摘要：科技教育是科技创新人才培养的重要基础。在教育数字化转型背景下，探索人工智能赋能民族地区中小学科技教育对于民族地区的经济社会发展意义重大。人工智能赋能民族地区中小学科技教育不仅是对国家政策文件的积极响应，也是对教育高质量发展的现实追求，更是对民族地区科技教育发展需求的必要回应。为进一步推进人工智能赋能民族地区中小学科技教育，可从四个方面入手，包括：促进科技教育教学资源智能创生、支持科学实验和技术探究的交互式体验、提供全面精准的教学评价与反馈、强化科技教育高质量教师队伍建设。

关键词：人工智能；民族地区；科技教育；实践路径

当前，人工智能技术加速迭代演进，正在对经济发展、社会进步、国际政治经济格局等方面产生重大而深远的影响。《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》（以下简称《纲要》）提出“实施国家教育数字化战略”“促进人工智能助力教育变革”。2025年1月，教育部印发《中小学科学教育工作指南》，强调“数字化赋能科学教育……开拓生成人工智能大模型在科学教学中应用的新场景”。同年10月，教育部等七部门出台《关于加强中小学科技教育的意见》，首次提出“中小学科技教育”概念，强调“探索人工智能支撑的教学新形态，发挥人工智能助学助教助管助评助研功能，提升科技教育的针对性和有效性”。政策的出台为当前科技教育的发展作出引领，也从宏观角度强调人工智能赋能应成为当前科技教育发展与变革的重要驱动力。对于民族地区科技教育而言，人工智能的赋能作用能够助力其更好地发挥推动人力资本升级、文化传承创新、区域协调发展与国家认同建构的重要基础作用。探索如何充分发挥人工智能赋能民族地区中小学科技教育的应用潜能，推动人工智能赋能民族地区中小学科技教育的创新发展，对于民族地区铸牢中华民族共同体意识、实现高质量发展与长治久安具有战略性意义。

人工智能赋能民族地区中小学科技教育的逻辑必然

在教育数字化转型走向纵深发展背景下，人工智能赋能民族地区中小学科技教育不仅是对教育数字化转型战略的积极响应，更是对高质量创新人才培养、教育高质量发展的现实追求。在服务于民族地区教育公平与发展的同时，人工智能以其独特的教育优势推动民族地区整体教育质量与水平迈入崭新阶段。

宏观层面：民族地区中小学科技教育发展的政策引领。2023年5月，教育部等十八部门联合发布的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》指出，“科学教育在促进学生健康成长、全面发展和推进社会主义现代化教育强国建设中发挥重大作用”。《纲要》提出“促进人工智能助力教育变革”“加强科学教育，强化核心素养培育”“新增高等教育资源适度向中西部地区、民族地区倾斜”。教育部办公厅印发的《中小学科学教育工作指南》指出，要积极开拓“人工智能大模型在科学教学中应用的新场景”。教育部等七部门出台《关于加强中小学科技教育的意见》提出发挥人工智能助学助教助管助评助研功能，构建分学段育人体系，计划2035年建成科技教育生态系统。在中央政策的宏观指导下，民族地区根据地区发展规划与现状制定相应的科技教育政策。例如，内蒙古自治区于2024年5月发布《关于加强新时代中小学科学教育工作实施方案》；宁夏回族自治区于2025年4月印发《人工智能赋能基础教育改革创新实施方案》；广西壮族自治区在同年8月发布《广西推进人工智能赋能教育行动方案（2025—2027年）》。可见，我国已形成从中央到地方的数智时代民族地区科技教育发展的政策格局，为人工智能赋能民族地区中小学科技教育发展指明了方向。

中观层面：教育高质量发展的战略驱动。随着人工智能与教育的深度融合，“促进人工智能助力教育变革”“加强课程体系改革，优化学科专业设置”“制定完善师生数字素养标准”[1]等成为教育高质量发展的重要目标。民族地区科技教育发展是国家教育事业的重要组成部分，对于提高民族地区人口素质、促进经济发展、推动文化传承、巩固民族团结，进而促进我国教育整体发展具有重要作用。教育高质量发展的本质是高质量人才的培养。[2]朱永新指出，人工智能的教育应用能够转变人才培养观念，从而促进教育高质量发展。[3]滕长利等强调，人工智能在推动教育发展的过程中有助于教育资源的优化配置与整合共享，推动教育高质量发展走向质量与公平的统一。[4]针对科学教育高质量发展，郑永和等认为，人工智能的应用能够推动科学教育实践样态变革、助力科技创新人才自主培养，而且能促进科学教育优质均衡发展。[5]对于民族地区而言，中小学科技教育既要在教学层面提升人工智能技术应用效能，更要在育人层面以科学、技术、工程、数学为重点，提升学生综合运用能力、动手实践能力和解决问题的能力，这对教师教学与学生学习提出了更高要求。

微观层面：民族地区中小学科技教育发展的现实需求。人工智能技术为教育发展注入新动能，重构教育教学生态。作为科学技术，人工智能与科技教育具有天然的内在统一性，是“协同共进、各展其长”的基本关系。人工智能时代的科技教育课堂，教学空间得到拓展，教学内容与教学方式发生重大变革，学生在开放融合的课程生态、多样化的学习体验中经历着智能时代信息理解与认知建构的过程。落实到民族地区中小学科技教育中，人工智能的跨时空性能够延伸主体的感知局限，打破区域隔膜，实现科技教育资源的实时共享与教学共研，弥合区域科技教育资源差异，从而推动教育公平与教育协调发展。同时，基于人类反馈强化学习的训练方式，人工智能的上下文感知与多轮对话能力又使其能够实现与师生之间持续且稳定的高质量逻辑式应答，在与学生展开对话的过程中培养学生的科学意识与创新能力。在人工智能赋能民族地区科技教育的过程中，师生共同经历着观念的革新与思维的碰撞，民主、合作、互助的新型师生关系逐渐建构，民族地区的现代教育理念也得到更新与发展。

人工智能赋能民族地区中小学科技教育的行动路线

从实践来看，人工智能凭借逻辑推理、资源生成等能力，深度赋能科技教育课前、课中、课后教学全过程，全面提升教师教学效能与学生科技课堂学习体验。

促进科技教育教学资源智能创生。科技教育作为基础教育阶段的综合性基础课程，其资源的多样性、情境性和动态性至关重要。一方面，借助人工智能技术的信息检索与跨模态生成能力，教师可以快速获取整合学校、社区、博物馆、展览馆和科技馆等优质资源，并基于真实情境解决问题，围绕科技前沿与新兴领域，创设易于抽象概念理解的动态视频和语音讲解的交互式教学材料，涵盖科学图示、模拟动画和跨学科问题链等，为科技教育课堂教学的高质量开展提供全方位的资源保障。在青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市盐湖小学的科学课上，教师利用人工智能创设多种呈现形式的教育资源，帮助学生“走进”细胞内部，直观感受植物的生理系统与自然生长过程。另一方面，教师可以利用人工智能技术，以学生真实的学习数据为基点，精准分析学生的认知能力和学习习惯，诊断其科学学习需求，有针对性地为学生量身定制个性化学习资源，从而实现科技教育资源的精准供给。例如，贵州贵阳市第三中学全面部署畅言智慧课堂，构建“精准化、个性化、互动化”的教学新生态平台，覆盖备课、授课、作业、辅导全流程，为每位同学设计个性化手册，助力精准攻克学习薄弱点。

支持科学实验和技术探究的交互式体验。科学实验和技术探究涉及提出问题、猜想与假设、制订计划、收集证据、处理信息、得出结论、表达交流和反思评价等环节。[6]通过人工智能的加持，教师能够打破时空限制创设不同情境的实验环境，开展各类科学实验教学和技术探究活动，从而推动科学实验和技术探究过程的人机协同和场景模拟。

一是教师立足本土独特的文化底蕴和生态环境，基于物理世界的各项参数和条件，利用人工智能的生成对抗网络和深度学习算法打造沉浸式的数字化虚拟场馆，涵盖生物样本、挥发性溶剂和实验器材等，为学生提供虚拟仿真科学实验与工程实践等数字化学习场景，使其能够身临其境地在虚拟实验室中自主探究和观测科学现象，破解因受制于实验条件而无法开展科学探究实验的问题，以培养学生面向真实世界的科技工程问题解决能力。在广西梧州岑溪市第三中学的科学实验探究过程中，教师借助人工智能开展“pH影响酶活性”的虚拟仿真实验，帮助学生直观理解对照原则和相关实验操作流程。二是通过语音识别和自然语言处理技术，学生能够在实验探究过程中与人工智能助手进行持续的互动交流，实时获取实验指导和引导性支持，从而提高学生开展科学实验探究的效率和质量。例如，贵州省六盘水市第二十三中学深化“AI+生物”课程建设，研发AI智能体指导教与学，在学生学习过程中，AI智能体与学生开展实时互动，实时指导学生开展教学探究。三是利用人工智能创设开放性问题，引导学生自主设计科学探究的实验方案，在数据分析过程中总结科学规律，促进学生进行更深层次的科学推理。例如，新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州第九中学开展“新疆棉花连作生物修复”科学实践活动，运用人工智能技术分析土壤成分，融合生物、化学、信息技术等多学科知识解决农业问题。

提供全面精准的教学评价与反馈。进入数字化时代，科技教育需改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价，全面衡量科技教育教学成效。当前科技教育评价主要采用书面形式呈现的静态试题，难以满足高质量评价学生科学素养和能力发展状况的新需求。将人工智能深度融入科技教育教学评价与反馈，能够智能采集处理不同类型数据和整合多项评价任务，精准即时反馈学生学习状态，为每名学生设计更加科学的学习计划，从而实现评价反馈的可视化和动态化。

一方面，借助智慧化实验室和人工智能技术，辅助科学教师伴随式采集学生实验探究过程中的过程性数据，持续动态监测科学实验探究全流程，并通过预先设计的基于证据的评价模型，智能生成可视化和多维度的实验教学效果分析报告和成长记录袋，构建科技素养数字画像，分析学生在实验探究中存在的潜在问题，并提供个性化的科技教育服务，实现学生科技素养水平的动态追踪。例如，贵州省六盘水市水城区中小学通过引入AI学生科技素养智能测评系统，为学生建立动态电子成长档案，描绘其认知、能力与素养图谱，实现因材施教的精准导航。另一方面，教师利用人工智能技术的数据分析能力，基于科技教学课堂数据和伴随式评价结果，优化调整课堂教学内容难度和教学活动设计，创新教学方式方法。例如，宁夏回族自治区吴忠市金积中学借助AI智能反馈系统，实时采集学生在实验中的过程性数据，为教学评价与教学反思提供数据支撑。

强化科技教育高质量教师队伍建设。科技教育师资队伍是全面推进人工智能赋能科技教育的基本动能。一是为科技教师提供系统化的人工智能素养培养体系，采取数字徽章、邀请技术专家作讲座等方式，聚焦现实需求，为他们提供易于使用的在线教学平台、丰富的数字教学资源和工具等，以提升教师运用人工智能技术开展科技教育教学的能力和意愿。例如，广西壮族自治区百色市组织“我AI科学课·希望工程乡村教育赋能项目”，围绕科学课程标准落地、人工智能通识教育等主题，开展专题讲座和实操工作坊，以提升科技教师技术应用水平。

二是开展普及式科技教育教学培训，提供优质教学资源和实践案例，强化探究式教学和跨学科教学等方式，全面提升教师的科技思维与实践能力。同时，鼓励探索“科学家+教师”联合授课的“双师课堂”和基于元宇宙虚拟实验室等前沿技术的“未来课堂”等，强化骨干教师引领校本教研和校际协同教研，联合高等学校教师和教研机构教研员，依托科技教育云教研平台，组建区域教研共同体，运用数字化手段常态化开展教学研讨活动，推动教研与教学一体化发展。例如，新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州科技馆利用专家资源、展品资源、活动资源，定期为州第四中学科学教师开展专项培训，指导教师将科普资源转化为生动的教学案例。

三是借助人工智能定期开展教师科技课堂教学水平评估和认证，涵盖理论、实操和项目等内容，实现“以评促用、以评促教”。例如，贵州省六盘水市水城区利用AI技术建立教师专业成长测评系统，精准描绘教师能力画像，据此提供个性化的专业成长诊断报告与发展规划建议，全面提升水城区教师的教学能力。

人工智能的教育应用为民族地区中小学科技教育的发展提供了新的契机，未来仍需持续探索，以培养学生核心素养为导向，开拓科技教育教学场景、拓展科技教育教学形式与资源、加强教师人工智能素养培训、改善科技教育评价体系，在促进民族地区中小学科技教育协调发展的同时积极推动国家教育高质量发展战略。

参考文献：

[1]中共中央 国务院印发《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》[EB/OL]. （2025-01-19） [2025-05-12]. https://www.gov.cn/gongbao/2025/issue_11846/202502/content_7002799.html.

[2]江嵩.技术变革教育的三重驱动理论构建——基于从工业革命到人工智能时代的历史考察[J].中国高校社会科学，2025（05）.

[3]朱永新.推动人工智能赋能教育高质量发展[J].教育研究，2025（03）.

[4]滕长利，邓瑞平.智能技术赋能教育高质量发展：内涵、挑战及应对[J].高教探索，2023（01）.

[5]郑永和，王一岩.生成式人工智能何以赋能科学教育高质量发展[J].科学与社会，2025（01）.

[6]郑娅峰.虚拟科学探究学习：内涵、价值与实施框架[J].现代远程教育研究，2024（05）.

[本文系国家自然科学基金2022年面上项目“教育信息化战略对民族地区义务教育优质均衡的影响研究”（编号：72274234）、北京市教育科学“十四五”规划2025年度重点课题“北京市中小学人工智能应用成熟度评价模型构建与提升路径研究”（编号：CAGA25025）、中国儿童中心儿童人工智能教育研究院2025年度课题“AI赋能视角下视频互动分析技术与儿童深度阅读教学融合的实践策略研究”（编号: CNCCYJY2025020）的研究成果。张盛，中央民族大学教育学院博士研究生；李文杰，中央民族大学教育学院硕士研究生；魏顺平，中央民族大学教育学院教授、博士生导师]

责任编辑：吴绍芬

作者：张盛 李文杰 魏顺平