數(shù)智時代應(yīng)該培養(yǎng)具有怎樣能力的學(xué)生？清華大學(xué)教授彭凱平認(rèn)為，人類有與生俱來的、人工智能所無法替代的三種競爭優(yōu)勢：創(chuàng)造力、審美力和同理心。它們呈三維螺旋狀交織重構(gòu)學(xué)生的“知情意行”，并在本質(zhì)上指向?qū)W生的“求知欲、好奇心和想象力”。這些能力的培育，需要依托教材教法的深度改革。如何讓教材“活”起來、教法“動”起來？筆者認(rèn)為，關(guān)鍵在于活化“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯。

　　1 什么是“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯

　　教材是教育教學(xué)的主要依據(jù)，是立德樹人的重要載體。新課程背景下的教材教法應(yīng)活化“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯。這一邏輯原指科學(xué)家從觀察現(xiàn)象到構(gòu)建理論、驗證規(guī)律的系統(tǒng)性思維框架和方法論體系。它強調(diào)通過理性思維與實證檢驗的結(jié)合揭示自然規(guī)律，其核心在于如何從已知走向未知，并通過持續(xù)生成的路徑實現(xiàn)科學(xué)知識的迭代與創(chuàng)新。而教材教法通過活化“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯，意味著教師通過創(chuàng)造性改編教材內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法，將靜態(tài)知識轉(zhuǎn)化為動態(tài)探究過程，讓學(xué)生在動態(tài)體驗中建構(gòu)知識、發(fā)展思維，激發(fā)學(xué)生潛能，實現(xiàn)從“0”到“1”到“∞”（無窮）。

　　2 如何活化“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯

　　加法：以“情境活化”點燃探究熱情

　　科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往始于對日常現(xiàn)象的敏銳洞察，情境活化的本質(zhì)是讓教材教法回歸生活本源。中國科學(xué)院院士周忠和指出：“好奇心源于對生活現(xiàn)象的追問，情境活化是培育科學(xué)思維的基石。”浙江省杭州市金都天長小學(xué)的一年級科學(xué)課《氣味告訴我們》，教師讓學(xué)生盲測不同水果的氣味并記錄感官數(shù)據(jù)，由此引出“嗅覺與記憶關(guān)聯(lián)”的探究課題。情境活化不僅能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更能訓(xùn)練學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考”。然而，情境活化絕非簡單的情景堆砌，而是通過科學(xué)設(shè)計的“生活—教材—實踐”閉環(huán)，讓學(xué)生在真實情境中經(jīng)歷“觀察→假設(shè)→驗證”的完整思維歷程，這正是科學(xué)發(fā)現(xiàn)邏輯在教育中的生動再現(xiàn)。

　　減法：以“思維活化”構(gòu)建認(rèn)知框架

　　《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》提出“強化思維品質(zhì)培養(yǎng)”。思維活化的核心在于將隱性的認(rèn)知過程顯性化，通過可視化工具與結(jié)構(gòu)化模型，訓(xùn)練高階思維能力，幫助學(xué)生歸納和建構(gòu)一個能夠整合所有已知發(fā)現(xiàn)的框架模型。而其中最核心的要素就是數(shù)學(xué)模型。古老的畢達哥拉斯學(xué)派有“萬物皆數(shù)”的理念，提出任何事物之間的任何關(guān)系，最終都可以抽象為“數(shù)量關(guān)系”（或空間關(guān)系）。當(dāng)然，框架模型必須能對一切已知的現(xiàn)象進行成功解釋，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)框架模型反過來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)新事物、解決新問題。思維活化不是簡單的“畫圖游戲”，而是通過結(jié)構(gòu)化工具與學(xué)科邏輯的深度耦合，讓學(xué)生經(jīng)歷“具象→抽象→遷移”的完整認(rèn)知躍遷。唯有如此，教材教法才能真正成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)邏輯的載體，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)筑基。

　　乘法：以“問題活化”激發(fā)創(chuàng)新潛能

　　為什么學(xué)生記住了公式卻不會解決問題？解決了問題卻不會創(chuàng)新創(chuàng)造？新課程方案強調(diào)“加強知識間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，促進知識結(jié)構(gòu)化”，知識得以結(jié)構(gòu)化的內(nèi)在線索是問題鏈，由一系列縱橫交錯、由淺入深的問題編織出復(fù)雜的、動態(tài)的、開放的、探索性的學(xué)習(xí)過程。華東師范大學(xué)終身教授祝智庭的“五何”提問法值得借鑒：第一，由何（where/who/when）：問題是從哪里來？描述一個情境。第二，是何（what）：是什么？陳述事實性知識。第三，為何（why）：為什么？了解事物之間的關(guān)系，并作出解釋和推理。第四，如何（how）：怎樣？事物發(fā)展的規(guī)律。第五，若何（if）：如果情境中的一個因素（人物、時間、地點、工具和規(guī)則）發(fā)生變化，結(jié)果會怎么樣？比如，在物理“浮力”教學(xué)中，可依次設(shè)問：“船為何能浮在水面？（為何）→浮力大小與哪些因素相關(guān)？（如何）→若液體換成鹽水會怎樣？（若何）”。層層遞進的問題鏈，能激發(fā)學(xué)生從“被動應(yīng)答”轉(zhuǎn)向“主動發(fā)現(xiàn)”。正如蘇霍姆林斯基所說，“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者，而在兒童的精神世界中，這種需要特別強烈。”

　　除法：以“素養(yǎng)活化”超越技術(shù)依賴

　　當(dāng)前教育技術(shù)存在“重數(shù)據(jù)輕直覺”的傾向。當(dāng)使用者向AI提問“strawberry里有幾個r”時，系統(tǒng)經(jīng)過復(fù)雜運算得出有“3個r”，而人類卻能瞬間作出反應(yīng)。這一案例，暴露了當(dāng)前教育技術(shù)應(yīng)用的深層危機——過度依賴海量數(shù)據(jù)分析與模式匹配，將簡單問題復(fù)雜化，本質(zhì)是創(chuàng)新素養(yǎng)的空心化。科學(xué)史中曾有相關(guān)經(jīng)典案例：門捷列夫在夢境中“看見”元素周期表排列，凱庫勒通過火爐旁打盹頓悟苯環(huán)結(jié)構(gòu)。這些突破性發(fā)現(xiàn)均非算法推導(dǎo)的產(chǎn)物，而是科學(xué)家長期積累與直覺思維碰撞的結(jié)晶。靈感、直覺、頓悟作為科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的非邏輯因素，往往在創(chuàng)新中起到關(guān)鍵作用。教學(xué)中，教師需平衡技術(shù)應(yīng)用與素養(yǎng)內(nèi)化，通過項目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科實踐等活動，為學(xué)生留出“沉思與頓悟”的空間，培育超越算法的核心競爭力。

　　“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯是理性與實證的共舞：它既需要嚴(yán)密邏輯推理，又依賴實驗數(shù)據(jù)支撐；既追求客觀性，又承認(rèn)主觀性；既是積累性的，又是革命性的。教材教法活化“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的邏輯，本質(zhì)是將課堂轉(zhuǎn)化為微型“科研現(xiàn)場”。教師需以情境為入口、思維為主線、問題為驅(qū)動、素養(yǎng)為目標(biāo)，進一步提升課堂質(zhì)效，方能培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)新能力。只有如科大訊飛研發(fā)團隊提出的“解放生產(chǎn)力，釋放想象力，培養(yǎng)站在人工智能肩膀上的新人類”的理念，教育才能真正實現(xiàn)從教師“授人以漁”到學(xué)生“授己以漁”的躍遷，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)注入持久動力。

　　（作者單位：教育部課程教材研究所）