中小学科学丨基于AI循证的跨学段科学教研探索

第一节课由杭州市钱江外国语实验学校杨向东老师执教《建构原子模型》。课堂伊始，杨老师以“微观穿越”视频引入，激发学生聚焦原子内部结构研究的兴趣。通过AI模拟道尔顿、汤姆生、卢瑟福等科学家的实验场景，学生化身“小科学家”，利用Geogebra动态推演α粒子散射实验，从黑箱模拟中自主推理原子核式结构。针对电子云模型等抽象概念，学生通过优化提问方式与DeepSeek互动，将复杂理论转化为具象认知，帮助学生经历原子内部结构建模的过程。

第二节课由同校严冬老师呈现《四季影长的变化》。本课以“一天中影子变化”为切入点，借助iPad虚拟实验动态展示四季方块的影长变化，引导学生提出“四季正午物体影长的变化可能是由什么原因引起的”这一核心问题。学生分组通过与AI对话提问，自主探究并在KT板上提炼关键词。针对学生理解难点，严老师引入微视频与借助创意教具的模型测量实验，以数据直观呈现太阳高度角对四季影长的影响。课堂尾声，介绍圭表工具，感悟科学探究的传承与创新。

杭州市笕成中学黄佩琦老师做了主题为《AI在初中科学课堂教学中的应用》观点报告。黄老师提出“RBGR魔法公式”，即通过定义角色（Role）、背景（Background）、目标（Goal）、要求（Require）优化AI提问模式，并现场演示如何借助AI生成牛顿趣味故事及插图，助力抽象知识趣味化。在实践层面，她以“AI搜索-编程-互动”三模块构建教学闭环：通过AI快速生成教学设计框架，利用编程工具模拟科学实验现象，结合数字人互动重现科学史经典场景，让学生在虚实融合中深化科学思维。

杭州市胜利小学吴国忠老师做了主题为《AI赋能小学科学教学：提升效能与体验》的观点报告。吴国忠老师提出，科学教育需从“用AI辅助教学”转向“以AI重构学习生态”，强调教师应作为“AI智能体架构师”，根据学生认知特点搭建适配教学场景的AI智能体工具，供学生通过实践操作深化科学探究。在此模式下，学生角色从被动接受者升级为“AI实践者”，在教师预设的智能体框架内开展实验、分析数据，逐步掌握科学研究方法。吴老师特别指出，AI观课教室通过实时捕捉课堂互动、任务完成度等数据，为教师精准评估教学效能、动态优化智能体功能提供循证支持。

沙龙环节由高雅华子老师主持，杨向东、严冬两位执教教师与观课代表吴丽萍、孙一敏共同复盘课堂设计，并邀请两名上课学生代表分享学习体验与建议。

两位执教老师陈述了他们将AI引入课堂的设计思路，吴丽萍老师分享了杨向东老师课堂行为的AI分析报告。孙一敏老师指出，在课堂教学中运用AI且融入提问技巧，能够显著提升学生与AI互动的效能，帮助学生提升运用AI解决问题的意识。

上城区教育学院小学科学教研员闻蓉美老师针对AI融入教学提出了自己的想法：“AI的应用应立足教育本质，避免陷入‘为技术而技术’的误区。”她强调。AI改变人们的生活，科学教师首先要拥抱AI，以学生视角在合适的教学场景中有机融入技术，帮助学生真实地解决问题。同时，她强调AI无法取代科学实验，AI的赋能是让学生更好地动手动脑学科学，帮助教师寻找证据更好地改善课堂教学。

上城区教育学院初中科学教研员曹健老师针对AI教育应用提出核心观点：“AI的定位是‘助学助教、伴学伴教’，而非‘替学替教’。”他强调，技术应以服务真实教学场景为根本，通过创设实验模拟、科学探究等情境，引导学生从“被动接受”转向“主动探究”。

本次活动以‘AI+循证’双轮驱动，为科学教学注入新活力。未来，上城区将深化AI教学工具开发，构建‘数据诊断—精准设计—动态评估’的闭环，让技术真正成为学生科学素养提升的助推器。”