老师们请查收!深圳市科学类人机协同教学优秀课例分享~
为推进科学教育改革创新，深圳市积极探索人机协同教学新路径。本专题在深圳市中小学科学教育试验区优秀课例中精选了一批具有代表性的课例，供老师们参考交流。
一起来看看
针对“铁生锈”实验耗时长、变量难控制、学生长时间观察缺乏兴趣的教学痛点，以“铁器文物生锈”现象为切入点，引入AI和仿真实验等数字技术赋能，引导学生开展以论证推理为核心的完整科学探究，改善实验教学。
创设真实情境，激发探究兴趣
基于全景漫游技术带领学生参观深圳博物馆线上云展览，创设真实问题背景，让学生感受到科学探究与社会生活的紧密联系，激发探究欲望。
学生主导探究，教师支持引导
摒弃直接讲授，转为通过问题引导、小组协作、材料支持等方式，让学生与AI学伴合作，自主提出假设、设计实验、收集证据和作出解释，充分发挥学生的主体作用。
技术辅助探究，人机协同教学
借助虚拟仿真实验技术，将铁生锈的长期过程压缩至课堂可观察的尺度；利用AI学伴辅助筛选实验方案，提升实验的科学性和可行性，实现“师—机—生”人机协同教学。
重视证据推理，培养科学思维
引导学生通过观察颜色、磁性、导电性等多种性质变化，综合判断是否生成了新物质，并通过AI学伴追踪分析学生的推理过程。
基于六年级《生命体中的化学变化》内容，创设“汉堡健康性”社会性科学议题（SSI）情境，开展“化学辩论赛”活动。通过“化学初体验”“化学锦囊袋”“AI化学家”等支架，引导学生开展实验探究、科学阅读及证据搜集，并基于CER（主张—证据—推理）框架建构适配小学生的图尔敏论证模型，通过“三层”论证活动（证据采集、认知建构、思维深化）和“四阶”教学流程（情境激活、证据链建构、辩证推理、概念升华），结合AI思辨与精准评价，推动学生从知识建构向辩证思维跨越。
利用AI延时摄影观察人体成长变化，帮助学生感知食物在体内的化学变化过程。
运用AI图尔敏思维引导智能体，结合科学探究实验及科学阅读“化学锦囊袋”，将抽象概念具象化为化学表达式标注人体代谢图，引导学生对观点进行论证，培养学生的证据意识、全局思维和批判性思维。
借助AI思辨与精准评价工具，梳理并提炼证据链条，实现实验奠基、证据构建、思辨表达的递进关系。
以《做个保温杯》为载体，基于支架理论构建由“材料超市网页平台—AI智能体‘保温博士’—中教云工作流系统”组成的三阶AI支架体系，分别提供信息、策略与程序支撑。通过AI与学生协同的学习生态，教师实现从“讲解设计方法”到“激发思维生成”的转变，帮助学生在真实情境中完成从知识理解到方案构建的迁移。
AI三阶支架体系的融合创新
融合信息、策略、程序三类AI支架，构建“AI支持环—思维发展环”双循环结构贯通课堂全过程，实现人机共生的教学支持模式，避免“技术空心化”和“思维替代化”。
反向检测实验的重构
将传统的温度下降测量改为“冰块融化量”对比，简化操作、提升直观性，优化课堂效率与数据可比性。
数据化协同与即时反馈
通过网页端实时统计材料选择频次，AI智能体提供个性化策略建议，支持学生在动态比较中优化方案，教师通过数据化视角精准指导。
基于维果斯基理论，以DSE教材为蓝本，围绕“简单化学电池”主题，整合百年历史依据、考题与AI技术，设计具有绿色化学理念的开放式实验教学课程。通过“AI视频情景—模拟实验探究—AI赋能质疑讨论—水果电池实验—反思实验讨论—应用数据模型—AI数据反馈”等环节，融合AI工具助力学生完善原电池认知，规避AI幻觉，提升科学思维与自主学习的能力。
AI赋能
通过飞书实时反馈学情、Classin白板模拟原电池建模并投放实验现象。
及时的“数据处理”
通过飞书AI实时分析数据，及时识别并转变学生的认知偏差，促进学生理解和获得知识，构建正确的学科观念。
拓展“AI入口”
借助AI绘画、语音、虚拟人等技术创设沉浸式情境，通过AI智能出题，实现个性化巩固。
以“制作净水器”为项目化学习任务，融合科学探究与工程设计，结合AI虚拟实验平台与实物制作，引导学生经历从材料筛选、结构设计到模型优化的完整工程实践全过程，促进学生在合作探究中理解过滤、吸附等净水原理，初步构建“材料—结构—功能”的工程思维，提升学生的科学素养与综合实践能力。
借助AI虚拟实验平台
学生在实物制作前通过平台仿真模拟材料组合与净化效果，降低试错成本，提高设计合理性，突破“材料选择与结构设计”难点。
引入AI智能体“净水博士”
实时解答学生在探究过程中的疑问，提供个性化支持，增强对净水原理的理解，解决“科学原理理解不深”的问题。
小组互评与教师点拨
通过多轮评估与迭代优化，引导学生分析实验结果、改进设计方案，提升工程思维与协作能力，突破“优化设计”难点。
跨学科项目化学习
融合科学、技术、工程与数学知识，以真实问题驱动学生从经验认知走向科学设计，培养综合解决问题的能力。
深圳市福田区梅丽小学 蒋朗（原单位深圳市龙华区未来小学）
以《未来小学图书馆AI升级》项目为例，基于学生提出改造学校图书馆的建议，设置了“如何利用人工智能技术给学校图书馆进行AI升级改造”驱动性问题，围绕“让学生设计一个AI图书借阅系统”核心任务，让学生亲历从方案设计到实践探索，最后智造成果、评价展示的完整过程，培养其运用人工智能领域的方法分析问题、制定方案、解决问题和反思优化。
作为项目课程的第四课时，课例聚焦实施阶段的关键任务，引导学生结合OCR技术与人脸识别系统，通过完善流程图、利用扣叮编程软件编写图书借还程序实现图书借还系统功能，解决真实图书馆场景中智能借还图书的问题。
优秀课例集中展现了深圳在科学教育领域推进人机协同教学的创新成果。未来，深圳将持续深化科学教育实验区建设，推动人机协同教学模式在更广范围应用，为科学教育的数字化转型贡献更多深圳智慧与实践范例。
