，確保學生的學習效果。

（三）挖掘AIGC平臺潛能助力學生成人成才

AIGC技術在科學教學中的應用給學生帶來了前所未有的學習體驗，極大地促進了學生多方面能力的發(fā)展。教師可以用Kimi設計更具創(chuàng)新性和互動性的活動，提高教學效率。例如，筆者讓學生與“豆包”或Kimi對話，模擬科學實驗或探索科學現(xiàn)象，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

應用AIGC技術開展科學教學能提高學生的信息素養(yǎng)和數字化學習能力，使他們能夠更好地適應數字時代的需求。AIGC技術的應用，讓學生置身于數字化學習的前沿。例如，筆者利用AIGC平臺為學生提供大量的在線學習資料，如交互式電子書、3D科學模型庫等。這些資源不僅開闊了學生的知識視野，而且讓他們在瀏覽、篩選和整合信息的過程中，逐漸提升了信息素養(yǎng)。此外，AIGC技術平臺還能根據學生的學習進度和興趣，智能推薦相關的學習內容和練習題，使學生的學習更加個性化和高效。

AIGC技術輔助教學有利于培養(yǎng)學生的科學探究能力和創(chuàng)新精神。AIGC技術的應用豐富了虛擬實驗室、數據分析工具等創(chuàng)新教學工具。在虛擬實驗室中，學生可以不受時間、地點和實驗條件限制，隨時隨地參與實驗探究。例如，在物理教學中，筆者讓學生利用AIGC技術進行虛擬電路實驗，探究電路的工作原理。這種探究方式不僅讓學生更加深入地理解了科學知識，而且激發(fā)了他們的探究興趣和創(chuàng)新精神。此外，AIGC平臺還具有強大的數據分析功能，能幫助學生從大量的實驗數據中提取有價值的信息，進而提出新的觀點和想法。學生利用AIGC技術參與虛擬實驗、數據分析等活動，能夠更深入地了解科學現(xiàn)象和規(guī)律，并嘗試提出新的觀點和想法。

AIGC技術的應用還促進了學生間的合作與交流。在科學探究的過程中，學生需要分組進行實驗、分析和討論。AIGC平臺為學生提供了在線協(xié)作工具，如實時聊天室、共享文檔等，支持其隨時隨地交流和協(xié)作。在線協(xié)作提高了學生的團隊合作效率，還讓他們學會了如何與他人有效地溝通。同時，AIGC平臺還具有成果展示和分享功能，支持學生在完成學習任務后，將成果展示給同伴和教師，從而得到更多的反饋和建議。展示和分享也有助于學生提高表達能力，增強信心。教師引導學生對科學問題進行深入探究和自主學習，將進一步促進師生對話和交流，形成更加積極、健康的學習氛圍。

AIGC技術的應用對科學教學產生了深遠的影響。科學教師應積極學習并應用AIGC技術，將其用于教學，確立共在對話型師生關系，引導學生科學探究，促進學生全面發(fā)展。

責任編輯：祝元志