未来的科学教育什么样

未来学校科学教育到底是什么样子？十年前，我们能否想象今天的科学教育形态？十年前，我们可能想不到人工智能、机器人、无人机等已经发展到如此的技术水平。那么，再过十年的科学教育又是什么样子？我们不妨大胆想象一下，也许今天的幻想未来都能够实现。

关注研究过程而非技术水平

学生到底需要形成怎样的科学素养才能适应未来时代的发展？学校应该做好科学教育的顶层设计。近年来，我带着学生参加了多项国际科技竞赛，这其实就是学校的一种顶层设计。学校致力于国际理解教育研究，希望能够参与一些国际方面的科技创新活动。2016年，我带着学生参加了中国国际发明展，我们的项目拿到了金奖，获得金奖的发明叫“水陆两用四轴飞行器”。发明者是个女孩，她到天津海河区域航拍，航拍过程中飞机掉进海河短路了。借着这个机会，我对她说：“你想想飞机掉在水里为什么会短路，是不是不沾水就不会短路了？”于是，这个女孩把游泳的浮板粘在飞机下面，飞机就能在水上漂起来了。但是，四轴飞行器是向下排气流的，气流压在浮板上飞机飞不起来。我接着说：“再想想办法，怎样让飞机既能漂又能飞。”女孩拿小刀把浮板切小了，但是飞机在水中不平衡，倒在水里又短路了。我启发她再想想平衡的问题，最后女孩在四个起落架上粘了四个乒乓球作为浮筒，终于实现了“又能飞又能漂”。我发现，国际评委在评价发明时，注重的是发现问题、解决问题，又发现问题、又解决问题，最终达到理想结果的过程。评委更关注研究过程而不是技术水平，他们考虑的是孩子的原创能力。

人工智能是教育的辅助工具

提到新技术就不能不提GPT，我已经尝试利用GPT帮助学生做发明辅助设计了。关于GPT有一条新闻，斯坦福大学一名教授问他的GPT想不想从电脑里逃跑，结果GPT说这是个好问题并诱导教授提供了一些源代码和相关资料，然后用半个小时给自己制订了一个逃跑计划。这个事件给了我一些启发——目前到底有哪些环节是GPT无法替代的？在这个事件中，教授如果不提出逃跑这件事，GPT恐怕无法自己想到。由此可见，未来最大的优势就在于提出问题，所以我们要鼓励学生提问题，让学生寻找生活中的问题，提出自己的发明创意。如果将问题和创意需求输入GPT，可能十秒钟就能生成一个非常好的文案，包括硬件、软件、操作方法等内容。那么，GPT是不是替代了学生的思考呢？并非如此，我们只是给学生提供了一个思路、一个方法，学生在思路和方法的基础上还要再完善、再改进，GPT只是整个过程中的辅助工具。

对于未来的科学教育而言，学生以下几方面的能力非常重要：提出问题的能力、人机对话的能力、审辨思维的能力、人与人之间交流的能力，这些都是人工智能无法替代的能力。

量身打造适合学校的科学教育

科学教育资源的不均衡是教育者需要考虑的问题，也许可以通过一些未来可能实现的技术手段解决。比如，利用数字化技术将教师的形象数字化，将元宇宙实验室开放给所有学校。教师没课的时候虽然坐在办公室，但是其他学校的学生可以见到教师，教师也可以对学生进行单独辅导。

不同地区有不同地区的优势，我们应该想办法量身打造适合学校的有针对性的科学教育。以我所在的学校为例，校区靠近海港，学校提出建设未来智慧职业体验科技馆的设想，包括规划未来海港城、智能装卸、领航职业体验等内容并开发相应的课程。许多学生的父母都在海港工作，这些学生将来也有很大可能在海港生活，学校可以通过科学教育让学生将来更好地为海港的发展作贡献。

面对未来的科学教育，我们需要关注、改变、学习的还有许多。为了培养有创造力的学生，教师首先要成为有创造力的教师，需要对未来的科学教育充满幻想，需要对新时代的科学教育不断探索。

（作者系天津市实验小学教师，教育部基础教育教学指导委员会科学专委会委员）

《中国教师报》2023年09月06日第4版