文章分享 | 科学方法课程中,他们这样拆解生成式AI的 “魔法”
时间: 2026-08-06 发布者: stem 文章来源: STEM教育研究中心 审核人: 浏览次数: 10

一场关于技术与教学关系的深度追问

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当60%的美国教师已在课堂中使用生成式AI(GenAI),从备课到出题无所不包,一个关键问题浮出水面:教师教育该如何培养职前教师面对这项技术的判断力,而不仅仅是操作技能?

一项发表在《Journal of Science Education and Technology》上的最新研究,通过在 elementary science methods course 中实施一系列批判性探究活动,揭示了职前教师对GenAI态度的复杂演变。研究发现,大多数学生最终走向了“有限使用”的审慎立场,而非简单的接受或拒绝。



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研究背景

GenAI正在迅速进入教育领域。2025年Gallup调查显示,60%的美国教师已在2024-2025学年使用GenAI,主要用于制定教案、评估和教学材料。美国第二大教师工会甚至与多家GenAI公司合作,为教师提供培训。

然而,学术界对这股热潮持有不同声音。一方强调发展教师的“AI素养”和“AI-TPACK”(整合人工智能技术的学科教学知识框架)能力,认为技术的裨益将随着教师能力的提升而自然实现;另一方则提出批判性质疑——从算法偏见、数据隐私到教师自主性的侵蚀,问题清单不断拉长。

在这场争论中,两位研究者Jacob Pleasants和Madison Morris引入了一个关键概念——“技术怀疑主义”(technoskepticism)。这一概念将技术视为社会技术系统,鼓励教育者审慎思考技术如何影响人的思维、行动和互动方式,而非将其简单视为中立的“工具”。

值得注意的是,尽管呼吁将GenAI纳入科学教师教育的声浪渐起,相关实证研究却极为匮乏。这正是本研究的切入点:在一门面向小学教育、幼儿教育和特殊教育专业学生的科学方法课程中,研究者设计了一系列探究活动,观察职前教师的思维如何演变。




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研究设计

研究在美国西南部一所大型研究型大学进行,41名职前教师参与了这项混合方法研究。课程的核心是通过科学与工程实践,帮助未来教师建立探究式科学教学的理念。

在课程的不同阶段,学生被引导使用MagicSchool——一个专门为教师设计的GenAI平台,提供从5E教案生成到NGSS评估的多种“魔法工具”。研究者并未表明支持或反对立场,而是强调培养学生的专业判断力,使其成为教学资源的批判性消费者和管理者。


最关键的一堂课发生在第14周。在学生们熟悉了MagicSchool的教案功能后,研究者引导他们进行更广泛的探索和深度追问:

1. 质疑“节省劳动力”的叙事:类比20世纪中期家用电器的广告,讨论技术效率承诺背后的悖论;

2. 追问关系性影响:使用AI编写课堂通讯、学生反馈、IEP或推荐信,会如何影响师生关系、家校关系?

3. 审视专业意义:如果大多数教师都常规使用GenAI,这对教学专业的价值意味着什么?



课堂之后,学生完成了个体反思,阐述对MagicSchool的评价以及未来使用计划。




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研究发现

数据显示了有趣的变化轨迹。在课程开始时,75%的学生表达了使用GenAI的兴趣。然而,这种兴趣在课程结束后变得更具约束性和反思性——60%的学生表示课程让他们“更可能”使用GenAI,但同时也设定了明确边界。


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研究者通过收敛分析识别出四种思维模式:

1. 采纳者(6人):对GenAI持热情态度,认为其用途广泛且问题不大;

2. 更倾向于有限使用(20人):课程让他们更可能使用GenAI,但仅限于头脑风暴等狭窄用途,同时明确拒绝其他应用;

3. 持续有限使用(10人):课程前后兴趣无变化,始终主张有限使用;

4. 怀疑者(5人) :不打算使用GenAI,或仅在万不得已时使用。



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近四分之三的学生最终走向了“有限使用”——这一立场与研究者倡导的“技术怀疑主义”方向一致,但也呈现出未曾预期的特点。

学生最常提及的用途是“生成想法” (在最终调查中占77.5%),而非完整生成教案或材料。一位学生写道:“我可以想象自己用它来为课程集思广益……但我绝不会用它来完整创建课程。”这反映了职前教师作为新手,在科学内容知识上可能存在的信心不足,也因此更倾向于将AI定位为“灵感来源”。

在提及的弊端方面,两类担忧出现了显著变化:“专业损害” ——AI会削弱教师的专业技能和职业地位(从课前43.6%升至课后68.4%,期末降至27.5%);“生成内容通用性”——AI缺乏对具体班级和学生的情境理解(从30.8%升至55.3%,期末回落到42.5%)。


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研究者注意到,在课堂即时讨论中,学生曾被引导思考更广泛的社会影响——如关系侵蚀、专业价值削弱等。然而到课程结束时,他们的担忧更多转向了技术的具体性能局限(准确性和情境适配),而非宏观社会影响。这与Dilek等人的研究结论相似:教师更关心即时的课堂实际问题,而非远距离的社会后果。




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研究结论

研究回答了核心问题:科学方法课程中的探究活动如何影响职前教师对GenAI的思考?

答案是大多数学生并未成为热情的采纳者,也非完全的拒绝者,而是走向了有限、审慎的使用立场。他们会问:这项技术对什么任务有用?在什么情况下我会拒绝使用它?——这正是技术怀疑主义所追求的审慎决策能力。

但研究也揭示了一个值得警惕的倾向:宏观层面的担忧(如教学专业价值、师生关系)在课程结束后并未成为学生最关注的焦点,他们更多转向了“技术是否能准确运作”这样的实用问题。




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实践启示

这项研究将技术批判有机融入科学教师培养,给师范教育提供了清晰的实践启示:

其一,嵌入课程,轻量落地。 利用科学方法课1—2个课时,引导师范生亲手操作AI平台、审视生成内容的局限,而非仅教授操作技巧。这种设计不挤占学科教学核心内容,却能有效唤醒技术反思意识。

其二,培养判断力,而非熟练工。 培训重心应从“提示词工程”转向专业判断力的锤炼。让AI充当素材搜集与框架填充的初级助手,而将学情分析、探究引导等核心环节留给教师自己,守住“以学定教”的专业底线。

其三,警惕效率侵蚀教育温度。若将学生评语、成长寄语等关乎情感联结的任务完全交由算法代劳,省下时间的代价是师生关系的空心化。教师应始终把人际互动环节握在手中。



结语

GenAI正在深刻改变教师的工作方式。面对这场变革,教育者需要的不只是“如何用”的操作手册,更是“为何用、何时用、何时不用”的判断框架。这项研究表明,在科学方法课程中有意识地引入对GenAI的批判性探究,可以帮助未来教师走向更具反思性的技术实践。当未来的科学课堂中,教师能审慎地判断何时借助AI、何时依赖自己的专业判断——或许正是这门课程播下的思考种子开始生长的时刻。