当实验室的烧杯与AI技术在课堂相遇,当“科学家学术课堂”变成一门选修课,当院士的学术报告与学生的项目提案同台碰撞,宁波的科学教育正在打破传统学科的围墙,以多元探索重构学习场景。
□现代金报 | 甬派
记者 王伟 钟婷婷
即学即测的课堂
让学习误差“清零”在当下
4月10日,在宁波艺术实验学校的两个AI实验室里,初中科学教师陈艺静正带领学生探究导体两端电压与电流的关系,王泽峰老师带着学生完成粗盐提纯实验。与传统课堂不同,这里的实验教学因AI技术的介入而焕发新生。
老师上课做实验时,AI系统能把实验操作实时投屏到每个学生的平板上。后排的同学再也不用费劲踮脚,就能清晰地看到实验的每一个细节。不仅如此,批改实验报告也变得轻松高效。AI通过分析摄像头捕捉的操作动作、器材使用情况以及实验数据,准确率超90%,速度比人工批改快3倍!而且,它还能自动生成学情报告,精准地帮老师发现学生们没搞懂的地方。
“与传统课堂相比,这样的课堂大大提高了我们学生的学习兴趣和参与度。通过即时反馈和测评,我能感受到自己的学习进步,好像学习动力更足了,也加深了对实验原理的理解。”课后,一位同学兴奋地说道。
据了解,宁波艺术实验学校自去年起升级改造了2个AI实验室,其中最大的特色就是“即测即评”。学生们做实验的时候,AI会实时反馈操作问题,像“酒精灯距离太近”“电路连接顺序错了”,这些问题都能当场被指出并纠正。且实验考核的内容不只是操作,还涵盖原理理解、报告逻辑等综合能力。
“这种多维评价体系有效减少了机械记忆,促使学生更关注探究过程本身。对老师而言,‘即学即测’的方式,可以及时掌握每位学生的学习状态,进而调整教学策略,针对性地解决学生在实验操作中的困难。”鄞州区科学教研员陈国军老师说道。
据了解,为强化实验教学改革,宁波当前正推进科学实验即学即测项目试点。
科学家课堂
让探索热情延伸向未来
《数、形与抽象——数形结合的简史》《新一代人工智能及其应用》《和AI共生:个人AI时代的学习、生活和创造探索》《远离枯燥的公式与实验!AI重新定义科学探索》……这些看上去非常像讲座的内容,实际上是镇海中学每周一课的“科学家学术课堂”。选修了该课程的学生,每周一次可以体验到完全不同于日常的科学课,这些课由中国科学院宁波材料所、浙江大学、西湖大学的教授、研究员、博士生来讲授。
上学期,镇海中学首次尝试,10期“科学家学术课堂”,带来了良好反响。本学期,自3月7日开始,第二期“科学家学术课堂”围绕人工智能展开。在已经开展的五次课中,西湖大学讲席教授陈华一、浙江大学教授王宏伟和吴丹、腾讯2024年度AI行家余一、西湖大学博士吴卷书,带领同学们从不同角度思考AI。
吴卷书博士在课堂上有一个小游戏,是让人和AI比拼想象力(就是编故事,限定对象是猫,地点是王者峡谷,事件是救人)。
课后,项驿胜同学发出了这样的感慨:虽然结果是我们赢了,但是AI所写的十几个小故事也让我感到它很会运用它知晓的知识。不过它所写的猫始终是动物猫,而同学中有人提出猫是代号,也有人提出猫是异世界的兽人猫;AI所写的王者峡谷是《王者荣耀》这款游戏的王者峡谷,同学中则有人提出未来有一个王者峡谷;AI所写的救人是真的救到了人,而有同学提出猫要救人,但王者峡谷里没有人,只有角色,所以救不了人……或许AI只是认为用户的要求是这样的,所以才这么写,但也有可能是它的思维没有这么跳脱。或许AI总是富有逻辑,而不能真的充满不受束缚的想象力。
“‘镇中科学家学术课堂’是做好科学教育‘加法’背景下,镇海中学的一种探索,希望通过科学家的授课,让同学们接触不同领域的科学前沿知识,从而发现、确立自己在科学方面的兴趣,为以后从事科学研究埋下一颗种子。”镇海中学校长吴国平介绍。
把以往零散的科学家讲座变成一门选修课,这是中学与大学、科研机构紧密联系,一体化育人的集中体现,也是别有价值和意义的一门科学课。
项目化学习
在真实情境中发现问题解决问题
基于真实问题,开展探究性学习,是教学改革的一个方向。在科学教育中,这样的项目化学习正在不同的学校里,以不同的方式进行着。
对宁波外国语学校(浙江省八一学校)的学生来说,每当走进校园图书馆时,就很容易想起2024年初中部同学开展的“图书馆书籍保护项目”。
同学们发现,因为地处东钱湖,水汽较多,学校图书馆中的书籍容易受潮发霉。那么,有什么办法解决这个问题?在科学老师陈赛玲的牵头下,“宁外图书馆书籍保护项目”于2024年开始了,从发布任务、自由组队、调查研究、装置制作,到展示评比,学生参与项目、主动探究的热情高涨。因为表现出色,2024年宁波首届科学大会期间,该项目还进行了现场展示。
刚刚过去的4月10日,海曙区镇明中心小学的四年级学生,上了一堂不一样的科学课。学校举行了“弘扬科学家精神·探秘智绘月湖——四年级项目化学习活动暨柴之芳院士儿童科创活动中心揭牌仪式”。
自寒假开始,该校四年级学生开展了“月湖Z地图”项目化学习。该项目以数学中代表无限可能的“Z”为核心理念,鼓励学生从多元需求出发,打造功能各异的月湖地图。
从各小组的创意成果来看,有的聚焦月湖特色景点的数字化呈现,有的将古代水利系统与现代城市名片进行串联,有的绘制“月湖赏花地图”,还有的制作了慢跑地图和数学地图……
柴之芳院士饶有兴致地观看了学生汇报,肯定了孩子们“从生活中发现问题、用知识解决问题”的科学思维,还从多方面给孩子们的作品提供了改进的建议。