广东省深圳市龙华高级中学教育集团观澜校区学生组装空气质量检测传感器。学校供图

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，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，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，让规则本身也成为课程的一部分。

《中国教育报》2025年08月26日 第04版

作者：本报记者 黄璐璐