廣東省深圳市龍華高級中學教育集團觀瀾校區學生組裝空氣質量檢測傳感器。學校供圖

　　近年來，STEM教育作為培養創新人才的有效路徑而備受關注。同時，人工智能（AI）技術在教育領域有著廣泛而深刻的應用前景和影響力。在中小學開展STEM教育的核心目標是什么？中小學如何更有效地利用人工智能開展STEM教育？記者就此采訪了華南師范大學教育信息技術學院教授詹澤慧。

　　STEM教育包含科學思維及工程思維培養

　　記者：當前，我國各地積極推進中小學開展STEM教育。在您看來STEM教育的核心是什么？

　　詹澤慧：STEM從字面上看是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四門學科英文首字母的合稱，最初起源是美國為了應對未來社會挑戰而提出的國家發展戰略，其核心是科學探究（認識世界客觀規律）和工程設計（在自然規律下合理改造世界）的跨學科素養。在我國，中小學STEM教育的主要載體是科學教育，目前逐漸向“科工技融合”方向發展。

　　具體從人才培養方式來看，STEM教育有四個要點：一是以真實問題為驅動，學習始于一個真實復雜而有意義的問題、挑戰或項目。二是強調學科融合，強調科學、技術、工程、數學之間的內在聯系，促使學生在解決問題的過程中主動獲取、綜合運用多個領域的知識。三是有明確的、整合的研究方法與思維模式，鼓勵學生像科學家一樣提出問題、設計實驗、收集數據、分析結果、得出結論，在教育中有機融入“設計—制作—測試—迭代改進”的工程設計思維和創新技法的指導。四是注重實踐創新，不能只停留在“想”的層面，還需要落到“做”的層面，強調動手實踐。

　　同時，當前生成式人工智能為代表的智能技術，可以快速高效為人類提供可以借鑒的問題解決方法和方案，面對這一現實挑戰，從小培養學生獨立思考、質疑精神就顯得更為重要，這和STEM教育提倡的系統性、整合性工程思維以及探究性、迭代性科學思維培養的本質是一致的。

　　需要注意的一點是，現在每個普通人都需要理解算法邏輯和數據思維，這是作為數字公民的基本素養。所以，數智時代中小學STEM教育，需要培養我們的學生在具備扎實知識基礎的同時，還要有動手解決問題的能力和質疑精神，這兩者包含如何合理用好人工智能技術，使學生在技術洪流中保持主體性。

　　STEM教育面臨規模化和個性化教學雙重挑戰

　　記者：從人才培養角度看，我國中小學在STEM教育開展中面臨哪些問題？

　　詹澤慧：在STEM理念引入后，我國中小學開始重視工程思維培養，但由于我國基礎教育長期存在的“工程空白”，承擔這些模塊教學的教師（主要是非工程專業背景的科學或技術教師）多是摸著石頭過河，對于教什么、怎么教依舊困惑，導致目前很難規模化推進其開展。

　　讓教師們感到困擾的還有學生個體差異的問題。STEM項目學習對學生的基礎知識（如數學、物理）、邏輯思維、空間想象、動手操作等能力要求較高且多元。同一班級的學生可能在能力起點、學習風格、興趣點方面差異巨大，教師難以針對每個學生的具體差異提供個性化的指導和支持，導致教學效果不均衡，可能加劇兩極分化，影響部分學生的學習熱情和效能感。

　　此外，評價是開展STEM教育的另一個難點。首先，STEM類作業不像客觀題那么容易批改，教師需逐份查看學生的實驗報告或作品設計稿，這是一個很大的工作量。其次，STEM教育強調的創新能力、問題解決能力、合作溝通能力等，難以用傳統的標準化筆試進行有效、客觀的測量和評價。

　　記者：當前，生成式人工智能在推動中小學STEM教育中有哪些創新應用？又帶來了哪些新的挑戰？

　　詹澤慧：就提到的問題，當前人工智能在我國中小學STEM教育中已經提供了不少助力。

　　針對教師備課方面，生成式人工智能可以識別教師的需求，做出個性化備授課的規劃和資源推送。今年年初，廣東省在“萬卷要義”大模型中內嵌了我們團隊構建的C-POTE智能體，在提取大概念、生成問題鏈、設定分層目標、匹配情境任務、設計證據集等方面為教師們提供全流程支持，提升備課效率與質量。

　　在評價環節，生成式人工智能的圖像識別和語義分析能自動評估作品完成度，節省教師大量初篩的時間。課堂教學中，面對多個正在進行中的STEM項目，AI能通過行為數據自動分析常見錯誤模式并及時給予提醒。

　　就帶來的問題和挑戰，首先從技術方面看，人工智能是技術，自身存在容差率，也就是系統存在不穩定性，無法做到絕對精準，而且生成式人工智能的幻覺可能會在賦能STEM教學過程中帶來信息誤導。其次，從育人方面看，人工智能應用過程中產生的“認知外包”風險：學生用AI直接生成作業答案，會導致自主思考能力退化。教師也可能會產生“工具依賴”，有的教師過度依賴AI批改作業，弱化了師生互動。

　　辯證性借力人工智能發展STEM教育

　　記者：面對新問題新挑戰，您認為中小學應如何借力人工智能，更好地推動STEM教育高質量發展？

　　詹澤慧：面對快速迭代的人工智能，教師既要充分發揮其優勢提升課堂教學成效，也要辯證地看技術、用技術。

　　一方面，利用人工智能為教師提供優質的備課資源，提升教師STEM教學設計能力。教師可以將自己的課堂實錄上傳到云平臺，通過AI分析報告形成高效的循證教研，從而全面科學地把控教學設計質量。還可以在STEM課程案例庫中嵌入AI進行案例解碼，將優質資源“裂變”形成適合各自學校和學科的STEM項目，降低課程開發難度。目前，粵東粵西地區不少學校在教研中通過運用“優課解碼”深度解析，搭建了“千校萬課”的協同網絡，為教師提供可借鑒的高質量教學案例。

　　此外，各地各校根據需求，積極研發STEM教育相關智能體和垂類模型。人工智能有著數據驅動和快速反饋的明顯優勢，因此要積極探索利用人工智能技術，在課堂教學中形成“師—生—機”三元互動的機制，形成更有效的生成式個性化指導。在研發智能體和垂類模型中，鼓勵各校利用國家中小學智慧教育平臺上的權威資源和工具，建立優質的校本資源庫，為教師們使用智能體提供更多可信賴的知識庫。

　　另一方面，學校需要有明確的使用人工智能技術的相關規定，發揮“留白”和“規約”雙重作用，保證師生的主體性。針對學生，一是強化過程導向的AI使用，要求學生同步提交AI對話記錄和反思報告，如梳理DeepSeek（深度求索）、豆包等不同模型提供的解決方案的優劣；二是可以限制生成式工具使用場景，僅允許用于頭腦風暴、數據可視化等輔助環節，禁止直接輸出作業答案。當然，除了過程上的控制手段以外，教師更需要通過創新教學設計引導學生科學使用人工智能，如引導學生把AI生成結果轉化為學習材料，或結合動手實驗（如3D打印）、實物建模與AI仿真。不管是強制規定還是達成一致的約定，學校可以通過每學期組織師生共同修訂AI規約，讓規則本身也成為課程的一部分。

《中國教育報》2025年08月26日 第04版