2024年12月23日，河南省2024年义务教育师资薄弱环节改善暨中小学教师素质提升工程万名优秀中青年教师培育计划小学科学班进入第四天，通过刘明、李西峙两位专家的主题报告和实践指导，引导学员着力打造Z-STEM河南范式，积极探索AI+STEM教育路径。

Z-STEM教育的研究与实践

上午，北京国培京师教育科学研究院STEM教育研究中心专家、河南省STEM教育研究中心专家团成员、河南省科学教育名师刘明，为学员们作了《Z-STEM教育的研究与实践》的主题报告。

一、STEM教育与课程的初识

刘明老师指出，STEM课程是指有意识地将知识、技能、原则或价值观应用于多个学科，并通过一个明确的核心主题、问题、过程、现实经验或专业应用展示出来，进而设计而成的涵盖科学、技术、工程与数学领域的整体课程。而STEM教育的特点是：注重跨学科学习，以工程实践为主线，面向真实情境的项目或问题的学习，强调合作学习，倡导科学评价方式。

刘明老师介绍说，河南省STEM教育研究中心自2017年12月成立以来，开展全省中小学STEM教育调研指导活动，打造河南特色的Z-STEM教育实践新样态，召开河南省首届STEM教育大会，组建河南省STEM教育专家团队，发挥郑州师范学院的科研阵地作用，探索构建我省STEM教育协同创新机制，提升我省中小学科学教师STEM教育素养。在此基础上，还要深入实施全省中小学教师STEM教育素养提升工程，扎实推进“造创中原”河南省Z-STEM教育实验，认真筹划2025年第二届河南省STEM教育大会等。

二、Z-STEM造创教育的初识

什么是造创教育？刘明老师解读说，它以创造力培养为核心目标，以造“物”为实践行为和表现形式，将技术运用、工程设计和实际需求联系起来，促进学生问题解决能力的提升和创新创造能力的发展。其有两大属性：以培养创造力为核心目标，是技术与工程教育的一种新范式。那么，“创造”与“造创”的关系是什么？虽然二者表面看起来只是语序的改变，而实际上却有着本质的区别。“创造”是创新的过程和结果，范围较广；“造创”是制作和创新结合的过程，相对聚焦。

刘明老师认为，Z-STEM教育的着眼点在哪里？协同创新，构建STEM教育生态；立德树人，培养STEM素养；立足本土，建设教师和课程资源。Z-STEM课程的特点是：激发兴趣，保持乐观；基础学科知识的融通和迁移；动手能力与基本工程素养培养；问题解决与逻辑思维能力的初步培养；合作学习与初步的沟通能力；培养创造力；生活化场景的应用；基础信息素养的建立；系统思维的渗透；多样化和过程性的评价等。

三、Z-STEM工程实践

刘明老师指出，2022年版的义务教育科学课程标准相较于2017年版，在范围、内容、性质、理念、目标和内容上都有显著的更新和变化，特别是技术与工程领域中提到的两个核心概念：技术、工程与社会，工程设计与物化。而STEM视域下的工程实践，要充分挖掘科学课程中的工程元素，将工程教育嵌入科学教育、劳动教育等课程，并尝试围绕工程主题开展跨学科教学，让儿童在快乐学习的过程中培育最基本的工程意识。

“建筑之始，产生于实际需要，受制于自然物理，非着意创制形式，更无所谓派别……”从梁思成所著《中国建筑史》的前言为切入口，刘明老师提出了Z-STEM课程的实施原则及组织，并列举了建筑环境，农业和生物技术，计算、自动化、人工智能和机器人，材料转化与加工，运输与物流，能源与动力，信息与通信，卫生与医疗等Z-STEM课程系列案例。

四、指导家庭参与，促进Z-STEM教育质量提升

刘明老师指出，教育部等十七部门近期联合印发了《家校社协同育人“教联体”工作方案》，确保政府统筹、部门协作、学校主导、家庭尽责、社会参与的协同育人工作机制更加完善。而在Z-STEM教育指导家庭参与方面，要有效建立家庭参与策略，重视家庭参与产生的作用，建立家校合作模式，形成促进Z-STEM教育质量提升的合力。

刘明老师最后表示，期待学员们能坚持做到学习与实践相结合，研发本土化Z-STEM教育资源，参与Z-STEM教育相关的课题研究，成为Z-STEM教育体系建设的有力推动者。

郑州市上街区新建小学雷雨老师点评说，聆听了刘明老师的精彩报告，让我对STEM教育的起源、发展，以及在中国、中原地区的落地，有了更加清晰的认识。尤其是刘明老师深入浅出地对STEM教育与科学教育融合的实践研究，让我受益匪浅。他从课标解读、学科特征、孩子成长特点等角度，设计的一个个贴近生活的技术与工程项目，对于一线教师更具指导意义，可操作性极强。希望以后能听到更多来自一线专家教授的指导与分享。

AI赋能STEM工程启蒙教育

下午，在郑州师范学院崇仁楼二楼百人机房，深圳市帕拉卡科技有限公司创始人、董事长李西峙为学员们作了《AI赋能STEM工程启蒙教育》的实践指导。

李西峙：深圳市帕拉卡科技有限公司创始人、董事长，NPL计算机神经元语言创始人，3D引擎ParaEngine开发人，“十二五”国家重点图书出版规划项目《相似性和相似原理》作者之一，拥有软件著作权及PCT国际专利50多项，开创的Paracraft平台被应用于教育领域，辐射学生已超过200万人。

“人工智能时代，人类应该如何学习、探索、创造？”李西峙首先提出这个问题，让学员们进行思考。他从自身经历出发，分享了从7岁开始自学编程，从零到无穷大的经历，引导学员要如何正确分析教育-工具-人才三者之间的关系。

作为《相似性和相似原理》作者之一，李西峙认为，相似原理首先区分了自然事物与非自然事物，并阐述了精神世界的基本规律是相似之力。相似原理为教育学提供了新的理论框架：知识其实是对动画的控制力，思维是大量动画（记忆）的时间起点不断对齐的过程。基于“相似原理”的理论基础（人类学习与机器学习的本质），他提出：人脑=记忆+思维，计算机=3D动画+编程。为此，他以NPL语言为原点，20年来构建了一套工业级、自主开源的AI创作工具与开发者生态，并将（元宇宙）世界模型与大语言模型进行结合，研发出paracraft+keepwork的AI时代的个人创作工具。

在谈到“AI如何赋能STEM”这一问题时，李西峙介绍了AI校园网站——端侧教育大模型AI创作平台。它具有四大特点：可孪生、可计算、可沉浸、可生成，并且具有四大功能：显著提升教师教学及科研能力，构建校本特色的数字教材；显著提升学生自主学习及创作能力，构建学生个人成长与作品档案；显著提高学校数智化能力，构建中国教育大模型校园节点；显著提高师生身心健康水平，构建师生身心健康数据库。

STEM是科学、技术、工程、和数学四门学科英文首字母的缩写，但是STEM代表的不是它的字面意思，而是一种全新的教育理念、教学模式和评估方法。为此，李西峙提出了基于ARCS动机模型的STEM课程设计：“ARCS”是Attention（注意）、Relevance（关联）、Confidence（信心）和Satisfaction（满意）四个英文单词首字母的缩写。在AI大模型和教育数字化转型的大背景下，李西峙带领团队完善并重写定义了ARCS教学理论模型；公开了4个基于可计算文档的Agent工具，并取得了若干教学应用成果。

在整个下午的学习中，学员们不仅惊叹于一个个妙趣横生的案例，更欣喜的是还能够参与其中，亲身体验“AI+STEM”的奇妙之处。如何在帕拉卡场景中添加3D图片呢？来，欣赏“Jingqi的画展”案例中的Markdown到3D场景，在这个3D艺术展览的宇宙中，艺术不再是平面的画布，而是立体的世界，引领我们走进无限创意与想象的空间。还有“文生3D”的PBL案例，在帕拉卡智慧教育云平台，通过几个关键词或一段文字就能自动生成一部动画片，真是大开眼界、其乐无穷。

“通过这节课的学习，我深刻体会到‘AI+STEM’这个创新模式的巨大魅力。AI技术的引入，不仅让课程内容更加丰富多元，还极大地提升了教学的互动性和趣味性。孩子们在虚拟实验、智能机器人等项目的实践中，不仅锻炼了动手能力，更培养了创新思维和解决问题的能力。同时，通过观看李老师的演示以及我们自己的实际操作，深切地体验到了寓教于乐的教育模式。这次学习让我更加坚信，AI与STEM教育的结合，将为孩子们的未来开启无限可能。非常感谢李老师的讲解，使我受益匪浅。”洛阳市洛宁县第一实验小学高小琼老师点评道。