在AI（人工智能）迅速发展的今天，科学教育正面临着前所未有的机遇和挑战。科学教师需要敏感地意识到，沿用牛顿和达尔文时代的实验工具和思维方式，已无法满足培养未来科学创新人才的需要。为此，我们可以从以下三个视角对科学教育进行创新探索。

　　重构实验方式：

　　数字化实验与虚拟模拟实验融合

　　在科学课堂里，弹簧秤、玻璃管酒精温度计等古老的、精度差的测量工具依然还在使用，显微镜观察还在使用手绘的方式做记录。而在AI时代，数字化的科学工具已相当廉价易得，学生完全可以使用新工具去做新的实验探究。不用教，学生就会用平板电脑或手机将显微镜中的微生物拍摄清楚；教师还可利用手机或平板电脑中的光传感器APP，让学生测量不同光照强度下温度的变化、瞳孔大小的变化等。

　　有了新的研究工具，做简单电路实验时，教师就可以引导学生先思考如何连接电路小灯泡才能亮，然后用PhET模拟实验网站上免费开源的软件模拟连接电路，看是否符合自己的预想，再通过真实的电路连接去验证。这种从理论建模到软件模拟再到实验验证的方法，正是现代科学研究的方式。

　　至于小学天文课程，教师可以让学生利用免费的虚拟天文馆（Stellarium）电脑软件和APP，自己模拟日食、月食甚至火星上的日食月食的发生过程，进而了解太阳、行星及其卫星三者之间的空间关系。这种沉浸式体验能激发学生探究天文奥秘的兴趣。

　　通过数字化实验与虚拟模拟实验的有机结合，我们为学生搭建了成本低廉而又充满体验感的实验平台。

　　重构思维方式：

　　数据思维与批判性思维的提升

　　实验方式的重构带来了科学思维的优化。传统的小学科学课堂缺乏必要的数据分析和对实验结果的质疑，而AI是建立在大数据基础上的，这就要求科学教师在教学中强化提升学生的数据思维和批判性思维。

　　以“设计隔音装置”为例，学生利用手机或平板电脑中的分贝仪，收集不同材料的隔音效果数据。教师引导学生讨论数据之间的关系，尝试提出假设，并预测不同条件下可能出现的变化，从而培养他们从数据中提取信息、发现问题的能力。在实验探究中，教师不断通过提问引导学生对实验数据和结论进行批判性思考，学会提出疑问并加以验证。比如，在测量音量时，可能会遇到数据波动较大的情况，教师要引导学生形成反思审查的习惯：这种波动是否由实验环境噪声、仪器误差或操作不当造成？而后进一步讨论如何改进实验设计或重复测量。通过这样的质疑和反思过程，教师不仅能引导学生关注结果，更会重视过程中的合理性和数据的可信度。

　　重构教学模式：

　　以真问题为核心的自主探究

　　传统的小学科学教学缺乏真正意义上的自主探究，而以真问题为核心的教学模式，则要求教师设计贴近生活、具有真实性和挑战性的问题，鼓励学生自主探索和合作解决问题。

　　比如，面对“看谁设计的电磁铁磁力大”这一问题，教师为避免作品雷同，不再为学生统一提供标准化的实验材料，而是鼓励学生把各种材料都拿来做导线和铁芯，甚至包括不锈钢水壶。虽然这样测不出磁力，但学生收获了失败的快乐。而在围绕“看谁的土豆船装载的硬币多”这一问题开展的实验中，学生用大土豆制作的船反被中等土豆的船超越，因为大土豆形状不规则，难以把里面的肉都挖空，反而因为太重而在装载少量的硬币后就沉没了……这样的自主探究过程全由学生掌控，锻炼了学生解决实际问题的综合能力。学生获取的隐性知识经验更丰富，其创造力也得以凸显。

　　在AI时代，小学科学教育的优化重构是推动教育创新的必由之路。与时俱进、不断创新，我们才能高起点高质量地落实小学科学教育，助力我国科技人才的培养。

　　（作者系深圳市龙岗区深圳中学龙岗学校［集团］依山郡小学科学特级、正高级教师，广东省中小学名教师工作室主持人［科学学科］）