财盛证券如何借力人工智能发展STEM教育

中国教育报记者黄璐璐财盛证券

近年来，STEM教育作为培养创新人才的有效路径而备受关注。同时，人工智能（AI）技术在教育领域有着广泛而深刻的应用前景和影响力。在中小学开展STEM教育的核心目标是什么？中小学如何更有效地利用人工智能开展STEM教育？记者就此采访了华南师范大学教育信息技术学院教授詹泽慧。

STEM教育包含科学思维及工程思维培养

记者：当前，我国各地积极推进中小学开展STEM教育。在您看来STEM教育的核心是什么？

詹泽慧：STEM从字面上看是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的合称，最初起源是美国为了应对未来社会挑战而提出的国家发展战略，其核心是科学探究（认识世界客观规律）和工程设计（在自然规律下合理改造世界）的跨学科素养。在我国，中小学STEM教育的主要载体是科学教育，目前逐渐向“科工技融合”方向发展。

具体从人才培养方式来看，STEM教育有四个要点：一是以真实问题为驱动，学习始于一个真实复杂而有意义的问题、挑战或项目。二是强调学科融合，强调科学、技术、工程、数学之间的内在联系，促使学生在解决问题的过程中主动获取、综合运用多个领域的知识。三是有明确的、整合的研究方法与思维模式，鼓励学生像科学家一样提出问题、设计实验、收集数据、分析结果、得出结论，在教育中有机融入“设计—制作—测试—迭代改进”的工程设计思维和创新技法的指导。四是注重实践创新，不能只停留在“想”的层面，还需要落到“做”的层面，强调动手实践。

同时，当前生成式人工智能为代表的智能技术，可以快速高效为人类提供可以借鉴的问题解决方法和方案财盛证券，面对这一现实挑战，从小培养学生独立思考、质疑精神就显得更为重要，这和STEM教育提倡的系统性、整合性工程思维以及探究性、迭代性科学思维培养的本质是一致的。

需要注意的一点是，现在每个普通人都需要理解算法逻辑和数据思维，这是作为数字公民的基本素养。所以，数智时代中小学STEM教育，需要培养我们的学生在具备扎实知识基础的同时，还要有动手解决问题的能力和质疑精神，这两者包含如何合理用好人工智能技术，使学生在技术洪流中保持主体性。

STEM教育面临规模化和个性化教学双重挑战

记者：从人才培养角度看，我国中小学在STEM教育开展中面临哪些问题？

詹泽慧：在STEM理念引入后，我国中小学开始重视工程思维培养，但由于我国基础教育长期存在的“工程空白”，承担这些模块教学的教师（主要是非工程专业背景的科学或技术教师）多是摸着石头过河，对于教什么、怎么教依旧困惑，导致目前很难规模化推进其开展。

让教师们感到困扰的还有学生个体差异的问题。STEM项目学习对学生的基础知识（如数学、物理）、逻辑思维、空间想象、动手操作等能力要求较高且多元。同一班级的学生可能在能力起点、学习风格、兴趣点方面差异巨大，教师难以针对每个学生的具体差异提供个性化的指导和支持，导致教学效果不均衡，可能加剧两极分化，影响部分学生的学习热情和效能感。

此外，评价是开展STEM教育的另一个难点。首先财盛证券，STEM类作业不像客观题那么容易批改，教师需逐份查看学生的实验报告或作品设计稿，这是一个很大的工作量。其次，STEM教育强调的创新能力、问题解决能力、合作沟通能力等，难以用传统的标准化笔试进行有效、客观的测量和评价。

记者：当前，生成式人工智能在推动中小学STEM教育中有哪些创新应用？又带来了哪些新的挑战？

詹泽慧：就提到的问题，当前人工智能在我国中小学STEM教育中已经提供了不少助力。

针对教师备课方面，生成式人工智能可以识别教师的需求，做出个性化备授课的规划和资源推送。今年年初，广东省在“万卷要义”大模型中内嵌了我们团队构建的C-POTE智能体，在提取大概念、生成问题链、设定分层目标、匹配情境任务、设计证据集等方面为教师们提供全流程支持，提升备课效率与质量。

在评价环节，生成式人工智能的图像识别和语义分析能自动评估作品完成度，节省教师大量初筛的时间。课堂教学中，面对多个正在进行中的STEM项目，AI能通过行为数据自动分析常见错误模式并及时给予提醒。

就带来的问题和挑战，首先从技术方面看，人工智能是技术，自身存在容差率，也就是系统存在不稳定性，无法做到绝对精准，而且生成式人工智能的幻觉可能会在赋能STEM教学过程中带来信息误导。其次，从育人方面看，人工智能应用过程中产生的“认知外包”风险：学生用AI直接生成作业答案，会导致自主思考能力退化。教师也可能会产生“工具依赖”，有的教师过度依赖AI批改作业，弱化了师生互动。

辩证性借力人工智能发展STEM教育

记者：面对新问题新挑战，您认为中小学应如何借力人工智能，更好地推动STEM教育高质量发展？

詹泽慧：面对快速迭代的人工智能，教师既要充分发挥其优势提升课堂教学成效，也要辩证地看技术、用技术。

一方面，利用人工智能为教师提供优质的备课资源，提升教师STEM教学设计能力。教师可以将自己的课堂实录上传到云平台，通过AI分析报告形成高效的循证教研，从而全面科学地把控教学设计质量。还可以在STEM课程案例库中嵌入AI进行案例解码，将优质资源“裂变”形成适合各自学校和学科的STEM项目，降低课程开发难度。目前，粤东粤西地区不少学校在教研中通过运用“优课解码”深度解析，搭建了“千校万课”的协同网络，为教师提供可借鉴的高质量教学案例。

此外，各地各校根据需求，积极研发STEM教育相关智能体和垂类模型。人工智能有着数据驱动和快速反馈的明显优势，因此要积极探索利用人工智能技术，在课堂教学中形成“师—生—机”三元互动的机制，形成更有效的生成式个性化指导。在研发智能体和垂类模型中，鼓励各校利用国家中小学智慧教育平台上的权威资源和工具，建立优质的校本资源库，为教师们使用智能体提供更多可信赖的知识库。

另一方面，学校需要有明确的使用人工智能技术的相关规定，发挥“留白”和“规约”双重作用，保证师生的主体性。针对学生，一是强化过程导向的AI使用，要求学生同步提交AI对话记录和反思报告，如梳理DeepSeek（深度求索）、豆包等不同模型提供的解决方案的优劣；二是可以限制生成式工具使用场景，仅允许用于头脑风暴、数据可视化等辅助环节，禁止直接输出作业答案。当然，除了过程上的控制手段以外，教师更需要通过创新教学设计引导学生科学使用人工智能，如引导学生把AI生成结果转化为学习材料，或结合动手实验（如3D打印）、实物建模与AI仿真。不管是强制规定还是达成一致的约定，学校可以通过每学期组织师生共同修订AI规约财盛证券，让规则本身也成为课程的一部分。

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