天津市第七中学探索AI赋能科学教育新路径

作为首批全国中小学科学教育实验校，天津市第七中学紧抓人工智能赋能教育变革的机遇，成立“人工智能+科学教育”工作室，围绕课程教学、实践活动、保障体系三个维度，探索AI赋能科学教育的实践路径，推动教学方式与育人模式转型。

一、聚焦课程与课堂，深化AI赋能教学实践

一是打造“AI+X”跨学科课程矩阵。学校整合物理、化学、生物等多学科资源，运用AI技术推动课程内容跨学科重构。以“智慧酿造技术”课程为例，通过传感器实时采集发酵数据，由AI进行趋势分析与可视化呈现，将生化知识、数据分析与工程思维串联为完整的探究链条，让学生在真实问题中体验学科融合的思维过程。同时，学校还开发了“中外科学发展史”“科幻与生命的艺术”等AI融合课程，借助AI的知识库构建、生成式创作等功能丰富科学课程的教学形态。二是构建虚实结合的实验体系。针对复杂实验难开展的问题，组织骨干教师用AI编程模拟核链式反应、同位素标记等实验，将微观科学过程转化为动态可视图像，使科学原理“可见、可感、可理解”；指导学生运用大模型技术将布朗运动、光电效应等科学现象转化为可交互动画与科普视频，成为课堂教学辅助资源。联动国家智慧教育平台，推广VR虚拟实验、3D模型等资源，实现实体实验与虚拟体验互补。三是推行“教师+AI小组助教”模式。针对班级授课制下个性化指导较难落实的问题，学校搭建科学课堂专属的AI助教系统。课前采集学情、课中实时反馈、课后答疑辅助，同步建立错题集、生成学情报表，为教师开展分层教学、精准评价提供依据。课堂上，重点探索AI小组助教在科学思维培养等关键环节发挥的差异化指导功能：物理教学中，AI小组助教以“柏拉图式”追问引导学生还原物理定律的发现历程，使学生在个性化对话中发展科学推理能力，实现“学生自主探索、AI即时反馈、教师精准指导”的课堂协同生态。

二、统筹校内外资源，搭建“AI+实践”平台

一方面，拓展校内实践载体。学校将科技周升级打造为科技节，融入AI主题元素，设置学生AI编程作品展、科创作品展、机器人编程挑战等互动环节，近3年累计展示50个项目。同步开设“快乐生物”“宇宙探索”等12门课后服务特色课程，指导学生运用AI工具进行分子模型制作、虚拟生态构建等实践活动，与科技节形成“日常培养+集中展示”的互补格局。另一方面，整合社会实践资源。搭建 “场馆提供场景、专家提供指导、企业提供技术支持”的校外实践平台：与天津科技馆、核理化研究院等单位合作定制“AI+场馆”系列研学课程，利用AI技术应用场景开展学生学习任务，年均开展30余场实地研学；组建由12位行业、科研领域专家构成“科学教育智库”，每月开展2场前沿讲座，定期入校指导；联合企业打造“AI创新实验室”，配备大模型开发平台与算力资源，由企业工程师与学校教师共同为学生的项目开发、课题孵化提供技术支持。

三、完善机制保障，筑牢持续发展根基

一是健全管理架构。纵向建立“党委领导—校长统筹—教学副校长主抓—AI工作室牵头落实”的管理主线，先后出台《“AI+教育”发展规划纲要》《AI赋能教育实践推进管理办法》等制度，明确职责分工与推进机制；横向设立智能项目开发指导组、课程AI赋能专家组、创新成果孵化验收组、AI综合实践策划组、信息及数据安全保障组，形成管理与执行协同推进的工作格局。二是培育“AI +科学”教师梯队。构建“基础普及+实践驱动+高位引领”体系。夯实全员基础，开设“AI入门营”，同步建立“AI赋能教育知识库”，分类汇聚优质教学案例与适配工具，确保全体科学教师掌握基础工具使用。强化实践驱动，选派50余人次赴京沪示范校跟岗研修，在真实教学场景中提升AI融合教学能力；实施“AI师徒结对”机制，由先行教师带动青年教师共同成长，开发20余个“AI+融合”案例。注重高位引领，举办15场专家讲座覆盖500余人次，支持骨干教师参与高端交流，优秀课例获国家“示范教学成果”奖。三是搭建成果共享机制。作为集团龙头校，学校联合成员校开展AI教学研讨与课程共建，联动全国中小学科学教育实验校第五协同组、京津冀联盟校共享教学案例和课程资源。在此基础上，搭建“教育创新互动平台”，集中展示AI融合课程与活动成果，“智慧农业”“智慧减脂计划”“科学规律可视化”“校园数字人”等AI案例获推广。2025年入选教育部第二批中小学人工智能教育基地后，学校进一步拓展辐射范围，组织骨干教师面向宁夏、青海、甘肃等地教育同仁开展专题讲座20场，近三年牵头承办区域性科学教育展示活动6场，推动本校AI赋能科学教育经验向区域辐射。

编辑|贾秉然

校对|刘佩钦