劉益宇、袁仕紅、趙沛：生成式AI賦能青少年科學身份構建的情境化策略與行動反思

生成式AI賦能青少年科學身份構建的情境化策略與行動反思

劉益宇1 袁仕紅1

趙 沛2

(1華南師范大學科學技術與社會研究院;

2 中國科普研究所)

如何增強青少年科學身份認同是當前科學教育的核心目標之一。PISA2025科學素養測評框架新增的“科學身份”維度強調青少年感受到自身與科學的聯系，知道如何才能參與科學，成為科學的使用者和生產者。然而，既有的科學身份研究范式，多側重于將其視為一種可被測量的靜態“認同”，而對其作為在行動情境中被持續塑造的“構建”過程關注不足。生成式人工智能技術（Generative AI）具有深度交互性與生成性特征，這為我們重新審視這一“構建”過程提供了新的契機。

科學身份構建始于個體與科學世界的互動，在獲得認可和體驗實踐的過程中不斷發展，并通過話語和敘事得以鞏固和內化。這一過程性視角為我們理解生成式AI的賦能潛力提供了理論基礎，生成式AI的價值不在于簡單地告訴青少年“你是一個科學人”，而在于為其提供一個高度互動、支持實踐和豐富話語的腳手架，賦能他們構建并體驗成為科學人的完整過程。由此，區別于測量靜態結果的“認同”視角，我們聚焦于動態的、過程性的“構建”視角，將核心分析框架確立為一條清晰的構建路徑：身份構建始于“興趣”的激發，并在“能力-表現-認可”的動態循環強化中逐步升級和穩固。科學身份不是一種等待被認同的內在本質，而是與教師、同伴及工具的持續互動、協商和實踐中的動態過程。

我們認為，生成式AI的價值不僅在于作為教學工具，更在于它使得我們將科學身份構建從一個隱性目標，提升為一種可以被明確設計和系統支持的顯性情境化策略，具體策略包括：（1）通過創造性互動賦能科學興趣的生成與維持。 AI可通過創設個性化情境以轉化探究任務，通過多模態互動和對話式檢索維持探究熱情，以及通過輔助學生進行創造性成果表達以激發持續動機；（2）借助認知腳手架支持科學探究能力的建構與提升。 AI可通過模擬蘇格拉底式對話發展學生的元認知能力，通過分解認知負荷、提供多元表征搭建知識建構階梯，以及通過輔助規范的話語實踐提升其科學語言能力；（3）以協同式建構重塑科學實踐的表現形態。 AI讓青少年在更低的門檻上實踐科學共同體的核心規范，如協同生成可視化視頻以實踐“邏輯論證與呈現”的規范，或協同生成設計原型以體驗“設計、迭代與驗證”的核心工作流；（4）利用多維反饋強化內外部認可的形成機制。 AI通過過程性的微觀鼓勵和拓寬社會化傳播渠道，提供豐富的“外部認可”；并通過設計“挑戰AI幻覺”的任務，促成最高層次的、基于批判性思維的“自我認可”。

同時，我們也深入反思生成式AI賦能科學身份構建的挑戰與風險。首先，在人機協同層面，存在知識生產挑戰與過度依賴風險。AI有限的主體性使其無法完全復刻人際間的平等對話與知識再生產，而青少年過度依賴AI則可能導致認知惰性。其次，在情境構建層面，存在“再情境化”的局限與行動參與缺失風險。AI模擬的情境雖能突破時空限制，但身體與行動參與的缺失，可能導致科學身份構建所必需的默會知識難以生成。最后，在人機交互層面，存在情感交互的挑戰與情感參與缺失風險。AI模擬的情感反饋難以捕捉人際交往的細膩元素，可能導致青少年獲得的僅是淺層樂趣，而非對科學真正的熱愛。

作者簡介

劉益宇，華南師范大學科學技術與社會研究院教授。研究方向為系統科學哲學與系統方法論、科學教育理論與創新實踐。

袁仕紅，華南師范大學科學技術與社會研究院碩士研究生。研究方向為STEAM教育理論與創新實踐。

趙沛，中國科普研究所助理研究員。研究方向為科普理論與實踐。

通信作者

趙沛, 郵箱地址: zpxuqiu@163.com。

項目資助

中國科普研究所委托合作項目“家校社協同視角下青少年校外科學教育優化策略研究”（24QT070）。

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