AI for Science:一场青年教师与智能时代的深度对话

作者(来源): 七宝中学     发布日期:2025-12-31    浏览次数:


为深入贯彻落实国家关于人工智能与教育深度融合的战略部署,充分发挥学校作为“全国首批科学教育实验校”和“全国第二批中小学人工智能教育基地”的示范引领作用。12月22日下午,一场以“AI for Science”为主题的青年教师学术沙龙在图文信息楼504成功举办。来自数学、物理、化学、生物、地理、通用技术等学科的6位青年教师代表齐聚一堂,围绕AI如何深度融入学科教学、作业设计与教科研实践,分享了各具特色、富有前瞻性的探索与经验。活动特邀原闵行区教育学院龚耀昌老师现场点评指导,学生科学院、学生工程院、智教梦之队教师团队参与学习与交流。本次沙龙以“实践驱动、学科融合、素养导向”为核心理念,6位青年教师立足一线教学真实场景,从不同维度展现了人工智能赋能科学教育的多元路径与创新可能。




从工具到素养  AI重构课堂生态

通用技术学科郭幸君老师以《从工具使用到素养跃迁:AI重构通用技术课堂》为题,深入分享了如何借助AIGC技术推动学生从“会操作软件”走向“具备物化能力与工程素养”的深层转变。她以选择性必修课《产品三维设计与制造》中的实践为例,展示了学生如何利用AI工具,通过自然语言或图片快速生成三维模型,实现创意的高效物化。同时,郭老师特别指出:“AI建模虽能提升效率,但尚未自动带来能力与素养的提升。”为此,她引导学生在真实制造约束下对AI生成模型进行人工优化——包括模型修复、功能结构添加、分件打印方案设计等,并通过实体打印、组装与测试完成闭环学习。更关键的是,她鼓励学生反思AI设计的局限,如细节失真、结构不合理等问题,从而培养其批判性思维与技术伦理意识。

我们的目标不是让学生依赖AI“一键生成”,而是成为能驾驭智能工具、理解制造逻辑、勇于创新迭代的新时代创造者。



从单点到结构  AI重构化学作业生态


化学学科张尧老师以《AI辅助基于项目化学习的高中化学主题式作业的设计与实施》为题,系统阐述了如何借助生成式人工智能推动化学作业从传统“知识再现”向“素养导向”的项目化实践转型。她指出《普通高中化学课程标准(2017年版2025年修订)》明确提出“充分发挥生成式人工智能在教学设计、实验方案和习题试题优化中的作用”,这为作业改革提供了新契机。张老师以“高纯铋的提取与应用”为主线,通过AI工具对原始试题进行多轮迭代优化:从单一考查晶体结构,逐步拓展至材料合成、催化性能、绿色工艺等维度,最终生成一个完整的项目化学习任务——“含BiOCl的珠光效果指甲油的制备”。该项目巧妙融合无机合成、胶体化学、光学原理与日用化学品开发,引导学生在真实情境中综合运用知识、设计实验方案并评估产品安全性与环保性。AI不仅提升了作业设计效率,更重要的是打开了我们的思维边界。

当AI成为‘共思者’而非‘代劳者’,作业便真正实现了从知识训练到能力培养的跃迁。



从提问到反思

  AI驱动数学建模素养跃升


数学学科尹赵老师以《问题提出·AI赋能·反思评价——数学建模素养培养的新路径》为题,分享了两节校本建模课的深度实践。她以“教室里的照明”为真实情境,引导学生从生活观察出发提出数学问题,进而构建光照强度与距离、灯管数量等变量之间的函数模型。在这一过程中,尹老师引入AI工具,支持学生完成数据处理、模型求解与参数优化等技术性环节,使教学重心真正回归“问题提出”与“模型检验”这两个核心素养环节。她提出“台阶式”问题提出方法,通过设计层层递进的问题链,帮助学生学会用自然语言与数学语言精准表达问题;同时强调“反思评价”环节的关键作用——当AI给出结果后,学生需主动追问:“这个模型是否合理?”“输入条件是否完备?”“AI的回答能否解释现实现象?”从而有效规避AI依赖带来的思维弱化问题,形成“提问—评价—优化”的闭环思维。

AI不是替代思考的工具,而是激发思考的催化剂。



从兴趣到科研

  AI助力高中生探索芯片材料的未来


物理学科戚雨婷老师以《AI赋能芯片材料选型》为题,分享了她指导学生开展“面向芯片性能提升的新型材料筛选”课题的研究实践。该课题源于学生想要提升电脑CPU性能让游戏更流畅这一朴素的愿望,经过引导逐步升维至3纳米制程节点下面临的核心物理挑战,进而引发学生提出高阶研究问题:“当传统硅基器件逼近物理极限,人类如何通过新材料突破性能瓶颈?”。面对现实中芯片材料制备设备昂贵、流程复杂、高中阶段难以实现的困境,戚老师带领学生借鉴物理课本中的“思想实验”传统,转向“虚拟世界”开展科学研究——利用人工智能这一智能研究新范式,探索高介电常数材料对抑制量子隧穿的作用。在项目推进中,学生面临材料学理论与算法知识的“双重壁垒”,戚老师指导他们通过迁移学习方法,训练神经网络模型,高效筛选潜在候选材料。项目全过程涵盖数据获取、算法配置、模型训练与评估优化等环节,学生完成了完整的数据科学闭环。

这不仅是技术应用,更是思维转型。我们培养的不是‘AI操作员’,而是具备探究精神、创新思维和社会担当的未来科学家。



从知识解构到智能协同

  AI赋能高中生物学教学新生态


生物学科韩晓帅老师以《AI在生物学辅助教学中的应用探究》为题,分享了其在教学实践中探索AI赋能的五大路径:AI辅助教材理解、前沿把握、教学设计、课堂诊断与核心概念交互演示。在“AI辅助教材理解”环节,韩老师对比了通用大模型与基于学科知识库的AI问答效果。他发现,尽管通用大模型能快速生成关于学科概念的解释并提供文献支持,但存在“幻觉”风险。相比之下,基于高中生物教材内容构建的知识库AI助手,能更准确地结合课标要求和典型例证。在“AI辅助前沿把握”方面,韩老师展示了利用coze工作流便捷获取学科研究前沿的方法,实现科研动态的“一键抓取+智能整理”,极大提升了教师对学科前沿的响应速度与教学转化能力。在“AI辅助课堂诊断”方面,韩老师进一步拓展应用场景:将课堂录音转录文本,教学设计与教学内容输入AI工作流,生成结构化的课堂评价报告。AI不仅能分析“教学流程是否真实落地”“师生互动是否充分”,还能识别“学生参与度不均”“关键环节讨论深度不足”等细节问题,为教师提供即时、客观的反思依据。

AI不是替代教师,而是让教师从重复劳动中解放出来,把更多精力投入到育人价值的深化中。我们正在构建一个‘人机协同’的教学新生态——教师主导方向,AI助力效率,共同指向科学素养的真正培育。



◉从抽象到具象

  AI重构地理实验教学逻辑

地理学科张亮老师以《地理实验“智”变:AI助力破解地理实验痛点》为题,系统分享了其在高中地理教学中探索AI赋能实验教学的实践路径。他指出,传统地理实验存在“时空跨度不匹配、自然条件限制大、变量控制难、过程复杂、技术门槛高”等现实困境,导致学生难以直观理解动态地理过程,课堂互动不足、思维空间受限,探究式学习难以落地。面对这些挑战,张老师提出以AI驱动“地理模拟实验”的新范式,构建“目标拆解—数据适配—模型构建—训练生成—互动探究”的闭环实践路径。通过将真实地理问题转化为可计算任务,利用AI平台生成动态仿真实验,实现对自然与人文因素的多维调控与实时反馈。在典型案例“洪涝灾害形成过程”中,张老师展示了如何输入明确指令,基于AI生成交互式仿真实验界面。学生可通过调整地形坡度、植被覆盖率、降水强度等参数,实时观察洪水水位变化、淹没面积扩展及灾害损失评估,从而深入理解灾害形成的因果机制。这一过程不仅实现了地理过程的可视化与动态化,更支持个性化探究与多因素叠加分析。

AI让地理实验从‘静态讲解’走向‘动态参与’,从‘被动接受’转向‘主动建构’。我们培养的不仅是知识掌握者,更是能运用智能工具理解地球系统、应对复杂环境挑战的未来公民。



◉ 专家点评


原闵行区教育学院龚耀昌老师对本次沙龙活动进行了深度点评,他由衷赞叹:“这些案例不仅扎实、鲜活,更展现出令人欣喜的教育智慧与学科自觉。”专家指出,从通用技术到地理实验,从化学作业到数学建模,老师们不约而同地超越了对AI工具的浅层应用,真正将其融入科学教育的内核,共同勾勒出AI赋能教学的深层图景:从孤立知识点走向跨学科整合,从追求答案结果转向珍视思维过程,从技术辅助走向人机协同共创。

他特别强调,AI在这些课堂中已不再是“外挂”,而是作为促进深度学习的“认知伙伴”和教学研究的“智慧协作者”,有效激发了师生的追问意识、探究精神与批判性思维。诸如“重问题提出、重约束优化、重批判反思”等实践取向,不仅精准呼应新课标对核心素养的要求,更与全球科学教育改革方向高度一致。点评中,专家特别指出:“真正的科学教育,是让学生经历真实的问题解决过程。”他充分肯定我校教师的探索方向,期待未来能进一步深化实践,逐步构建具有示范意义的“AI for Science”本土化实施路径,为科学教育高质量发展贡献可复制、可推广的“样板经验”。



 活动总结


在沙龙总结环节,校党委书记朱靖深情分享了自己的感悟。她感慨到:“听过不少关于人工智能与教育的报告,但今天这场交流真正让我感受到一线教师的实践智慧。”她指出,当前国家大力推进“AI赋能教育教学全流程、全链条、全要素”,其深层逻辑已发生根本转变——不再是‘技术先行、业务跟进’,而是‘教学场景驱动、AI无痕融入’。过去强调“AI+教育”,如今更应是“教育+AI”:不是为用AI而用AI,而是从真实教学痛点出发,让AI成为解决问题的自然支撑。她特别强调,在“双新”课改深入推进的背景下,如何实现学生深度学习、核心素养落地、教学评一致性等长期难题,一直是教育改革的关键挑战。而今天6位青年教师的分享,虽视角各异、学科不同,却共同勾勒出一个覆盖备课、课堂、作业、评价的全场景育人图景,生动展现了人机协同如何真正服务于学习方式变革与教师专业成长。如果把6个案例拼合起来看,就是一幅面向未来的科学教育新生态画卷。

朱越校长向龚老师的深入指导与高度肯定致以诚挚感谢。她曾担忧AI发展可能削弱人的价值,但今天的案例充分证明七宝中学的老师们牢牢把握着AI使用的主动权,让技术真正服务于学生的学习、教师的成长与学校的育人使命。

朱越校长进一步提出五点展望:

01

更多教师集结“智教梦之队”

目前这支AI教学先锋团队已初具规模,未来应进一步扩大参与面,吸引更多教师主动融入“教师+AI”的实践共同体,推动智能技术与教育教学的深度融合。

02

打造“AI for Science”品牌

本次沙龙作为“系列一”,标志着学校科学教育数字化转型的新起点。后续应围绕课程建设、教学实施与教研创新,形成2到N的迭代成果,构建具有七宝特色的AI赋能科学教育体系。 

03

深化研究型高中内涵建设

学生课题应源于真实问题、服务真实需求。今天的案例生动回答了“课题从哪里来、到哪里去、为谁而做”这一关键命题。未来可依托AI智能体等工具,将实践路径转化为常态化科创支持机制,释放学生研究潜能。

04

拥抱“个人教研”新范式

AI辅助教研路径——从教材解析、前沿追踪到教学设计、课堂诊断与交互演示,为青年教师提供了高效、精准的专业成长支架。学校应鼓励更多教师善用智能工具,实现从经验型向研究型的快速跃升。 

05

“人工智能实验校”核心指标

真正的标志不在于硬件设施的完备,而在于有多少教师自觉将AI融入备课、教学、作业、评价等育人全环节。教师的主动参与度与创新实践力,才是衡量学校人工智能教育成效的根本尺度。



本次沙龙是“AI for Science”探索的精彩开篇。期待这一品牌持续深耕、迭代生长,成为七宝中学科学教育创新的鲜明标识。更期待全体教师勇立智能时代潮头,以教育者的智慧与定力,引领技术赋能育人的深刻变革。

素材:学生科学院、学生工程院、智教梦之队

撰稿:崔   懿

摄影:孙浩俊

编辑:司明嘉  孙浩俊

核:岑   哲

 微七中【第2027期】


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