在新一輪科技革命驅動下，人類社會正步入人工智能（AI）時代。科技教育已超越傳統的知識傳授與技能訓練，躍升為構筑國家競爭力、激發社會生命力與個體創新力的核心支撐。其戰略價值不僅體現在培養科技人才上，更深刻嵌入國家治理、產業升級、社會公平與個體全面發展的底層邏輯。

在這一宏觀視角下，中小學科技教育（簡稱“科技教育”）戰略價值尤為關鍵——它不是“多開幾節科學課”“多做幾個實驗”“多背幾個公式”，而是將科學思維、科學方法、科學精神融入德智體美勞所有學科內容，融入課堂教學、實驗項目、校園文化、家庭教育、社會實踐等所有育人場景；也不再是眾多學科中的一門，而是貫穿所有學習全過程的“元認知”教育、思維教育、行動力教育、責任感教育。

科技教育的戰略價值

2023年2月，習近平總書記在主持二十屆中共中央政治局第三次集體學習時指出，“要在教育‘雙減’中做好科學教育加法，激發青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學家潛質、愿意獻身科學研究事業的青少年群體”。[1] 深刻領悟習近平總書記重要講話精神，需要從戰略高度深入思考。

第一，科技教育是國家科技自立自強的“基因工程”。科技自立自強，不是“卡脖子”時的應急攻關，而是“從娃娃抓起”的系統工程。AI時代，創新能力是決定科技自立自強的關鍵。這要求科技教育著力點必須從“教學生解題”轉向“教學生提問”，從“傳授已知”轉向“探索未知”。

在小學階段，為原始創新播下“好奇”的種子，提供“源頭活水”。正如愛因斯坦所言：“我沒有特別的才能，只是有強烈的好奇心。”好奇心恰是原始創新的起點。要激發學生好奇心，科技教育的核心任務就不是讓學生記住“水的沸點是100℃”，而是引導他們思考“為什么水會沸騰”，即引導廣大學生透過身邊的現象發掘科學問題，在動手實踐中培養“提問—假設—驗證—反思”的科學思維。例如，讓學生設計“校園微氣候監測系統”，用溫度計、濕度計、風速儀采集數據，再用簡易圖表分析規律，學會“像科學家一樣思考”，內化科學精神。

在中學階段，深化科學思維和科學方法的系統培養，為原始創新鍛造基礎能力。初中階段是學生抽象思維、邏輯推理能力發展的關鍵期，高中階段是學生理論型抽象邏輯思維的形成與成熟期，也是批判性思維、創新思維的深化發展期。這一階段不斷深化“觀察—測量—記錄—分析”的實踐，有利于養成實驗設計、數據采集、模型建構等重要的科學能力。例如，在初中物理課上，學生通過“探究滑動摩擦力與壓力的關系”實驗，學習控制變量法；在高中化學課上，通過“酸堿中和滴定”實驗，學習定量分析法。這些方法論的訓練，比記住“牛頓第三定律”或“元素周期表”更為重要，因為它們是學生未來在量子科技、生物醫藥、新型材料等前沿科技領域“從0到1”突破的基礎能力。

在中小學全程，培育科學家精神，為科技自立自強注入“價值靈魂”。科技自立自強不能脫離精神支撐。追求真理、勇攀高峰、服務國家、造福人類的科學家精神是科技自立自強的“價值基因”。要將科學家精神從抽象概念轉化為生動的科學家故事，讓學生在小學、初中階段就接觸“錢學森的愛國”“屠呦呦的堅持”“袁隆平的執著”，在他們心中種下“為中華之崛起而科研”的種子。這種精神的熏陶遠比知識學習本身更持久、更具動力。它讓學生在解題時不僅思考“怎么做”，更思考“為什么做”“為誰做”，從而在未來科研的道路上，不被短期利益所誘惑，不被技術難題所擊倒，不被倫理風險所迷失。

第二，科技教育是產業智能化轉型的“人才工程”。隨著快速驅動全球產業鏈、創新鏈與價值鏈重塑，AI正成為新質生產力的核心引擎。支撐這一引擎，需要大量“懂AI、懂行業、懂創新”的復合型人才。科技教育必須提前布局，為未來產業轉型儲備想象力與實踐力。

一是構建“AI+X”的啟蒙框架：從認知AI到融合AI。AI的價值源于其與生產生活的融合。認知AI不應停留在概念層面，理應從身邊具體的應用展開：智能音響、人臉識別、自動駕駛等。只有融合到生產生活場景，學生才能真正認知AI，進而成長為產業智能轉型所需的復合型人才。學生在科學課程、綜合實踐活動課程中接觸AI啟蒙項目，如“用圖形化編程控制機器人”“用AI工具識別植物種類”，都有利于在“玩”中理解“AI是什么”，為未來參與“AI+制造”“AI+農業”“AI+醫療”等打下認知基礎。

二是強化動手實踐與工程思維：從理解技術到改造世界。產業智能化轉型需要的是有實踐能力的人才。科技教育應提供真實項目的實踐平臺，如《普通高中通用技術教學裝備配置標準》中有“機器人設計與制作”“電子控制技術”“結構模塊”等大量實踐活動的配置要求。基于實踐的能力需要從初中甚至小學階段開始培養。如小學階段的“樂高機器人搭建”、初中階段的“3D打印模型設計”、高中階段的“智能小車編程”都是在訓練學生“從想法到實物”的物化遷移能力，這種基于實踐的能力是AI無法替代的人類實踐智慧，是未來產業工程師的核心素養。

三是推動校企協同：從課堂學習到真實場景。科技教育不能閉門造車，應鼓勵高校和科研院所主動對接中小學，引導企業援建實訓基地，讓學生在中小學階段就接觸真實產業場景。如參觀智能制造工廠、農業科技園區、AI實驗室，在企業工程師的指導下完成“小小項目”，在真實問題中學習真實技能，為未來進入產業界做好心理預演與能力儲備。

第三，科技教育是緩解智能時代社會分化的“活力工程”。AI應用快速普及，如不合理統籌，必然加劇社會階層分化。掌握技術者成為受益者，財富聚集速度指數級增長；被技術掌握者淪為“算法囚徒”，面臨失業和生活自主性喪失的困境。科技教育是緩解社會分化、平衡社會差距、注入社會發展活力的基礎力量。

一是普及科學素養，增強每個人的技術主體性。義務教育階段的科技教育應該為所有學生—無論地域、貧富、天資—提供平等的科學素養培育，著重扣好學生技術主體性的“第一粒扣子”。加強科技教育資源公益供給，推動科技館、博物館、研學基地、科技企業、高校實驗室等構建多類型公益性科技教育實踐活動基地。

二是構建終身學習支撐，培育持續學習能力。面對AI加速職業更迭、傳統技能快速貶值，科技教育應注重培養學生“可遷移的底層能力”，如科學思維、科學方法、科學精神。讓學生在中小學就養成自主探究、持續學習的習慣，為未來在智能社會持續發展打下基礎。

三是構建教育公平生態，推動更多社會科技資源普惠共享。如國家中小學智慧教育平臺提供的科學類課程資源，包括云端科學課、AI實驗助手、虛擬實驗室等，可以打破地域壁壘，縮小認知鴻溝，惠及全體用戶，讓學生無論身處城市還是鄉村，都能獲得“同等質量”的科技教育。在青海玉樹、貴州畢節等偏遠地區，學生也可以線上同步參與北京、上海名校的實驗教學。

第四，科技教育是應對AI倫理挑戰的“免疫工程”。應當注意到，在當前技術和社會背景下，人工智能廣泛應用的同時不可避免地次生出算法歧視、深度偽造等倫理風險。在青少年價值觀形成的關鍵期，科技教育肩負植入“技術向善倫理基因”的重任。

一是將科技倫理嵌入科學課程，培養價值判斷能力。在科學課程、信息科技課程中融入倫理模塊，如“AI會歧視嗎”“人臉識別合理嗎”“深度偽造是犯罪嗎”，讓學生在中小學階段就建立“技術不是中立的”“科技必須服務于人類福祉”的價值共識；又如舉辦AI倫理辯論賽、科技倫理情景劇，訓練學生在學習技術中思考倫理。

二是構建科技與人文融合的課程，升級“工具理性”到“價值理性”。打破科學、技術、工程、數學學科與人文學科的壁壘，如在科學課程中引入哲學思考，在信息科技課程中融入社會學調查，在綜合實踐活動課程中加入藝術設計，在科技教育實踐中引導學生思考科學技術的社會影響，積極兼顧人文關懷的滲透與滋養。

三是錨定“負責任的公民”，培養技術使用者兼具技術監督意識與治理能力。推動學生思考“如何向政府提議AI監管”“如何在社區推廣AI倫理的認識和理解”“如何用技術幫助弱勢群體”等問題。組織科技輔導員、少先隊員、共青團員講述科學家故事，讓學生在講述中理解科學家的責任，在行動中培養大國公民的擔當，為未來成為“技術的監督者”而非“工具的奴隸”奠定基礎。

科技教育的認知誤區

當前對科技教育的認知仍多局限于科學課和實驗課，認為“做科學教育加法”就是多上科學課和多做實驗。這種學科本位的認知，不僅忽視了科技教育的時代性，限制了科技教育的廣度與深度，更割裂了科學與人文、技術與倫理、知識與能力之間的內在聯系。科技教育不應被窄化為一門學科，而應融入所有學科與育人場景。

第一，科學思維不只存在于理化地生學科。科學思維不是物理、化學、地理、生物學的專屬，同樣存在于包括語文、數學、音樂、體育、勞動教育在內所有學科的底層邏輯中。如在廣東省深圳市南山區，某小學語文課以古詩《畫》為線索，將多學科有機融合。學生在學習“遠看山有色”時，結合地理學科了解山體形成原理；在學習“近聽水無聲”時，結合物理學科探究聲音傳播與介質的關系；在學習“春去花還在”時，結合生物學科研究植物生長周期。學生在場景化學習中不僅深化了語文理解，鍛煉了跨學科整合能力，更感受到科學思維在各領域中的“無處不在”。這種融合式教學，不僅打破了學科界限，更拓寬了學生思維寬度，真正體現了科學思維無處不在。

第二，科學素養理應融入全課程、全場景。科學素養的培養，不應僅限于科學課程，而應融入所有課程。如在語文《琥珀》《時間的腳印》等科普類課文教學中，可引導學生梳理科學證據鏈、開展模擬實驗并撰寫科學觀察日記，將文本解讀與科學實證、表達能力培育相結合；在數學課上，以“校園植物葉片面積對比”為探究情境，指導學生運用測量、統計等數學方法收集分析數據并提出科學假設，在數學工具運用中滲透實證精神與變量思維；在體育“蹲踞式起跑”技能訓練中，通過對比實驗、力學原理分析優化起跑姿勢，實現運動技能提升與科學探究能力培養的同步推進；在勞動教育中以“水分對小蔥生長的影響”為主題開展盆栽種植勞動，設置對照實驗、持續觀察記錄并撰寫探究報告，在勞動實踐中深化變量控制與歸納總結等科學方法的應用和理解；在藝術課程中，通過“美麗生態家園”繪畫創作，學生不僅可以深入理解生態系統的構成和相互關系等科學知識，還可以通過藝術創作表達對自然的熱愛和對生態保護的思考，藝術元素的融入讓科學知識不再枯燥，有助于激發學生的學習興趣，培養他們的想象力。

第三，科技可為藝術裝上時代的引擎，藝術可為科技拓展智慧“涌現”的能力。科技與藝術是人類認知和創造的雙翼。科技教育不應是“理性獨舞”，而應與藝術教育“攜手共舞”。AI時代，科技不僅豐富了藝術創造的工具和載體，也極大拓展了藝術的邊界，激發了藝術的活力。同時，藝術修養提升不僅可以增強學生的創新思維能力，也可以顯著豐富和提升學生的創新維度。如愛因斯坦、李四光等許多科學家同時具有較高的藝術修養，而這恰恰可能是其智慧“涌現”的關鍵觸媒。科技與藝術的融合，不僅讓知識在情感和審美中“活起來”，更讓學習在創造和意義中“暖起來”，避免“唯知識論”導致的人文缺失，從而培養出兼具創造力、審美感知與人文關懷的完整人格。

科技教育的實踐思考

當前，科技教育在實踐中仍面臨諸多現實問題，主要包括頂層設計需要由虛入實、學科融合需要由淺入深、實驗教學需要由驗到探、師資隊伍需要由缺到強。解決這些問題、做好科學教育加法，需要從戰略角度加強頂層設計，推動科學思維、科學方法、科學精神融入各個學科和育人全過程全場景，強化實驗教學，配齊配強師資并提升各學科教師科學素養。

第一，從戰略高度加強科技教育的頂層設計。科技教育的改革僅依靠基層學校自發探索難以實現其戰略層面目標，必須由國家層面進行系統性規劃與制度性保障。其頂層設計的核心任務在于明確科技教育的戰略定位、構建政策支持體系、優化資源配置機制、建立評價反饋機制等。首先，應進一步提升科技教育在教育發展中的戰略地位，發掘其在“教育強國”“科技強國”“人才強國”戰略中的基礎性作用，制定專門的中小學科技教育發展規劃，設立跨部門協調機制，統籌教育、科技、財政、人社等部門資源，形成政策合力。其次，應完善科技教育的課程標準體系，明確各學段科學素養的核心指標，推動科學課程從知識導向向思維培育轉型，強化科學探究、批判思維、提出有價值問題等能力的培養。再次，應建立科技教育的財政投入保障機制，確保實驗設備、師資培訓、課程開發等關鍵環節獲得穩定支持，尤其要加大對農村和邊遠地區學校的傾斜力度，縮小區域間科技教育資源差距。最后，應構建科技教育的質量監測與評價體系，不僅關注學生的學業成績，更應關注其科學素養、實踐能力與創新思維的發展，通過過程性評價與增值性評價相結合的方式，全面把握科技教育的實施效果。唯有通過頂層設計的系統構建，才能為科技教育可持續發展提供更完善的制度保障與政策支撐。

第二，夯實科學類學科教育，拓展其他各學科融入科技教育內容。科技教育不應局限于傳統科學類學科，而應以科學類學科為軸心，推動科學思維、科學方法、科學精神在人文社會科學等學科中的深度滲透。這種跨學科融合不僅有助于打破學科育人壁壘，更能促進學生形成整體性、系統性的科學世界觀。如在語文教學中，可通過科技類閱讀文本、科學相關寫作任務、科學辯論活動等，引導學生理解科學語言、掌握科學表達、培養科學思辨能力；在數學教學中，通過強化數學建模、數據分析、邏輯推理等科學方法的應用，讓學生在解決真實科學問題的過程中體會數學的工具價值；在歷史與社會學相關內容教學中，通過融入科技史、科學社會學等內容，讓學生理解科學發展的社會背景、倫理爭議與文化影響，從而形成更為立體的科學認知；在藝術與設計相關內容教學中，通過引入工程設計、科技美學、數字創作等元素，讓學生在動手實踐中體驗科學與藝術的交融之美。此外，還應鼓勵學校開發跨學科主題課程，如“氣候變化與社會應對”“人工智能與倫理困境”“生物多樣性與可持續發展”等，通過真實情境下的項目式學習，讓學生在綜合運用多學科知識的過程中深化科學認知。這種以科學類學科為軸心的跨學科融合，不僅能夠提升科技教育的廣度與深度，更能培養學生應對復雜問題的綜合能力。

第三，強化實驗教學在科技教育中的基礎核心作用。實驗教學是科技教育的基礎核心載體，是學生理解科學本質、掌握科學方法、培養科學精神的重要途徑。然而，當前中小學實驗教學仍普遍存在重理論輕實踐、重演示輕操作、重結果輕過程等問題，甚至存在只做中考、高考涉及的實驗的現象，導致實驗教學流于形式，難以發揮其應有的教育功能。因此，必須強化實驗教學在科技教育中的基礎核心地位，以實驗教學為載體提升科技教育的實效性與系統性。首先，應重新認識并構建實驗教學的目標體系，從驗證知識轉向探究未知，強調學生在實驗中的自主設計、過程觀察、數據分析與結論反思，培養其科學探究能力與批判性思維。其次，應優化實驗教學的內容結構，增加開放性、探究性、綜合性實驗項目，減少重復性、驗證性實驗，鼓勵學生圍繞真實科學問題開展長期性、項目式實驗探究。再次，應完善實驗教學的資源配置，確保每一所學校都配備基本的實驗設備與安全設施，運用虛擬仿真實驗、數字化實驗平臺等新型教學工具彌補傳統實驗資源的不足。此外，還應建立實驗教學的評價機制，不僅關注實驗結果的正確性，更應關注實驗過程的科學性、創新性與合作性，通過過程性評價激勵學生深入參與實驗探究。最后，應推動實驗教學課程的系統化建設，將實驗教學貫穿科學課程始終，形成“課前預研—課中探究—課后拓展”的完整鏈條，使實驗教學真正成為科技教育的支柱與靈魂。

第四，配齊配強科學類學科教師，提升各學科教師融合科技教育的意識和能力。教師是科技教育實施的關鍵，其專業素養與教學能力直接決定科技教育的質量與效果。當前中小學科技教育師資隊伍存在結構性矛盾：一方面，科學類學科教師數量不足、專業背景薄弱、培訓機會有限；另一方面，非科學類學科教師普遍缺乏科技教育意識與能力，難以在各自學科中有效滲透科學內容。為此，必須從“配齊配強”和“意識能力提升”兩個維度入手，全面加強科技教育師資隊伍建設。首先，應加大科學類學科教師的招聘與培養力度，確保每一所學校都配備足額、專業的科學教師，優先招聘具有理工科背景、教育學素養和實踐能力的復合型人才。其次，應建立科技教育教師的專業發展支持體系，通過定期培訓、教研活動、教學競賽、學術交流等方式，持續提升其課程開發、實驗設計、教學評價等核心能力。再次，應推動非科學類學科教師科學素養的提升，將科學素養納入教師繼續教育必修模塊，通過專題講座、工作坊、案例研討等形式，幫助教師理解科技教育的基本理念、核心內容和教學方法，增強其在各自學科中滲透科學元素的意識與能力。此外，還應建立跨學科教師教研協作機制，鼓勵科學教師與語文、數學、歷史、藝術等學科教師共同設計跨學科課程，通過團隊合作實現科技教育的協同推進。最后，應建立科技教育教師的激勵機制，將科技教育成果納入教師績效考核、職稱評定、評優評先等評價體系，激發教師投身科技教育的積極性與創造性。唯有通過系統性的師資建設，才能為科技教育的高質量發展提供堅實的人才保障。

中小學科技教育實踐是一場從知識傳授到思維激發、從學科本位到學科融合、從課堂活動到社會工程的深刻變革。這場變革的戰略意義，不僅在于培養未來的科技人才，還在于塑造具備科學思維、科學方法、科學精神的社會主義建設者和接班人，更是人工智能時代教育強國建設、實現中國式現代化和中華民族偉大復興的有力支撐。

參考文獻

[1] 習近平在中共中央政治局第三次集體學習時強調  切實加強基礎研究 夯實科技自立自強根基[EB/OL].（2023-02-22）[2026-01-10]. https://www.gov.cn/xinwen/2023-02/22/content_5742718.htm.

（李永智 作者系中國教育科學研究院黨委書記、院長，研究員）

《人民教育》2026年第2期，原標題為《人工智能時代科技教育的戰略思考》