廣西壯族自治區(qū)柳州市融水縣拱洞鄉(xiāng)高武村小學學生在視頻指導下開展空氣占據(jù)空間的實驗。

▼甘肅省張掖市甘州區(qū)思源實驗學校學生利用數(shù)字化設備開展科學探究。 學校供圖

　　“科學課由數(shù)學老師兼任，繁重的教學任務下，課上經(jīng)常臨時上網(wǎng)搜視頻放給學生看?！薄案誓蠚夂蚝漯B(yǎng)不了蠶，講蠶的生長過程時我只能讓學生看課本插圖，學生的提問我有時也答不上來?！薄@是筆者在廣西、甘肅等地鄉(xiāng)村中小學調(diào)研中，一線教師就開展科學教育反映的現(xiàn)實困境。

　　前不久，教育部印發(fā)《義務教育階段科學教育“做中學”領航行動指南》，提出變革教學方式、開發(fā)配套資源。鄉(xiāng)村科學教育是我國科學教育發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，盡管教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動已為其輸送了海量優(yōu)質(zhì)公共數(shù)字資源，但受限于鄉(xiāng)村教師的科學學科本體性知識儲備不足、探究式教學組織能力薄弱、學生問題解決過程的精準指導能力缺位等結(jié)構(gòu)性短板，許多數(shù)字資源始終處于“懸浮”狀態(tài)，難以轉(zhuǎn)化為真實課堂的育人效能。

　　破解這一矛盾的核心路徑，絕非單純增加資源供給總量，而是通過精準適配性改造與教師數(shù)字化教學能力的系統(tǒng)性提升，盤“活”鄉(xiāng)村科學課堂，實現(xiàn)技術(shù)與教學的深度耦合。

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　　資源精準適配，補齊教師教學能力短板

　　數(shù)字化科學教育資源包括數(shù)字教育資源、數(shù)字化教學手段等，其中依托豐富多樣、虛實融合、互動性強的科學教育數(shù)字資源是鄉(xiāng)村學校開展科學教育實踐的基礎資源支撐，可以有效彌補教師科學知識儲備和學科教學能力的不足。在引入數(shù)字資源過程中，需重點考慮資源適配性，即科學教育數(shù)字資源建設與教學需求之間的供需平衡，其建設邏輯需跳出“資源搬運”的慣性思維，以“供需精準匹配”為核心原則，構(gòu)建“精選+自建”雙軌并行的資源供給模式。

　　資源精選方面，圍繞課程內(nèi)容從國家中小學智慧教育平臺、中國數(shù)字科技館等精選名師教學視頻、科學家講座、科普紀錄片等資源，形成與教材單元和探究任務對應的資源包。資源自建方面，重點開發(fā)工具類、虛擬交互類和智能類資源。具體來說，工具類資源包括數(shù)據(jù)采集與分析工具等，支持觀察、測量和數(shù)據(jù)分析等科學實踐活動。虛擬交互類資源借助虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）及混合現(xiàn)實（MR）等技術(shù)開發(fā)的資源，為難以開展實驗探究的鄉(xiāng)村學生提供情境化、沉浸式體驗。智能類資源是融合生成式人工智能、VR等技術(shù)開發(fā)的高階資源形態(tài)，根據(jù)學生學習狀態(tài)提供個性化解釋、問題引導與學習路徑支持。這三類資源的開發(fā)需建立“政府統(tǒng)籌—高校支撐—科研院所參與”的協(xié)同機制，從而降低鄉(xiāng)村學校的技術(shù)接入門檻，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的普惠性下沉。

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　　科學教育智能體，支撐探究學習精準指導

　　學生問：“我敲桌子，為什么另一頭的同學也能聽見？”科學教育智能體沒有回答，而是追問：“你敲桌子時，用手摸桌面能感覺到什么？”學生觸摸完回答“桌子在振動”后，智能體繼續(xù)提示：“把耳朵貼在桌面上聽和離開桌面聽，會有什么不同？你準備怎樣比較？”……這組多輪對話發(fā)生在甘肅省甘南藏族自治州一所牧區(qū)鄉(xiāng)村小學的科學教育課堂上，引發(fā)課堂深度變革的關(guān)鍵因素正是智能體。

　　科學教育的重點在于引導學生經(jīng)歷提出問題、形成假設、尋找證據(jù)、解釋現(xiàn)象和反思改進的過程。然而，對多數(shù)鄉(xiāng)村教師而言，要精準且持續(xù)回應多名學生不斷生成的問題存在較大難度，通用大模型的應用易帶來內(nèi)容超綱或出現(xiàn)“幻覺”。因此，鄉(xiāng)村學校需聯(lián)合學科教學專家、技術(shù)團隊，研發(fā)面向科學教育場景的專用智能體，使其具備知識可信性、啟發(fā)適配性、交互雙向性、反饋情感性四大核心特征，成為鄉(xiāng)村教師開展探究指導的智能助教。在技術(shù)落地層面，需搭建四層嚴謹?shù)倪\行架構(gòu)。

　　在知識保障層，需通過整合課程標準、教材、權(quán)威科普資源、鄉(xiāng)村常見科學情境建設專業(yè)知識庫，使智能體回答優(yōu)先錨定經(jīng)審核的內(nèi)容，并對超出可靠知識范圍的問題設置拒答與教師轉(zhuǎn)介機制，降低生成內(nèi)容失真風險。在對話策略層，通過預置啟發(fā)式提問、理由追問、替代解釋和元認知提示等策略，并根據(jù)學生應答動態(tài)調(diào)整提示強度，形成適應學生認知狀態(tài)的動態(tài)支架。在交互模式層，構(gòu)建“學生向智能體提問”與“智能體向?qū)W生提問”的雙向交互。前者智能體回應學生即時困惑，后者模仿人類教師提問，在關(guān)鍵探究任務節(jié)點上檢驗學生學習效果，減輕教師教學負擔。同時，智能體分析學生提問和作答內(nèi)容，輔助識別學生的探究薄弱點，推送關(guān)聯(lián)微課與變式練習。在情感反饋層，智能體依據(jù)學生持續(xù)錯誤、反復求助等學習狀態(tài)調(diào)整反饋語氣和支架強度，以鼓勵性反饋降低學生畏難感，教師則重點承擔個別化指導、情感關(guān)懷與價值引導。

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　　結(jié)構(gòu)化導學手冊 實現(xiàn)教學與技術(shù)的整合

　　數(shù)字資源與智能體分別解決了內(nèi)容供給和過程指導，但二者若缺乏系統(tǒng)化的教學設計串聯(lián)，極易在課堂中陷入技術(shù)碎片化應用的誤區(qū)。鄉(xiāng)村學?？梢罁?jù)課程標準與學情，在教研人員支持下編制以項目式、主題式探究為主線的結(jié)構(gòu)化導學手冊，將分散的數(shù)字資源、智能工具與完整的學習活動序列有機統(tǒng)整。

　　導學手冊的核心價值，是將優(yōu)秀教師的教學思路轉(zhuǎn)化為外顯的學習活動序列和多樣化學習支架，以便鄉(xiāng)村教師引導學生在自主探究與協(xié)作學習中完成知識建構(gòu)。以《睡眠要充足》一課為例，導學手冊提供了“觀看預習視頻—聚焦調(diào)查問題—制訂調(diào)查計劃—分工收集睡眠數(shù)據(jù)—匯總與數(shù)據(jù)分析—形成結(jié)論與建議—展示交流與互評”的學習活動序列，前述資源與智能體以二維碼、AR標記等方式嵌入手冊相應環(huán)節(jié)。開展教學過程中，教師無需從零設計教學流程，而是依據(jù)配套教師手冊在關(guān)鍵節(jié)點進行組織、點撥和調(diào)控。由此，分散的數(shù)字資源與智能支持轉(zhuǎn)化為連貫的科學探究活動，讓教師成為學習的設計者、學生成為學習的主體，而基礎薄弱的鄉(xiāng)村教師也能組織起有質(zhì)量的項目式學習。

　　同時，紙質(zhì)形態(tài)的導學手冊完全適配鄉(xiāng)村教師的傳統(tǒng)教學習慣，支持教師結(jié)合本土鄉(xiāng)土資源進行輕量化的二次調(diào)整，且具備低成本規(guī)?；茝V的優(yōu)勢，能夠快速帶動區(qū)域內(nèi)大量鄉(xiāng)村科學教師同步提升教學質(zhì)量，形成集團化的行動改進效能。

　　鄉(xiāng)村教師是激活數(shù)字化資源育人價值的核心樞紐，數(shù)字資源的迭代優(yōu)化、智能體的場景化應用，都需要一線教師基于真實課堂的實踐反饋，與高校專家、研發(fā)團隊形成雙向互動的協(xié)同創(chuàng)新機制，推動數(shù)智工具持續(xù)向鄉(xiāng)村科學教育的真實需求靠攏。

　　此外，教師還需明確技術(shù)賦能須堅守科學教育的育人本質(zhì)，嚴格把握人機交互與師生情感交流的邊界，避免學生對技術(shù)形成過度依賴，推動科學教育與人文教育的深度融通。技術(shù)可以補齊教師能力短板，卻不能替代真實師生關(guān)系中的情感交流、價值引導和人格影響。唯有讓技術(shù)補位而不越位，引導學生在真實鄉(xiāng)土生活中理解科學技術(shù)與自然、社會和人的關(guān)系，數(shù)智化才能既補鄉(xiāng)村科學教育之“短”，又守科學育人之“本”。

　?。ㄗ髡咚斡晗滴鞅睅煼洞髮W教育技術(shù)學院博士研究生，郭紹青系教育部教育數(shù)字化專家咨詢委員會總體組委員）

《中國教育報》2026年08月21日 第02版