數智時代科學教育變革：形態向度、風險隱憂與紓解路徑

摘要：面向教育強國建設與新質生產力發展需求，數智時代科學教育變革需秉持辯證思維，從歷史與未來相統一、整體與部分相聯系、對立與統一相辯證的視域出發，其呈現出迭代演進式、螺旋進階式、協同共育式的特征。以“器物之變—制度之變—觀念之變”的邏輯理路，探索并構建數智時代科學教育變革的三重形態，即依托技術介入的科學教育效能化工具平臺的初階形態、依托技術嵌入的科學教育多元化協同機制的中階形態、依托人技共生的生態化大科學教育新格局的高階形態。揆諸當下，科學教育中仍存在“技術過載”誘發的科學教育價值失序、“資本僭越”滋擾的科學教育生態失衡、“工具粘性”引致的科學教育主體式微、“脫實向虛”催生的探究實踐意義異化等風險隱憂。為此，數智時代科學教育變革需復歸價值理性、厘定技術之用、強化師資建設、協同多元主體、建立數字信任，基于學習科學原理革新教學理念與范式，以虛實場域交融驅動真實性的科學學習，以數字素養提升加速科學教師專業發展，以數據要素聯通鍛造科學教育“教聯體”，構筑素養導向的科學教育可信評價體系。

關鍵詞：科學教育；數智時代；科學素養；技術賦能

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

* 本文系2022年教育部哲學社會科學研究重大課題攻關項目“‘雙減’背景下基礎教育課堂形態與高質量發展研究”（項目編號：22JZD047）、2024年度國家留學基金委“國家建設高水平大學公派研究生項目”（項目編號：202406620149）研究成果。

① 呂立杰為本文通訊作者。

科學教育作為提升全民科學素質、建設教育強國、實現高水平科技自立自強的關鍵路徑，關乎國家發展的長遠大計?？茖W、科學探究與科學素養觀念的改變，必然導致科學教育價值取向的改變乃至整個科學教育的“范式轉型”[1]。近年來，相繼頒布的《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》《教育部等十八部門關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》（以下簡稱《意見》）等政策文件指出，應推進信息技術與科學教育深度融合，探索利用人工智能、虛擬現實等技術手段改進和強化實驗教學，提升基礎教育階段科學教育水平。

隨著新一輪科技革命和產業變革深入推進，數智化成為時代主題[2]。數智化的核心是在海量大數據的基礎上，利用人工智能等相關技術消除數據孤島，實現端到端的數據流通，從而在具體場景中高效地解決問題。在此背景下，科學教育需因應教育數字化轉型的時代浪潮需求，破壁傳統教育實踐形態，以邁向與數智時代相適切的高質量發展路向，賦能學習者科學素養和數字素養的同步提升[3]。縱觀現有研究，多側重于數智技術對科學教育的某一維度的影響機制或作用效果，在系統回應為何變革、如何變革等方面猶存空白。加強科學教育是新時代強國建設的奠基工程，創新科學教育是世界大國制勝未來的關鍵舉措[4]。緣于此，有必要聚焦數智時代科學教育育人鵠的和時代意涵，梳理其變革歷程中的形態向度，同時理性審度這一過程中的風險隱憂，以探尋彌合二者裂罅的紓解路徑，為數智時代科學教育的高質量發展提供裨益。

一、現實動因：數智時代需要怎樣的科學教育

百余年來，科學與其各學科持續于新興領域開拓，使其知識構成、實踐方式及表征形式愈加多元繁復。此類科學新表征、新疆界的持續涌現催生了科學教育內涵特征的多次革新。黨的二十大報告首次將教育、科技、人才進行統籌安排、一體化部署，定義其為“全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐”，明確提出“加快建設高質量教育體系”“推進教育數字化”“弘揚科學家精神”[5]。《意見》亦將“實踐、集成、融合、全納、協同”列為新時代科學教育的工作原則。在此語境下，數智時代科學教育變革必將有機嵌入教育數字化轉型、社會主義現代化教育強國建設的時代進程，堅持把握辯證思維，數智時代科學教育變革具有三大特征指向。

從歷史與未來相統一的視域，既要精篩與賡續科學教育在歷史不同發展階段中的價值主張，也需迭代演進式地面向未來本土科技創新和社會發展戰略的需求?；厮菘茖W教育變革史可以窺見，不同階段的理論探索與實踐改革都植根于當時的時代語境。斯賓塞（Herbert Spencer）主張實科教育所提出的“為未來生活做準備”，回應工業時代對于社會適應性人才的迫切需求，構筑了近代科學教育的基礎；杜威（John Dewey）倡導的“做中學”原則，結合其實用主義的教育理論，成為彼時科學教育思想流派；布魯納（Jerome Seymour Bruner）的結構主義課程，以及施瓦布（Joseph Schwab）提倡的科學探究和學科結構的細化深刻影響了近代科學教育的關鍵指導原則。推而觀之，科學教育的歷史性變革并非僅是實踐形式的轉變，更是其價值主張在持續的歷史積淀和演進中，因應社會需求、科技進步與人本發展的協同共促[6]。數智時代，有賴于人工智能、大數據等技術的發展，科學教育中探究實踐場景、育人理念等也應然向智能化、數據驅動的范式轉變，借助數智技術的數據流通、海量聚合與價值賦能，推動其從機制體系的分化走向深度互通，進而超越對其他文化情境中的科學教育研究成果的過度依賴[7]，促推本土化科學教育育人價值體系和轉型行動規范的創生與發展。

從整體與部分相聯系的視域，需要在科學教育宏觀體系的統籌與微觀層面的結構化與系統性中尋求螺旋進階式發展。數智時代科學教育變革作為一項復雜系統工程，內部關涉標準、內容、評價等多維要素及其相互關系的協調，更與國家重大戰略、社會需求和文化環境等外部因素緊密相連。囿于科學素養的提升具有內隱性與滯后性，且在應試教育思想尚未根本扭轉的情況下[8]，科學教育變革存在所面向的關鍵領域之多、實踐難度之大等諸多困境。因而在這一進程中，不能限于依靠某一部分領域的突破，宏觀層面的施工藍圖和微觀層面要素聯通同為重要。無論是提升全民科學素養亦或是培育未來科學家，科學教育變革最終旨歸是教育者以“教育的”方式教科學，學習者用“科學的”方式學科學，綜合多因素作用以促成個體科學素養的發展。由此，僅希冀在科學教育中以數智工具單向度介入的探究實踐形式多元化、空間場景虛實交互等是無以企及目標的，從目標、過程、時空和效果的不同維度消解對科學教育的實踐誤識和價值偏倚無不需要多元主體長期的努力，因而需在循序漸進的過程逐步實現螺旋進階式發展。

從對立與統一相辯證的視域，需要將科學的理性邏輯與人文價值、教材中確定性的知識與開放性的探究實踐過程、個性化科學學習需求與面向人人的全納科普有機結合，促進學習者對科學本質的理解，幫助其獲得認識世界、理解世界的科學思維方法，建立以學習者為中心協同共育式的科學教育新局面?？茖W教育既作為基礎教育的有機組成，與人文教育、藝術教育等領域相輔相成，其變革指向在科學教育內部，但路徑卻于科學教育外，需基于整體系統視角促進各流程要素間的深度交融。當前，數智技術帶來產業組織模式、現代基礎設施體系、科技人才培育體系等的革新與重構[9]，正全方位地融入科學教育工作實施的不同面向?？茖W教育質量與科學技術發展的高度互哺，要求科學教育向個性化、智能化與動態化方向發展，“如何與數智技術共生共育”成為科學教育變革中的不可規避的議題。事實上，數智時代科學教育變革就是要重新審度教育主體與技術的辯證關系。因技術營造出“無疆界世界”的美好圖景同時，也會在轉型初期衍生出價值期望與實然境況間的落差[10]。從元認知的觀點來看，離開了明確的、有指導性的學習，僅通過做數智化科學實驗，特別是那些傳統的科學實驗，學生并不能認識到科學的本質，還需要科學教師有指導性地進行引導和對話[11]。因此，當數智技術的融入已轉為不可逆轉的趨勢，科學教育唯有積極、充分且恰當地審慎擁抱技術，超越工具手段的技術之用，將作為“一種解蔽的方式”[12]時，才能在與技術的融合共生中持續拓展主體的可能性空間，將科學素養提升轉化為規?；娜后w實踐，為培育創新人才提供現實基礎。

二、變革向度：數智時代科學教育的三重形態

數智時代，政府、科技界和社會力量正在形成科教融合推動科學教育發展的強大驅動力，促推學習科學、教育技術與科學教育三者的耦合演進。從科學教育變革的時序性發展來看，技術與科學教育的作用機理并非一成不變，而是因循遞進路徑，逐步從外圍工具性的應用過渡至內部育人機制、深層次的生態重塑?；凇捌魑铩贫取^念”文化層次的遞進式結構映射，科學教育的初階“器物之變”以技術介入構建效能化工具平臺，實現其物質層面的迭代；中階“制度之變”由技術嵌入推動協同化多元育人機制的建立，優化科學教育的組織結構；高階“觀念之變”通過人技共生形成生態化大格局，進一步指向科學教育的主體性與價值追尋。三種變革形態在實踐中螺旋互嵌、相互作用，最終在工具載體、運行機制與觀念引領的三重遞進中，塑造了數智時代科學教育變革的三重形態，如圖1所示。

（一）“器物之變”的初階形態：依托技術介入的科學教育效能化工具平臺

數智技術的介入驅動下，科學教育工具平臺逐漸向集約化、高效能方向發展，整體架構將從模塊割裂轉向要素聯通，以效能化工具平臺的建設作為數智時代科學教育變革行動的邏輯起點。效能化科學教育工具平臺基于技術手段旨在實現科學教育資源集約化整合與高效能配置，打造系統性、情境性、連貫性的科學學習體驗，使科學教育從傳統靜態資源提供轉向動態化、高效能的數智服務，為提升科學教學效能提供外部支撐，服務科學教育育人質量的增益。

一是科學思維認知工具供給的效能化。技術支持下的促進思維認知發展的工具或腳手架可幫助學生建立元認知能力、審辯式思維技能和論證技能，從而增強對科學學習主題的了解[13]。與傳統工具相較，例如，在社會性科學議題、科技實踐活動、科技作品及成果展示等兼具交互性、探究性的數字學習情境中進行跨學科概念學習時，可使用技術開發設計豐富的科學學習生成性資源，優化設計創造和科學實驗教學等途徑，提供給學習者在解決科學問題時的沉浸式體驗等，有益于促進其深度學習。二是探究實踐過程數據獲取的效能化。數智賦能的緣起可歸因為數據、算法和算力發展[14]，三者為探究實踐的數據獲取帶來了效能提升，也形成了科學教育效能化工具平臺的基礎架構。在此基礎上，探究實踐過程中的數據可以實現實時采集、分析與高效反饋，為后續多元評價方案實施和差異化科學教學實踐提供循證基礎。三是科學教學時空場景延展的效能化。就時間維度而言，如自適應學習系統和智能化測評工具可將學習者科學學習路徑從固定時間框架中脫嵌，使學習時間的“離散化”與“彈性化”成為可能；就空間維度而言，技術支持下的“虛擬-現實”學習交互空間，使科學實驗室、科技館、少年宮等物理空間不再是唯一的場所，以虛擬現實、增強現實為代表的新興技術為科學教育提供了前所未有的空間彈性。譬如，在小學科學“天氣”這一單元教學中，通過應用虛擬現實技術增強學習者的沉浸式學習體驗的同時，提供親歷如現代科學家、工程師的工作流程和思維過程的機會，促進其學習與運用觀察、測量、解釋等基本的科學方法，并激發其對天氣成因、氣候特征等更為系統的思考。如此一來，將重新定義科學教育“何時發生、何地發生”這一議題。

（二）“制度之變”的中階形態：依托技術嵌入的科學教育協同化育人機制

數智時代，數智技術為科學教育從單一視角向多元化、協同化轉變以促成學習者發生有意義科學學習提供了新的契機，持續改變著學習的價值、學習的方式，以及教育體系的組織方式[15]。從技術介入到嵌入意味著技術將不僅作為工具平臺提供支架，而成為科學教育育人機制體制的內部要素，從外部支持演進為完善科學教育機制的內在驅動。數智時代科學教育機制改革的中級形態表現為依托數智化的多元協同機制，圍繞科學教育的主體、資源、評價和研究等要素協同部署，探尋并創生協同化多元育人機制，主要表現出多方參與、多源數據協同和跨系統聯動的特征。

一是主體協同的多方參與機制?；跀抵羌夹g供給的工具平臺，形成政府、學校、師生、社會等各類參與者多主體參與的跨層級、跨領域協同網絡，規范劃分不同主體的權責，以服務科學教育實踐。譬如，在實施科學教育各項過程中，尤其是在科技類校外培訓時，基于在線監管與服務綜合平臺，相關部門可實施全流程監管；非正式科學學習時，通過數智化平臺的資源共享，促進高校、科研院所、科技館、博物館等社會資源的合理調配和跨機構協作，賦能學生在現實生活情境的科學學習環境中發展科學素養。二是數據協同的多元監測機制。結合《意見》對科學教育評價監測相關要求，基于數據獲取的渠道豐富性、類型多樣性，構建素養立意的科學教育多元監測機制，超越傳統結果導向評估，轉向對科學學習過程的可視化監測，進而為充分發揮監測評價的導向、診斷、反饋功能提供支持。例如，通過集成和分析科學學習軌跡、科學思維發展路徑及科學探究過程中的關鍵行為，實時監控和診斷學生在模型建構、概念轉變和問題解決策略上成效或問題，為教師提供有針對性的反饋與干預點，提供學習者個別差異化支持。三是跨系統協同的質量提升機制。正如管理信息系統創始人戴維斯（Gordon B.Davis）所認為，信息作為經過加工、具有實際可感知性和價值的數據，能夠對接受者的當前或潛在行為及決策產生影響[16]。為此，需要運用復雜性思維，依托大數據分析等技術對獲取數據的意義增值和分析，將各子系統間的非線性互動從整體性視角下統籌，構筑跨系統協同的質量保障機制，如可基于循證進行宏觀調控，向資源薄弱地區學校以及特殊學習者群體提供優質科學教學信息、線上科普資源、個性化科學課程等項目資源和針對性指導幫扶。此外，在此基礎上細化完善措施，進一步促進科學教育學段銜接一體化、要素配置優質均衡化和主體參與協同多元化。

（三）“觀念之變”的高階形態：依托人技共生的生態化大科學教育新格局

隨著數智技術的發展，人機共融、共生成為可能[17]。人類主體亦正轉向如尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）所預見的“數字化生存”，并遭遇新的數字技術主體。倘若缺失對數智技術的價值引導與規約，其或成為數智時代科學教育變革的深層次阻隔，進而使變革走向去科學和反教育的路途。因此，可以預見，科學教育的高質量變革必然需要在技術的介入、嵌入邁向人技共生的歷程中，塑造大科學教育新格局，發生內生性的觀念之變。

從本質上看，技術是被捕獲并加以利用的現象的集合，或者說，技術是對現象有目的的編程[18]。科學教育中人與技術的共融共生不僅意味著技術本質屬性上的自主性和外在特征上的隱匿性、漂移性和逆向性[19]源自教育主體的價值置入，使其超越單一向度的器物之用，同時，技術與人的將互為尺度，彼此構塑。可以預見，莫斯可（Vincent Mosco）所描述的場景亦日趨成為現實：“技術已經開始被視為理所當然之物，就像空氣和飲用水，數字化生存只有通過它的不在場，而不是在場，才會被人察覺到”[20]，因此，有必要在引導技術向善的同時，積極擁抱技術所塑造的全新生態圈層，在此過程中，人類與技術逐漸演變為共生互嵌的共同體。這為數智時代科學教育的深層變革夯實了基礎，使科學教育從傾向知識的習得、技能的提升轉向追尋學習者科學素養與社會行動的同頻共振，注重在教育的“雙減”背景下做好科學教育的減法的同時，愈加關注在集體層面、國家層面的價值增值，通過整體謀劃、系統布局，將數智技術融入大科學教育的生態系統，即要探尋構造生態化大科學教育格局。

具體而言，圍繞學習者科學素養的全面提升，在育人方式上重視科學標準、課程和教材設計、評價方案指標優化，以及充分挖掘素養導向的跨空間科學教育價值，在“人類世”（Anthropocene）時代背景下重視學生的環境科學素養，培養社會參與的科學公民[21]，構造素養導向的價值生態；以公平包容為行動理念，基于技術對優質科學教育資源的無衰減推送、數字素養的提升，以及跨區域科學教育教研體系的完善，消解城鄉科學教育資源分布不均、師資與課程設置存在差異的現實問題，彌合科學教育的資源鴻溝，打造優質均衡的資源生態；以數據驅動賦能及時響應學習者的個性化、差異化需求，并以“少而精”的結構化內容組織呈現[22]，讓學生學會“像科學家一樣思考”“像工程師一樣解決問題”，目光從知識堆砌的科學教學觀念中抽離出來，聚焦學科核心概念，重視內隱認知和評價反思，營造融合態度責任、科學身份認同等非認知因素的科學教育文化，打造提質增效的質量生態；進一步整合家校社構建聯動網絡，圍繞學生科學學習的時間線和空間場，搭建常態化非正式科學學習場域和平臺，多元主體互為支持和補充，打造協同共育的育人生態；基于數據驅動的數智化治理框架下實現科學教育系統各要素自上而下、內外聯動、點面結合的自我調節與有效協同，促進科學教育的政策、制度與實踐過程的良性互動，打造常態化的科學教育治理生態。

三、現實隱憂：數智時代科學教育的可能風險

我國正縱深推進教育數字化轉型，科學教育領域內的資源生產和配置層面取得了一定成效[23]。但整體而言，現階段尚處在轉型初期，無論是資源設計的底層邏輯抑或主體的數字素養均存在一定程度欠佳，尤其是在利用數智工具平臺有效支持科學思維訓練、探究實踐能力提升等方面尚顯不足，由此在引導科學教育的變革中還存在較大空間。正如波茲曼（Neil Postman）所認為，每一種技術都既是包袱又是恩賜，不是非此即彼的結果，而是利弊同在的產物[24]。伴隨數智技術在科學教育實踐中高頻出場，技術這一“雙刃劍”促推科學教育場域重構和要素優化時亦隱匿著風險和隱憂。

（一）輔助抑或失范：“技術過載”誘發的科學教育價值失序

數智技術將科學教育推向數智化轉型的縱深發展區，并攜至“技術之上”的價值觀念融入科學教育的各要素、流程和場域中，崇信技術人工物之“好用”或“省力”以致技術的無序疊加，被動置于“科林格里奇困境”（Collingridge’s Dilemma）[25]。在此背景下，技術的正從輔助之用悄然衍生出科學教育價值失序。

一是科學素養的窄化。從發現問題到解決問題，探究實踐理應遵循提出問題、作出假設、制定計劃并搜集證據、解釋與評估等一系列認知發展路徑，源于數智技術在科學教學中趨于淺表化和效益追尋，目光抽離于對科學素養的整體范疇，存在將其過度簡化，乃至使之等同于具體技術操作掌握的傾向，甚者由數智化工具平臺“代辦”，阻礙了審辯式思維、問題解決能力的培養和學習進階。如此，背離了科學素養的培育初衷，將其從指向系統性、全局性思維向單一技術技能訓練轉移，引致科學素養的窄化和育人目標的偏狹。二是科學精神的弱化?？茖W精神作為貫穿于科學活動中的基本精神狀態和思維方式[26]，蘊含自然科學發展所形成的優良傳統、認知方式、行為規范和價值取向。數智技術賦能下的科學教育中，學習者的科學探究多以程序操作為主，易使其沉溺于“指令式”接收而難以理性審度機器的“所傳之知”，置身于程式化技能練習而缺乏具身性的挑戰性任務和認知沖突，因而師生的自主性被技術主導的控制邏輯所束縛，衍生對科學精神的誤讀，以致遺忘對科學活動內在抽提的科學精神的培塑而走向科學教育中人文精神的荒蕪。三是科學價值觀異化。此語境下，極易陷入芒福德（Lewis Mumford）談及的對技術“無條件的崇拜”[27]，或形成“技術萬能”的認知、傾向于將科學知識視為靜態的且可直接獲取的信息、對科學倫理和社會責任的漠視等畸形價值觀。如此一來，科學教育中“技術之用”逐漸過載越界，學習者仰賴于算法和數據分析，而無以獲得用科學的世界觀和方法論創造性解決問題的能力，甚者將科學價值觀扭曲為以技術效率和工具性為核心的思維模式。

（二）紅利抑或規訓：“資本僭越”滋擾的科學教育生態失衡

從最初的技術設計開始，技術本體就已蘊含人的有意識、有目的或潛在目的的價值認知和價值判別[28]。但技術從來不是中性的，而總是一種個性的投影[29]。資本的推瀾，加之在市場邏輯營銷模式席卷下，催生了科學教育中技術工具存在偏離教育規律本身的可能，并極易滋生技術在資本介入后權力越界與濫用，打破科學教育生態的原有生態穩衡。

一方面，技術標準的指標黑箱化，解構了科學教育的治理規范。具體表現在其背后的算法和數據處理機制透明度欠佳，使科學教育的治理規范難以充分發揮作用。譬如，一些算法的封閉性特征限制了科學教育中探究精神和實驗驗證原則，使教師難以通過反饋調整和適應性教學引導學習者深入理解科學本質。例如，探究性學習要求學習者在動手實驗、假設驗證、數據分析中發展審辯式思維，而專有算法的固定路徑和不可調控性則使探究活動趨于“暗箱操作”，學習者缺乏對科學方法論的直觀認知，無益于糾正錯誤前概念、發展使用證據的科學思維。諸如此類算法加持下的技術治理模式，使數據成為一種至關重要的邏輯控制著我們所依賴的信息流[30]，限制了科學精神對教學過程的應有自主性，同時治理者與政策設計者、教師和管理者對教育過程的干預逐漸減弱，且易陷入技術治理的路徑依賴，被技術所規訓。不僅如此，此時獲得的數據由于缺乏底層透視，既難以作為分析解讀科學學業成就的有效依循，還可能造成對已經失真的“數字畫像”的二次誤讀。

另一方面，技術設計的合規性存疑，滋擾了科學教育的價值理性。技術設計的過程蘊含對價值的關注，是技術價值得以被識別、創造、實現的基本前提。囿于商業資本邏輯與科學教育邏輯的異質性，數智平臺開發通常優先考慮用戶粘性和數據效益，極易偏離科學教育的育人旨歸，從而侵蝕科學教育的價值理性和人文精神，更有甚者，在技術設計中開發者以自身的價值規則邊界框定科學教育的實踐邏輯，由此，學習者便成了阿克里奇（Madeleine Akrich）所言的“被計劃的使用者”[31]，并進而表現出對技術設計合規性的無邊界忍讓和對技術設計負價值追究的非理性視若無睹，終而招致科學教育育人價值的失真與主體的單向度發展。

（三）服務抑或桎梏：“工具粘性”引致的科學教育主體式微

技術豐富的科學教育場景中，技術正以“擬人化”方式逐漸滲透，教育主體因對其功能的依賴逐步形成“工具粘性”，將人之主體“化為愚鈍的物質力量”的同時營造出“數字育人”的技術假象，從而引發科學教育中主體失落的現實隱憂。具體而言，一是從“師者尊嚴”到“機器權威”的兩極分野，使科學教師在實踐中角色形象矮化。技術雖在一定程度上給予了科學教育效率與渠道的雙重增益，但也設定了凌駕于教師的固定框架，要求其嚴格遵循這些工具的規則[32]，尤其是在虛擬科學探究過程中，削弱了師生間原本基于共創和探究的互動關系，弱化本應對學習者在科學概念理解、探究技能發展以及整合知識建構等高階能力培養上的關注與投入。二是從“學習者思辨”到“機器應答”的行動異化，使學習者科學思維發展過程被數智技術替代。培養學習者的獨立思考和批判性分析能力是科學教育的關鍵任務，通過問題解決、假設驗證、實驗操作等方法，學習者能夠在學習過程中建立起對自然現象的認知。數智技術雖為學習者提供了多元化認知工具，卻也在無形中于“指令—應答”的智能仰賴交互下演替了科學學習過程的感知、診斷過程和認知加工的活動路徑，引致原本科學思維過程變得程式化、機械化。不僅如此，這種行動異化，使學習者喪失了在科學教育中的真實性學習，由于依賴技術裹挾下的算法操作完成各項探究實踐活動，而非通過批判性思考和自主探索學科核心概念，引致其科學學習中“真實自我”的旁落消弭。

（四）在場抑或離身：“脫實向虛”催生的探究實踐意義異化

在場不僅意味著“身體在場”，更是“具體時空的在場”，究其根本是“現時呈現的確實性的存在實體”[33]。探究實踐作為科學教育中主體性的關鍵路徑，是由學習者的外顯行為表現、思維認知、情感體驗等要素相互作用和影響所引起的發現新因果關系的過程，強調的是人的精神能動性、思維的建構性、人的個體存在、非理性和意義世界[34]，貫穿歸納、演繹、綜合等各種思維方式，需要教學主體的身心在場。囿于理論與實踐、不同知識群體之間在理解和應用新技術方面存在的差距，使科學教育面臨“脫實向虛”的隱憂。

其一，探究實踐中空間寄寓的異化。寄寓虛擬化場景的探究實踐過程雖具備一定的靈活性、安全性，倘若未能審慎平衡技術的運用與傳統探究實踐的關系，易致科學實驗、動手實踐被簡化為符碼化操作。因其“離身性”使學習者未完成具身過程，難以通過虛擬化充分呈現真實世界中的操作復雜性和實驗偶發性等因素，減弱對科學現象的直觀感知。如此，技術越是“無縫銜接”地介入科學教育，它對實踐技能發展的干擾就越難以被表象察覺[35]，使學習者實踐中缺乏對真實情境的適應性與批判性反思。此外，還易因標準化流程或使科學學習活動趨于可控和“無差錯化”，無益于學習者的耐挫力發展和科學思維進階。

其二，探究實踐中身心體驗的割裂。學習者與科學世界的互動更多被限定在符號和數據界面中，而非通過動手實驗、觀察與推理等多維互動獲得知識建構和科學思維喚醒。在科學實驗中，可體現在囿于技術的越界而可能出現要素的完整性、過程的階段性和內容的探究性等關鍵環節特征的缺乏，由身體與現實世界互動所帶來的深刻體驗與認知融合走向割裂，阻隔了其在面對復雜現實問題時的應對能力發展。

其三，探究實踐中社會情感的退卻。大量研究表明，合作溝通、情感激活等內隱要素在科學素養的發展過程中表現出尤為關鍵作用[36][37]。數智技術營造的泛在環境將科學教育逐步推向“情感退位”，在真實人際互動減少、虛擬與現實的界限模糊中，將學習者轉投于虛擬的程式應答交互，忽視了科學問題解決過程中不可或缺的協商、批判與共同創造的動態過程，使得其在解決現實問題時更易陷入個體視角、自我效能感缺失的困境，甚者使學習者將科學發展歷程誤識為只需人技單向度的交互，引致科學學習交互空間被區隔、具身溝通的契機被取代、合作交流的歷程被消解、社會情感發展被遮蔽。

四、推進策略：數智時代科學教育的紓解路徑

數智時代，技術攜至諸多挑戰的同時，亦潛隱地揭示了科學教育未來的價值訴求和革新路向，即無論是培養未來科學家抑或提升全民科學素養，科學教育旨在通過科學認知的習得、理性能力的培養和科學精神的激發，使個體在教育實踐場域中不斷深化對科學本質的理解，從而在與數智時代周遭世界的互動中實現自我成長與價值踐行。誠然，數智時代科學教育變革并非用某一技術演替另一技術，而是需要構造技術與科學教育變革所耦合的現實路徑，使技術內嵌為科學教育新質發展的有機基礎，以實現新時代科學教育的高質量發展，如圖2所示。

（一）復歸價值理性：基于學習科學原理革新教學理念與范式

學習科學和科學教育這兩個領域是深深交織在一起的[38]。無論技術如何作用科學教育，其邏輯的聚焦點一以貫之圍繞“學習者如何發生有意義的科學學習”這一關鍵議題，此為數智時代科學教育變革的底層邏輯。在以美國、芬蘭為代表的發達國家科學教育發展經驗中可以窺見，科學教育變革轉型既需成熟的科學理論體系機制，還需要因循學習科學的原理革新教學理念與范式。大量理論研究與實踐表明，在技術豐富的科學教育領域，若對學習機理缺乏深入認識，學習者認知結構與新知將難以建立奧蘇貝爾（David Pawl Ausubel）所言的“非任意的、實質的聯系”[39]，則技術、資金和人力資源上的投入收效甚微，而遵循學習科學設計以超越“教授主義”且在此基礎上基于新興技術搭建的數字環境產生了良好效果[40]。因此，數智時代的科學教育變革需要于技術的浪潮席卷中賡續科學價值理性，指向科學精神的永續傳承和素養導向的育人目標，以“科學學習是如何發生的”為邏輯錨點，消解技術帶來的科學精神荒蕪和人的主體價值危機，解蔽與歸真科學教育的本真意蘊以糾偏科學教育價值畸變。

一是基于學習科學的教學理念與范式創新?？茖W教學需注重學習者的認知機制與學習過程，設計符合學習者認知規律的課程內容與教學策略，促進其在科學概念理解、審辯式思維和問題解決等方面的發展。通過鏡鑒國外學習科學的主流理論與實踐經驗，優化本土情境下的多元化真實性科學學習模式，在設計學習內容時尊重和回應學生個別差異化的學習需求，服務面向每個學習者科學素養的發展。例如，對于科學概念、科學規律等科學語言規范學習，與涉及科學論證、科學推理和建模等思維進階培養的實踐方式是迥異的，前者更注重“少而精”而非知識的堆砌，后者則需要在教學中構筑科學概念與經驗情境、史料情境與實驗情境的體驗聯結，促發“知”“行”進行的有益碰撞，讓學習者產生認知沖突，建立上位跨學科概念和與學科核心概念聯結，促進其概念轉變和深度學習發生。

二是基于學習科學的科學精神培育路徑優化。學習科學揭示了有意義的學習參與既是概念理解、規則掌握、建構認知結構的過程，還包含對學科價值與文化的深層認同，體現了學習的情境化、體驗化與動機驅動特征[41]。科學成就離不開精神支撐[42]，科學精神作為科學文化內稟結構中價值規范，是科學的實證精神和理性精神的集中映現。但囿于人工智能等數智技術在科學精神等人文立場中存在短板，科學教育易陷入單一工具化的誤區，衍生對科學教育價值與實踐偏倚。因此，要啟迪、鼓勵學習者在認識技術本質及規律基礎上，于具身參與的科學探究實踐過程中體悟、涵養科學精神，并在科學精神的浸染中產生對科學身份認同，樹立數智時代正確的態度責任和科學價值觀。一方面應遵循學習科學的情境認知與協作建構原則，通過數智技術賦能構建真實的科學探究情境，使學習者逐步感知并認同科學共同體的規范與價值。另一方面引入認知沖突和反思機制，引導學生依循科學家的認知論視域，幫助其在觀念與探究的融通、實踐與情境的體驗，以及科學史和生活的滲透基礎上形成對科學方法和價值觀的身份認同。同時，注重內在動機的激發，將探究實踐活動與學生自我價值關聯，通過科學學習的情境設計、思維培養及體驗式教學等方式，使其觀察、判斷和凝練，進而萌生對科學精神的永續追求，形成科學態度與社會責任。

（二）厘定技術之用：以虛實場域交融驅動真實性的科學學習

隨著物理教學場域正被數智技術的即時性所削減，使馬克思（Karl Marx）所言的“用時間消滅空間”[43]映照科學教學現實。喬納森（David H.Jonassen）曾提出了頗具影響力觀點，他認為學生與技術互動形式可歸為有關于技術的學習（技術作為課程）、技術中介的學習（技術作為媒介工具）以及借助技術的學習（技術作為認知工具）三種方式[44]。喬納森提倡第三種方式，也即將技術作為認知工具，讓學生基于技術完成真實任務、解決科學問題，驅動真實性學習發生。由科學教育變革目標出發，所謂真實性學習是指以真實情境（專業場景、生活世界）為基礎、關注學生社會情感需求的科學學習模式，旨在通過建構相關性和情境性的學習體驗、激發學生對科學的內驅力，并提供靈活進度與有效反饋[45]。緣于此，在科學教育實踐中應權衡好虛擬情境和現實世界中探究實踐的關系，澄明技術時代探究實踐場域的應然邊界，規避虛實情境的高頻迭換引致真實性學習消弭的同時，厘清技術之用，在虛實耦合的科學教育場域內為學習者的認知、情感和行為參與提供過程性學習支架。

其一，在虛擬場域中回歸人師引領，界清技術之用的合法邊緣。學習者參與科學“實踐”意味著要進行認知的、社會的和涉身的學習[46]，即不論在何種虛擬場域下進行探究學習，究其根本均是以學習者為主體，不能缺失對“實踐”真實性特質的關照和教師適時有效地引導。但囿于虛擬科學學習場景與物理實驗空間在多個維度的異質性，這就要求在虛擬學習環境和探究活動的設計，以及科學實踐過程支持中回歸人師的引領，規整學習者在科學探究實踐過程中的思維能動性和認知發展路徑，如在設計具體的工程活動時，規避學習者對技術依賴過度而引致的價值偏離，引導學習者沉浸式經歷提出問題、設計與實施方案、改進完善和成果發布等真實、完整歷程，以此來培養學生探究實踐素養。

其二，在現實境脈下規范技術參與，構筑知識與身體的教育聯結?！翱茖W作為實踐”是近年來國際科學教育的主流行動理念。譬如美國新的科學教育標準采用“科學實踐”取代了先前的“科學探究”，我國《義務教育科學課程標準（2022年版）》也將“探究實踐”作為核心素養的四大維度之一。在某種意義上，“科學探究”轉向“探究實踐”并非機械的語素替換，而是意在避免“少實多形”的教學過程。為此，技術豐富環境教學場景中教師應秉持“實踐立場”，保障學習者充分參與具身性的科學實踐，同時基于人文立場的價值滲透補充虛擬場域中科學精神的缺失，引導學習者將技術作為認知工具參與促進科學推理、建模、論證、解釋等過程，使其在真實性科學學習中構筑知識與身體的有意義聯結。

其三，在虛實交互中破壁身心區隔，豐盈學習者科學學習情感體驗。近年來，PISA、NAEP等大規模測評中十分關注學習者科學學習動機、對自身科學身份認同等非認知和元認知表現。大量研究也表明，其是未來社會中影響科學研究的重要因素[47][48]。因此，在虛擬場域和現實世界情境的切換交互中，要將社會交互、情感投入等非認知能力的培養納入科學教育過程中，尤其要注重激發學習者的內在動機與探究實踐的情感共鳴，使學習者在虛實融合的科學學習體驗中，形成具有韌性的、積極的科學學習心態和社會參與意識，規避技術使用招致的身心消解。

（三）強化師資建設：以數字素養提升加速科學教師專業發展

科學教師隊伍的專業化建設直接關涉校內科學教育在數智時代的育人質量。然而，基于大規模調研數據的研究表明，我國小學科學教師信息技術應用等實踐性智慧方面呈現明顯弱勢，阻礙了教師運用新觀念、新方法和新技術去改善教學[49]。數智時代，科學教師既要對科學本質、科學精神、科學思維等學科專業素養有充分理解，對科學學習規律和兒童認知發展規律有科學認識，對科學與工程實踐有具身經歷，同時應以數字素養提升作為自身專業發展的關鍵要素，唯有此才能將埃呂爾（Jacques Ellul）所言的“技術應用的不良后果與有益影響”[50]剝離開，在數智時代具備良好的科學教學勝任力，深刻理解技術支持下如何用科學的、教育的方式教科學。為此，需要從構建職前培養和職后培訓一體化模式，以數字素養賦能科學教師的專業發展。

一方面強化職前科學教師的數字素養培訓，將數字素養納入科學教師準入標準。職前培養階段是科學教師專業素養發展的重要基礎，需創新專業化培養培訓機制，尤其需重視數字素養與科學教育的深度融合。在師范院校的課程設置中，增加面向科學教育的“虛擬實驗設計與探究實踐”“科學數據分析與教育應用”專門數智化課程，并通過實訓與項目式學習，形成基于真實情境、問題導向、深度參與的教學模式。此外，在教師資格考試中著重考察數字化意識、數字社會責任等素養維度，引發其對數字倫理、數字安全的重視。另一方面應增強在職科學教師提升數字素養的能動性，并將其納入教師的考核評價體系。在職科學教師可通過自主學習、校本研修、學習社群等方式持續發展數字素養，并在實際科學教學中積極實踐，如思維型探究和探究實踐的活動開發中，基于數智技術優化教學情境，激發學生動機和認知沖突；基于學情開發生成性學習資源，給學生操作、探究、實踐等提供腳手架。同時，將教師對科學教學中常見數字技術的概念、基本原理的認識，探究實踐過程中技術資源的選擇策略和應用方法，實現科學學業數據可視化與解釋等數字素養評估納入年度考核體系。

（四）協同多元主體：以數據要素聯通鍛造科學教育“教聯體”

科學教育作為實踐場域“可以被定義為在各種位置之間存在的客觀關系的一個網絡，或一個構型”[51]。其中，聯結方式的差異意味著關系意義不盡相同?？v觀全球發達國家典型經驗，科學教育中主體協同網絡的關系構建為正式與非正式科學學習提供了全景式立體育人空間，有效推動了學生科學學習內驅力和對科學本質的理解。數智時代，數據要素聯通是教育要素、外部資源、學習者特征、教學情境等維度的數智化運行體現和深度融合，是支撐多主體聯動協同的重要基礎，為各主體強化穩衡性關系聯結、實現資源的精準調配與高效共享提供了關鍵媒介。教育部辦公廳等十七部門印發的《家校社協同育人“教聯體”工作方案》指出，“調動部門資源，協同社會力量，為學生參與科學教育提供全方位條件保障”。從系統論的視角看，以數據要素聯通鍛造科學教育中“教聯體”可歸為要素、結構、功能三個基本范疇。

在要素范疇上，科學教育“教聯體”包含政府、相關部門、社會資源、學校、家庭、社區等多個主體要素。同時，外部又受政策法規、社會經濟、科學進展等多重作用因素。因此，既要基于效能化工具平臺統籌“教聯體”的各要素，也要有效促推內外部要素間的良性互動，如建立數據互通在線平臺實現學校與家庭、社區之間的可信、安全共享，以科學學習的認知、非認知數據為基礎繪制數字畫像，最終為科學教育資源優質均衡的配置提供有信效度的參考。在功能范疇上，通過算法優化設計為科學教育的“教聯體”的“聯責任、聯資源、聯空間”提供數據要素支持并構建高效的信息流動與反饋機制，以此完善政府統籌、部門協作、學校主導、家庭盡責、社會參與的科學教育育人協同工作機制。如基于大數據和云計算技術，可以在校園內外共建虛擬實驗室、互動式學習社區等聯動空間，為促進科學家、工程師等科技工作者以線上線下多元形式“走進”校園舉辦科普講座、指導科技實踐等活動，與學生、教師及社會資源的開展互動提供開放、共享的科學教育服務系統。在結構范疇上，基于數據要素的整合與協同，融合多模態、多場景、全過程的數據要素，持續優化調整科學教育“教聯體”的系統穩定性，從單一的內部結構向多元化發展；通過構建包括除校園外，科普基地、科技場館、博物館、科研院所等社會大課堂，完善校內外科學教育生態的穩衡結構，聚合優質資源舉辦非正式場域科學教育活動，更有效地優化教育資源的配置與使用，對科學學習環境設計提供全方位、全過程條件保障。

（五）建立數字信任：構筑素養導向的科學教育可信評價體系

如何建立可信可控的數字環境、成熟的理論模型關系到評價數據的精準性、安全性，同時更關乎新評價模式對科學素養的有效測量，進而以評價結果反哺作用于學習者科學素養發展和科學教育治理實效性。近年來，全球大規?？茖W教育評價在保障數據結果信效度、技術可供性、符合倫理規范的基礎上持續強化數字治理，逐步應用數智化評估環境測評學習者科學成就。例如，美國最具全國代表性的NAEP科學評估于2019年起全面基于數字化平臺實施與管理，至今已形成較為完善的數字化平臺和交付系統[52]；PISA 2025科學評估也基于對技術系統的迭代而新增設了“數字世界中的學習”評估，注重測評學習者在數字世界中的計算和科學探究實踐、自我調節學習兩項能力，以探查其能否科學規范應用建模、科學論證、科學解釋、科學推理等方法解決結構不良問題的能力水平[53]。這些國際上科學教育評價的成功實踐表明，不論是對具體科學能力結構性測量還是情境性評估，數智化技術在概念化、設計、數據收集和結果解釋等各環節均可發揮至關重要的作用，可捕捉學習者多維科學能力的過程性數據[54]，可視化呈現其解決問題時的思維過程。然而，數據安全、隱私保護與透明度等問題亦是上述國家和組織在轉型初期的共性困擾，其通過持續在制度、技術與反饋機制層面提升數字治理韌性，構筑了科學有效、公平包容的可信評價體系。

緣于此，可依據“信任三角”重構數字信任機制和技術秩序，在信任主體、信任客體和數智技術兩兩作用間形成三角的應然秩序與信任關系[55]，通過提振數字治理韌性以深化科學教育評價改革，構筑素養導向的科學教育可信評價體系。具言之，一是構筑“信任客體—信任主體”制度秩序。政府、學校、家庭、社會等是科學教育評價的關鍵主體，信任客體則主要是科學教育評價的內容、標準及結果。這一關系涉及信任的建立，更關系制度的設計與實施，因而需劃清各方角色，形成權責分明、多元共治的數字治理格局和面向全學段的科學教育評價方案、監測機制。二是構筑“數智技術—信任主體”價值秩序。技術的引入必須遵循科學教育的育人旨歸，以學習者為中心并注重科學教育中個體差異，進而基于學習科學的原理，圍繞科學素養的能力水平，建立健全評價指標體系、框架模型、倫理規范和數智化平臺系統。如課堂評價中，通過采集、分析學生在實驗操作、自主探究、小組合作等活動中的多模態數據，評價學生科學素養的多維特征。三是構筑“數智技術—信任客體”耦合秩序，須建立規范的數據管理機制，通過數據共享與隱私保護的平衡，調適數據開放與隱私安全之間矛盾，如通過采用區塊鏈技術和隱私計算，保障科學教育評價數據在采集、傳輸和存儲過程中的安全性。此外，利用人工智能等技術，建立基于數據分析的動態評價系統，充分發揮學校、師生等參與科學教育評價的能動性，將定性與定量、單項與整體、紙筆測試與增值性評價相結合，從科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面全景式評價學生科學素養的發展水平，以評價改進和優化教學，并為科學教育的決策提供可信依據。

參考文獻：

[1] 李雁冰.科學探究、科學素養與科學教育[J].全球教育展望，2008，（12）：14-18.

[2] 和音.為世界能源轉型貢獻中國力量[N].人民日報，2024-08-31（03）.

[3] 鄭永和.以數字化技術推動新時代科學教育轉型[J].中小學教材教學， 2023，（8）：1.

[4] 王嘉毅.開辟新時代中小學科學教育新賽道[J].中小學科學教育，2024，（1）：5-9.

[5] 習近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗[N].人民日報，2022-10-26（01）.

[6] 廖伯琴.科學教育學[M].北京：科學出版社，2013.29.

[7] 丁邦平.全球化視野下學校科學教育改革的觀察與反思[J].湖南師范大學教育科學學報，2021，（5）：10-17.

[8] 曲鐵華，高海冰.新高考改革的歷史成就、現實審思與發展愿景[J].現代教育管理，2024，（8）：10-20.

[9] 趙璐，李振國.從數字化到數智化：經濟社會發展范式的新躍進[N].科技日報，2021-11-29（08）.

[10] 荊鵬，呂立杰.彌合數字鴻溝：教育數字化轉型的國際鏡鑒與本土應對[J].國家教育行政學院學報，2023，（12）：46-56.

[11] 朱晶.科學教育中的知識、方法與信念——基于科學哲學的考察[J].華東師范大學學報（教育科學版），2020，（7）：106-116.

[12] [德]馬丁·海德格爾.孫周興譯.海德格爾文集：演講與論文集[M].北京：商務印書館，2018.13

[13] M.-H.Yen，S.Chen，et al.A framework for self-regulated digital learning （SRDL） [J].Journal of Computer Assisted Learning，2018，（5）：580-589.

[14] 王秉，史志勇等.何為數智賦能：概念溯源與解構[J].情報資料工作，2024，45 （5）：13-21.

[15] 聯合國教科文組織.一起重新構想我們的未來：為教育打造新的社會契約[M].北京：教育科學出版社，2022.36.

[16] Davis G，Olsont M.Management lnformation Systems：Conceptual Foundations，Structure and Development [M].New York：McGrawHill，1985.200-203.

[17] 顧小清，宛平等.元宇宙會是曇花一現嗎？——“現象級”數智技術及其教育啟示[J].現代教育技術，2024，（1）：26-34.

[18] [美]布萊恩·阿瑟.曹東溟，王健譯.技術的本質：技術是什么，它是如何進化的][M]杭州：浙江人民出版社，2018.53

[19] 祁占勇，吳仕韜.從越界走向跨界：職業教育數字化轉型的技術倫理審思[J].現代遠距離教育，2024，（3）：48-56.

[20] [美]文森特·莫斯可.黃典林譯.數字化崇拜：迷思、權力與賽博空間[M].北京：北京大學出版社，2010.69.

[21] Organization for Economic Co-operation and Development.PISA 2025 SCIENCE FRAMEWORK（DRAFT） [EB/OL].https：//pisa-framework.oecd. org/science-2025/assets/docs/PISA_2025_Science_Framework.pdf，2023-06-14.

[22] 呂立杰.課程內容結構化：教育現代化的議題[J].教育研究，2023，（4）：57-65.

[23] 王挺.中國科學教育發展報告（2023）[M].北京：社會科學文獻出版社，2023. 6-13.

[24] [美]尼爾·波斯曼.何道寬譯.技術壟斷——文化向技術投降[M].北京：中信出版社，2019.3.

[25] Collingridge D.The Social Control of Technology [M].London：Frances Pinter，1980.11.

[26] 蔣凱.涵養科學精神——教育研究方法論的省思[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2004，（1）：63-70.

[27] [美]劉易斯·芒福德.宋俊嶺譯.機器神話（下）[M].上海：上海三聯書店，2017.267.

[28] 閆宏秀.技術過程的價值選擇研究[M].上海：上海世紀出版社，2015.90-91.

[29] [法]讓-伊夫·戈菲.董茂永譯.技術哲學[M].北京：商務印書館，2000.116.

[30] Gillespie T，Boczkowski P J.，et al.Media Technologies：Essays on Communication，Materiality，and Society [M].MA：The MIT Press，2014.167-193.

[31] Bijker W，Law J，.Shaping Technology/Building Society Studies in Sociotechnical Change [M].MA：The MIT Press，1992.205-224.

[32] Walan S.Embracing Digital Technology in Science Classrooms—Secondary School Teachers’ Enacted Teaching and Reflections on Practice [J].Journal of Science Education and Technology，2020，（4）：431-441.

[33] 譚雪芳.圖形化身、數字孿生與具身性在場：身體-技術關系模式下的傳播新視野[J].現代傳播（中國傳媒大學學報），2019，（8）：64-70+79.

[34] 肖前，李淮春等.實踐唯物主義研究[M].北京：中國人民大學出版社，1996. 227.

[35] Scalise K，Clarke-Midura J.The many faces of scientific inquiry：Effectively measuring what students do and not only what they say [J].Journal of Research in Science Teaching.2018，（10）：1363-1496.

[36] Kayumova S，Tippins D.Toward re-thinking science education in terms of affective practices：reflections from the field [J].Cultural Studies of Science Education，2016，（6）：567-575.

[37] Xu E，Wang W，et al.The effectiveness of collaborative problem solving in promoting students’ critical thinking：A meta-analysis based on empirical literature [J].Humanities and Social Sciences Communications，2023，（1）：1-11.

[38][40] [美]R.基思·索耶.徐曉東，楊剛等譯.劍橋學習科學手冊 第2版[M].北京：教育科學出版社，2021.583-587+599.

[39] [美]戴維·保羅·奧蘇貝爾.毛偉譯.意義學習新論：獲得與保持知識的認知觀[M].杭州：浙江教育出版社，2018.82.

[41] Sfard，A.On Two Metaphors for Learning and the Dangers of Choosing Just One [J].Educational Researcher，1998，（2）：4-13.

[42] 習近平.在科學家座談會上的講話[N].人民日報，2020-09-12（02）.

[43] [德]馬克思，恩格斯.中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局譯.馬克思恩格斯全集第46卷（下）[M].北京：人民出版社，1980.16.

[44] Jonassen D H.Computers as cognitive tools： Learning with technology， not from technology [J].Journal of Computing in Higher Education，1995，（2）：40-73.

[45] [美]托馬斯·C.默里.彭相珍譯.真實性學習：如何設計體驗式、情境式、主動式的學習課堂[M].北京：中國青年出版社，2021.6.

[46] 裴新寧.技術時代的科學素養觀與科學教育改革——兼論科學教育對教育強國建設的重要意義[J].現代遠程教育研究，2024，（5）：3-15.

[47] Fleer M.Affective Imagination in Science Education：Determining the Emotional Nature of Scientific and Technological Learning of Young Children [J].Research in Science Education，2013，43：2085-2106.

[48] Valdesolo P，Shtulman A，et al.Science Is Awe-Some：The Emotional Antecedents of Science Learning [J].Emotion Review，2017，（3）：215-221.

[49] 鄭永和，楊宣洋等.我國小學科學教師隊伍現狀、影響與建議：基于31個省份的大規模調研[J].華東師范大學學報（教育科學版），2023，（4）：1-21.

[50] Ellul J，Wilkinson J C.The Technological Order [J].Technology and Culture，1962，（3）：394-421.

[51] [法]皮埃爾·布迪厄，華康德.李猛，李康譯.實踐與反思[M].北京：商務印書館.2015.122.

[52] Stephen P.NAEP’s Transition to Digitally Based Assessments [EB/OL]. https：//www.iea.nl/sites/default/files/2019-10/8%20GA19%20NAEP% 20experiences%20Stephen%20Provasnik.pdf，2019-10-15.

[53] Organization for Economic Co-operation and Development.PISA 2025 learning in the digital world [EB/OL].https：//www.oecd.org/pisa/innovation/ learning-digital-world/，2022-10-25.

[54] Gane B D，Zaidi S Z，et al.Measuring What Matters： Using Technology to Assess Multidimensional Learning [J].European Journal of Education，2018，53：176-187.

[55] 陳玲.數字信任和技術秩序：重塑智能時代的信任[J].裝飾，2022，（1）： 22-25.

作者簡介：

荊鵬：在讀博士，研究方向為科學教育、教育數字化。

呂立杰：教授，博士生導師，教育學部部長，研究方向為課程與教學論、科學教育。

Transformation of Science Education in the Era of Digital Intelligence： Morphological Dimensions， Hidden Risks， and Relief Paths

Jing Peng1，2， Lv Lijie1，2

1.Northeast Normal University， Changchun 130024， Jilin 2.The National Research Institute for Science （Comprehensive） Textbooks， Changchun 130024， Jilin

Abstract： Facing the needs of the construction of an educational power and the development of new quality productive forces， the reform of science education in the era of digital intelligence needs to uphold dialectical thinking， starting from the perspective of the unity of history and the future， the connection between the whole and the part， and the dialectical between opposition and unity. Based on the logical path of “the change of artifacts， the change of system， and the change of concepts”， this paper explores and constructs the threefold form of science education reform in the era of digital intelligence， that is， the primary form of the science education efficiency tool platform relying on technology intervention， the intermediate form of the diversified collaborative mechanism of science education based on technology embedding， and the high-level form of the new pattern of ecological big science education relying on the symbiosis of people and technology. At present， there are still risks and hidden concerns in science education， such as the disorder of the value of science education caused by“technological overload”， the ecological balance of science education disturbed by “capital encroachment”， the decline of the main body of science education caused by “tool stickiness”， and the alienation of the meaning of exploration and practice caused by “moving from reality to virtuality”. To this end， the reform of science education in the era of digital intelligence needs to return to value rationality， determine the use of technology， strengthen the construction of teachers， collaborate with multiple subjects， establish digital trust， innovate teaching concepts and paradigms based on the principles of learning science， drive authentic science learning with the integration of virtual and real fields， accelerate the professional development of science teachers with digital literacy， forge the “teaching association” of science education with data elements， and build a literacy-oriented credible evaluation system for science education.

Keywords： science education； the era of digital intelligence； scientific literacy； technology empowered

收稿日期：2024年10月5日

責任編輯：李雅瑄