2024年12月23日，河南省2024年義務教育師資薄弱環節改善暨中小學教師素質提升工程萬名優秀中青年教師培育計劃小學科學班進入第四天，通過劉明、李西峙兩位專家的主題報告和實踐指導，引導學員著力打造Z-STEM河南范式，積極探索AI+STEM教育路徑。

Z-STEM教育的研究與實踐

　　上午，北京國培京師教育科學研究院STEM教育研究中心專家、河南省STEM教育研究中心專家團成員、河南省科學教育名師劉明，為學員們作了《Z-STEM教育的研究與實踐》的主題報告。

　　一、STEM教育與課程的初識

　　劉明老師指出，STEM課程是指有意識地將知識、技能、原則或價值觀應用于多個學科，并通過一個明確的核心主題、問題、過程、現實經驗或專業應用展示出來，進而設計而成的涵蓋科學、技術、工程與數學領域的整體課程。而STEM教育的特點是：注重跨學科學習，以工程實踐為主線，面向真實情境的項目或問題的學習，強調合作學習，倡導科學評價方式。

　　劉明老師介紹說，河南省STEM教育研究中心自2017年12月成立以來，開展全省中小學STEM教育調研指導活動，打造河南特色的Z-STEM教育實踐新樣態，召開河南省首屆STEM教育大會，組建河南省STEM教育專家團隊，發揮鄭州師范學院的科研陣地作用，探索構建我省STEM教育協同創新機制，提升我省中小學科學教師STEM教育素養。在此基礎上，還要深入實施全省中小學教師STEM教育素養提升工程，扎實推進“造創中原”河南省Z-STEM教育實驗，認真籌劃2025年第二屆河南省STEM教育大會等。

　　二、Z-STEM造創教育的初識

　　什么是造創教育？劉明老師解讀說，它以創造力培養為核心目標，以造“物”為實踐行為和表現形式，將技術運用、工程設計和實際需求聯系起來，促進學生問題解決能力的提升和創新創造能力的發展。其有兩大屬性：以培養創造力為核心目標，是技術與工程教育的一種新范式。那么，“創造”與“造創”的關系是什么？雖然二者表面看起來只是語序的改變，而實際上卻有著本質的區別。“創造”是創新的過程和結果，范圍較廣；“造創”是制作和創新結合的過程，相對聚焦。

　　劉明老師認為，Z-STEM教育的著眼點在哪里？協同創新，構建STEM教育生態；立德樹人，培養STEM素養；立足本土，建設教師和課程資源。Z-STEM課程的特點是：激發興趣，保持樂觀；基礎學科知識的融通和遷移；動手能力與基本工程素養培養；問題解決與邏輯思維能力的初步培養；合作學習與初步的溝通能力；培養創造力；生活化場景的應用；基礎信息素養的建立；系統思維的滲透；多樣化和過程性的評價等。

　　三、Z-STEM工程實踐

　　劉明老師指出，2022年版的義務教育科學課程標準相較于2017年版，在范圍、內容、性質、理念、目標和內容上都有顯著的更新和變化，特別是技術與工程領域中提到的兩個核心概念：技術、工程與社會，工程設計與物化。而STEM視域下的工程實踐，要充分挖掘科學課程中的工程元素，將工程教育嵌入科學教育、勞動教育等課程，并嘗試圍繞工程主題開展跨學科教學，讓兒童在快樂學習的過程中培育最基本的工程意識。

　　建筑之始，產生于實際需要，受制于自然物理，非著意創制形式，更無所謂派別……”從梁思成所著《中國建筑史》的前言為切入口，劉明老師提出了Z-STEM課程的實施原則及組織，并列舉了建筑環境，農業和生物技術，計算、自動化、人工智能和機器人，材料轉化與加工，運輸與物流，能源與動力，信息與通信，衛生與醫療等Z-STEM課程系列案例。

　　四、指導家庭參與，促進Z-STEM教育質量提升

　　劉明老師指出，教育部等十七部門近期聯合印發了《家校社協同育人“教聯體”工作方案》，確保政府統籌、部門協作、學校主導、家庭盡責、社會參與的協同育人工作機制更加完善。而在Z-STEM教育指導家庭參與方面，要有效建立家庭參與策略，重視家庭參與產生的作用，建立家校合作模式，形成促進Z-STEM教育質量提升的合力。

　　劉明老師最后表示，期待學員們能堅持做到學習與實踐相結合，研發本土化Z-STEM教育資源，參與Z-STEM教育相關的課題研究，成為Z-STEM教育體系建設的有力推動者。

　　鄭州市上街區新建小學雷雨老師點評說，聆聽了劉明老師的精彩報告，讓我對STEM教育的起源、發展，以及在中國、中原地區的落地，有了更加清晰的認識。尤其是劉明老師深入淺出地對STEM教育與科學教育融合的實踐研究，讓我受益匪淺。他從課標解讀、學科特征、孩子成長特點等角度，設計的一個個貼近生活的技術與工程項目，對于一線教師更具指導意義，可操作性極強。希望以后能聽到更多來自一線專家教授的指導與分享。

AI賦能STEM工程啟蒙教育

下午，在鄭州師范學院崇仁樓二樓百人機房，深圳市帕拉卡科技有限公司創始人、董事長李西峙為學員們作了《AI賦能STEM工程啟蒙教育》的實踐指導。

　　李西峙：深圳市帕拉卡科技有限公司創始人、董事長，NPL計算機神經元語言創始人，3D引擎ParaEngine開發人，“十二五”國家重點圖書出版規劃項目《相似性和相似原理》作者之一，擁有軟件著作權及PCT國際專利50多項，開創的Paracraft平臺被應用于教育領域，輻射學生已超過200萬人。

　　“人工智能時代，人類應該如何學習、探索、創造？”李西峙首先提出這個問題，讓學員們進行思考。他從自身經歷出發，分享了從7歲開始自學編程，從零到無窮大的經歷，引導學員要如何正確分析教育-工具-人才三者之間的關系。

　　作為《相似性和相似原理》作者之一，李西峙認為，相似原理首先區分了自然事物與非自然事物，并闡述了精神世界的基本規律是相似之力。相似原理為教育學提供了新的理論框架：知識其實是對動畫的控制力，思維是大量動畫（記憶）的時間起點不斷對齊的過程?；凇跋嗨圃怼钡睦碚摶A（人類學習與機器學習的本質），他提出：人腦=記憶+思維，計算機=3D動畫+編程。為此，他以NPL語言為原點，20年來構建了一套工業級、自主開源的AI創作工具與開發者生態，并將（元宇宙）世界模型與大語言模型進行結合，研發出paracraft+keepwork的AI時代的個人創作工具。

　　在談到“AI如何賦能STEM”這一問題時，李西峙介紹了AI校園網站——端側教育大模型AI創作平臺。它具有四大特點：可孿生、可計算、可沉浸、可生成，并且具有四大功能：顯著提升教師教學及科研能力，構建校本特色的數字教材；顯著提升學生自主學習及創作能力，構建學生個人成長與作品檔案；顯著提高學校數智化能力，構建中國教育大模型校園節點；顯著提高師生身心健康水平，構建師生身心健康數據庫。

　　STEM是科學、技術、工程、和數學四門學科英文首字母的縮寫，但是STEM代表的不是它的字面意思，而是一種全新的教育理念、教學模式和評估方法。為此，李西峙提出了基于ARCS動機模型的STEM課程設計：“ARCS”是Attention（注意）、Relevance（關聯）、Confidence（信心）和Satisfaction（滿意）四個英文單詞首字母的縮寫。在AI大模型和教育數字化轉型的大背景下，李西峙帶領團隊完善并重寫定義了ARCS教學理論模型；公開了4個基于可計算文檔的Agent工具，并取得了若干教學應用成果。

　　在整個下午的學習中，學員們不僅驚嘆于一個個妙趣橫生的案例，更欣喜的是還能夠參與其中，親身體驗“AI+STEM”的奇妙之處。如何在帕拉卡場景中添加3D圖片呢？來，欣賞“Jingqi的畫展”案例中的Markdown到3D場景，在這個3D藝術展覽的宇宙中，藝術不再是平面的畫布，而是立體的世界，引領我們走進無限創意與想象的空間。還有“文生3D”的PBL案例，在帕拉卡智慧教育云平臺，通過幾個關鍵詞或一段文字就能自動生成一部動畫片，真是大開眼界、其樂無窮。

　　“通過這節課的學習，我深刻體會到‘AI+STEM’這個創新模式的巨大魅力。AI技術的引入，不僅讓課程內容更加豐富多元，還極大地提升了教學的互動性和趣味性。孩子們在虛擬實驗、智能機器人等項目的實踐中，不僅鍛煉了動手能力，更培養了創新思維和解決問題的能力。同時，通過觀看李老師的演示以及我們自己的實際操作，深切地體驗到了寓教于樂的教育模式。這次學習讓我更加堅信，AI與STEM教育的結合，將為孩子們的未來開啟無限可能。非常感謝李老師的講解，使我受益匪淺。”洛陽市洛寧縣第一實驗小學高小瓊老師點評道。