作者简介
郭哲，中国科技馆馆长。
科学的成功蕴含着人类的价值，不断推进着人的全面发展和自我解放。中国革命与马克思主义建立起本质联系就源自百年前先辈们举起的科学大旗，重视教育、支持科技、关爱人才，是中国共产党百年奋斗的重要经验。习近平总书记在党的二十大报告中关于科技、教育、人才的系统论断，为我们在新时代新征程开启科教兴国、人才强国、创新驱动伟大社会历史运动新篇章提供了“根与魂”。习近平总书记指出：“要深化科技体制、教育体制、人才体制等改革，着力打通束缚新质生产力发展的堵点卡点”，为新时代科学教育事业全面深化发展指明了方向。
一、创新密集时代催生变革临界点、激荡科学教育新浪潮
党的十八大以来，习近平总书记多次强调“发展是第一要务，人才是第一资源，创新是第一动力”，要“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”。“三个第一、一个核心”科学定位了党领导和推动发展的关键要素和倚靠力量，把人才、创新在国家发展全局中的位置提升到了新高度，为我们激发人才活力、推动科技创新为引领的全面创新，在新时代新征程为经济社会发展打造新引擎指明了方向。
（一）向广度、深度、速度、精度进军构成当代科技创新的时代特征
近四五百年以来，人类科技文明的发展伴随着工业革命、科学革命的兴起不断厚植科学基础。回溯过去六十年科学发展的历程，DNA双螺旋理论、大爆炸理论、计算机科学、量子力学、相对论、板块构造理论等里程碑式的发现在减少，而从宇观“两暗一黑”（暗物质、暗能量、黑洞）的理论发现挑战和改变我们的世界观，到宇宙起源之谜逐渐走向清晰，再到对微观世界谁赋予了世界以质量等本源问题的探讨，标志着科学从观测时代进入调控时代。
合成生物学的突破推动人类从自然选择走向自我选择，为探索生命起源和进化开辟崭新途径。以脑科学作为重要研究方向，包括我们已经深刻感受到的人工智能的重大突破，将迎来信息与智能科技新的发展里程碑，科学、技术和工程发展呈现了新现象、新逻辑和新规律。科技创新广度显著加大、深度显著加深、速度显著加快、精度显著加强，科学研究范式正在发生深刻变革。学科交叉融合不断发展，科学技术和经济社会发展加速渗透，新一轮科技革命和产业变革已步入蓬勃兴起的朝阳期，推动世界进入崭新的创新密集时代，其革命性和影响力已远超历次科技革命并以强劲动能驱动人类社会现代化巨轮破浪前行。
（二）深刻把握集大成的系统创新成为创新方法变革主导模式和趋势
较之人类历史上曾经发生的多次科技或产业革命，此轮变革浪潮的兴起和展现突出表现为两大变革力量的相互叠加，由某一领域的突破为主，向多领域群体性突破转变。总体来看，信息、生命、材料、制造、能源等科技领域齐头并进、纵深创新的势头空前迅猛，交叉融合创新成为新一轮科技革命和产业变革的动力基础和演化走向，其底层逻辑就在于多学科的大尺度交叉、跨学科跨领域的综合集成。从有机论、系统论的视角审视当代科学、技术和产业发展的内在规律，这是应对乃至引领这轮科技产业变革必须具备的一种基本创新方法。技术的群体性突破和系统性创新并进，使创新模式呈现网络化、平台化、生态化特征，“你中有我、我中有你”，快捷响应外部网络变化，在协同增效中实现“1+1>2”的效果。
（三）科技经济文明倒逼科学教育转型增效
农业时代，教育在经验积累的基础上开展；19世纪以来，工业化大规模生产推进教育以静态、线性、标准化的形式进行普惠发展；20世纪末，互联网的出现和全球化的实现，开启了人的发展必须面向新的文明形态的跨越式一步。当前，科技文明正在成为社会发展的决定性力量，随着科技从单点性的突破力量演变成叠加性的驱动力，在不同维度上延展人类能力，经济形态进入多点开花、多元化发展的新阶段，科技文明让经济发展远离经济危机的恶性循环，正在深刻影响着社会的每个角落和我们每个人。面向未来人才，应当给予他们什么样的理念？是单一学科的垂直深耕，还是一种更广阔的视角？显然，传统教育模式与新时代的不适应性在日益凸显。当下的科技经济现状已经不满足于顺从且遵守纪律的大规模生产劳动者，更多需要的是具有创造力、充满好奇心，并能自我引导的终身学习者，需要他们有能力提出新颖的想法并付诸实施。
二、智能社会开启科学教育的新空间
群体性突破和汇聚创新加速工业社会和信息社会的融合跃迁，成为智能社会形成演化的核心动力。人工智能是引领这一轮科技革命和产业变革的战略性技术，具有溢出带动性很强的“头雁”效应。在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术的驱动下，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征，正在对经济发展、社会进步、国际政治经济格局等方面产生重大而深远的影响。
（一）人工智能的加速发展，使创新和创造力培养成为教育的核心目标
从2023年开始，人工智能几近爆发式发展。2023年1月，微软与OpenAI签署协议加速ChatGPT开发部署。2月，谷歌聊天机器人Bard AI构筑全面开放的开源生态系统。3月，Meta生态系统AI能力提升。4月，牛津大学Real Fusion单个图像重建360°摄影模型。5月，Adobe Firefly的图像生成编辑工具彻底改变了数字设计行业。6月，可汗学院Khanmigo平台虚拟机器人整合为辅导员、课程设计者、助教。7月，谷歌在Docs和 Gmail中为用户提供写作帮助，Snapchat的AI平台My AI拥有了3.6亿用户。8月，谷歌Vertex AI平台整合多种机器学习工具，微软推出Azure AI。9月，谷歌AI Genesis计划彻底改变新闻报道方式。10月，谷歌搜索生成体验，为特定搜索查询生成摘要。11月，Xai推出Grok聊天机器人。12月，AI负责任创新联盟成立，欧盟推出AI法案。2023年世界人工智能领域发生的重大突破日新月异，甚至是“分新秒异”，科学教育对这场变革的适应性直接关系着能否推进新的国家竞争力的形成，强烈地促使我们的教育升级传统目标和路径，迎接新的挑战、形成新的模式。
（二）人的全面发展，未来可能不仅要在人类内部定义，更要在人类与人工智能之间定义
当前，AI已形成新的生产力，AI赋能的智能社会将是人类社会历程中一次全方位、系统性的变革，将彻底改变人类社会的生产生活和社交方式，重构个人、企业、政府、社会之间的互动联系，引发国际竞争格局和社会治理形态的重大变化，其规模、影响范围和复杂性前所未见，蕴含的机遇和挑战也前所未有。显然，与工业社会甚至信息社会相比，智能社会呈现出指数级速度演进特征，日益体现出协同、融合的鲜明特点。这个过程中，传道、授业、解惑的基本教育功能将在很不确定的背景下面临通用人工智能（general artificial intelligence，AGI）的全面重塑。在高附加值的经济创造活动中，如果人工智能达到超越人类的“奇点”时刻，一切游戏规则都会改变。比如，货币的本质是分配劳动力，如果通用人工智能实现普及，货币的价值和意义又将是什么？如果生物经济的快速发展实现了对人类生物特征的重塑，我们应该给予受教育者什么样的价值或信息？随着 AI等技术的发展，未来竞争不仅在人类内部，更在人类、人工智能、可能的“赛博人”等群体之间展开，大量重复性的体力工作与低脑力工作都可能被机器和AI所替代。这些本源性的问题，都会给教育带来新的挑战，并随着科技突破的边界，迎接不可回避的变革。
（三）人工智能重塑科学研究范式，再造科学教育过程
尽管传统教育理念一直随着科技发展的范式演化持续调整，从“做中学”“结构主义课程改革运动”“作为探究的科学”“人本主义思潮”，到“STS（科学、技术、社会）教育”“科学为大众（science for all）”“STEM（科学、技术、工程、数学）教育”“MINT（数学、信息科学、自然科学、技术）教育行动计划”等科学教育改革理念，不断推动人类学习理论发生深刻变化。智能社会的兴起，将催生人类学习理论与方式的彻底革命。这场变革的“桅杆”已然显现，起始于中心化的、中心控制式的变革，将使基于知识和知识逻辑化的工作被AI大量取代。AI正在模拟高维科学时空，以跨学科的知识穿透能力，通过对巨型复杂知识点的链接带来基础科学新突破，改变乃至重构科学研究范式。我们看到的“阿尔法折叠“（AlphaFold）对蛋白质三维结构的精准预测是革命性的。AI对未来科学教育的挑战必须持续关注，特别是在生成式人工智能这个浪潮中，AI已经能够模仿，甚至超越人的学习机制，能够通过建立各种算法将已有知识打散并进行再连接以实现知识增值。GPT读取再造了人的判断、情感能力，逐渐地扩展到审美等更高层次的表达。通用人工智能（AGI）加上教育，会使我们未来的受教育者越来越聪明还是相反方向？这可能也是一个大问题。当AI、AGI作为教育助理的时候，它是我们的学习伴侣，还是会和人的属性进行新的统一？人机边界日益模糊或者人机不分，对教育的本质、对教育的工具都会产生革命性影响。科学教育需要开拓新的发展空间，通过更加互动、沉浸式的学习体验，实现个性化和互动化的学习环境。技术与教学的深度融合还会促进跨学科学习，通过整合不同学科的知识和方法，促进人的全面发展和创新能力的培养，推动其能够在快速变化的世界中把握方法，并解决问题和迎接挑战。
三、作为一种公共产品的科学教育，正在为一个新兴的未来筑基
现代化的核心是人的现代化，支持人民跟上时代步伐始终是党中央关心的重大课题。在中国式现代化建设征程中，深度参与全球产业分工和合作，无疑需要新型劳动力供给能力的显著提升，这是关系国力兴衰、民族未来的根本性问题。科学教育是非常重要的公共产品，国家和社会都是构成教育体系的一部分，协力推动下一代成为适应新的人工智能发展的创新力和技能拥有者。
（一）科学教育应形成校内教育与校外教育的高度互补以及学科和跨学科科学教育之间的融合格局
如果这一代人缺乏离经叛道、敢于超越、创新发展的勇气，依然固守前人的经验，将很难看到时代引领者涌现的大好局面。我们要创造一种新的场景，提升人们跨学科沟通、跨领域对话的机会和能力，培养人以科学精神为灵魂、以科学思维为核心、以科学知识为基础，通过科学方法提升自主探究世界、创造知识、应用实践的能力，让今天的年轻人敢于面向未来、解决无法预见的复杂问题。要更加重视科学家精神、创新能力、批判性思维的培养培育，训练人正确地感受和定义真实世界的问题（产生批判性思维），为他们的解决方案产生创新的想法（创造性思维），并使用正确的方法和技术（科学和分析思维）。
（二）国家科普能力建设要肩负起塑造新时代创新者的任务，为学习型社会、学习型大国筑牢基础
科学教育要从根本上实现科技创新和科学普及的结合，充分估量跨界创新、“无边界”创新催生技术群体性突破的挑战，深刻把握科技、教育、人才贯通发展的时代规律，实现科普理念革命性变革，引领理论创新、传播最佳实践、催化跨界协作，推进产教融合、科教融汇，推动现代化的科学传播、教育体系构建，构筑起全民科学化、现代化的思想方法和思维方式，不断提升全体人民紧跟科技文明时代的能力。
（三）打造展教研一体化创新系统，构筑科学文化与科学教育的新地标
科技强国立基于先进文化和深厚的民族精神。百年之前的“李约瑟之问”、世纪之初的“钱学森之问”，都需要我们在科学文化上给予回答。中国科技馆将高举服务大众的科学旗帜，服务创新时代人的全面发展，理念革新，破壁跨界，贯通科学教育、人才培养、精神养成、文化涵养各个环节，把高品质服务产品送到公众中间，不断满足人民群众日益增长的科学文化需求，始终把事业发展的基点建立在推进大众的创新创造实践之上，助力支持、参与科技创新成为全民的自觉行动，以大众科学的蓬勃发展推动以科技创新为核心的全面创新。
好奇心是人的天性，从小树立“科技创新、强国有我”的志向，要形成一大批具备科学家潜质的青少年群体，勉励他们为实现我国高水平科技自立自强作贡献。《中小学科学教育》生逢其时，各界寄予很大期待，就像百年前《新青年》的创刊一样，又一次点燃了中国科学繁盛的烛火。今天，科学教育不仅要在“双减”中做好加法，更重要的是面向未来，帮助青少年当下勇当小科学家，未来争当大科学家，以蓬勃涌现的小小科学梦，厚植中国式现代化和民族复兴的科学基础。
引文格式
郭哲. 以人民的科学教育推动大众科学的蓬勃发展[J]. 中小学科学教育, 2024(4): 9-12.