AIGC賦能科學(xué)閱讀

科學(xué)閱讀是通過閱讀科學(xué)文本來促進(jìn)少年兒童科學(xué)學(xué)習(xí)的重要教學(xué)活動，涵蓋教科書、科學(xué)普及讀物、科學(xué)文章、科學(xué)童話、科學(xué)故事等多種形式。的馬明輝將其界定為一種探知意義的活動，是從科學(xué)的多種表征形式（如語言、符號、數(shù)學(xué)運算、圖表等可視化資源）中建構(gòu)意義的嘗試。[1近年來，科學(xué)閱讀作為培育科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵路徑，在教育領(lǐng)域備受關(guān)注，不僅助力知識獲取，更在激發(fā)科學(xué)興趣、錘煉邏輯思維、鍛造探究能力等方面發(fā)揮著重要作用。

科學(xué)閱讀教育的困局與破局

在針對3一15歲少年兒童的教育中，科學(xué)閱讀通過適齡化、趣味化的內(nèi)容設(shè)計，幫助孩子們在豐富的閱讀體驗中逐步掌握科學(xué)知識和方法。然而，若缺乏合格的科學(xué)閱讀材料以及專項能力評估工具，將難以精準(zhǔn)衡量學(xué)生科學(xué)閱讀水平并適應(yīng)動態(tài)發(fā)展的科學(xué)圖景。

科學(xué)閱讀教育的雙重困境。在知識爆炸的數(shù)字化時代，科學(xué)閱讀教育正陷入困境。一方面，全球STEM教育浪潮推動科學(xué)素養(yǎng)需求激增；另一方面，傳統(tǒng)教育供給體系卻顯露疲態(tài)。學(xué)生接觸的科學(xué)讀物有限，除教材外缺乏多樣化的科學(xué)閱讀材料，而傳統(tǒng)教材更新周期長，無法匹配科學(xué)知識指數(shù)級增長的需求。另有研究顯示，美國STC教材在單元設(shè)計上注重“科學(xué)一技術(shù)一社會”的聯(lián)系，而中國教材類似內(nèi)容僅占單元總數(shù)的15%-20% 。這表明，我國小學(xué)科學(xué)教材在知識點更新和跨學(xué)科整合方面存在一定不足。

此外，評價體系的系統(tǒng)性缺位也是一個重要問題。相較于一般文本，科學(xué)閱讀材料在結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)度與證據(jù)支撐度上標(biāo)準(zhǔn)更高，其真實性、科學(xué)性與邏輯性亦更為突出，從而對材料的設(shè)計與開發(fā)提出了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。[2]現(xiàn)有閱讀能力評估工具多聚焦文學(xué)類文本，科學(xué)文本的術(shù)語密度顯著高于文學(xué)類，并且科學(xué)文本往往具備特有的邏輯結(jié)構(gòu)、術(shù)語網(wǎng)絡(luò)。

AIGC技術(shù)的破局機遇。如何結(jié)合兒童的年齡特征與認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，構(gòu)建科學(xué)閱讀水平的分級標(biāo)準(zhǔn)，并通過現(xiàn)代技術(shù)手段支持科學(xué)閱讀平臺的建設(shè)，已成為當(dāng)前教育研究的重要議題之一。人工智能（AI）技術(shù)的興起為科學(xué)閱讀的標(biāo)準(zhǔn)化和平臺化提供了全新可能。GPT-4等大語言模型展現(xiàn)出的文本生成能力令人驚嘆一一在嚴(yán)格的質(zhì)量控制機制下，單日可產(chǎn)出大量的優(yōu)質(zhì)科學(xué)內(nèi)容，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)編輯或作者團(tuán)隊的工作量。更值得關(guān)注的是，深度學(xué)習(xí)算法的進(jìn)化，使得“千人千面”的個性化閱讀成為可能。

科學(xué)詞匯分類體系的構(gòu)建策略

科學(xué)詞匯語料庫的構(gòu)建對提升科學(xué)教育質(zhì)量具有重要意義。通過科學(xué)的分類標(biāo)準(zhǔn)和多層次、多維度的分類體系，構(gòu)建高質(zhì)量的科學(xué)詞匯語料庫，為科學(xué)教育提供有力支持。

科學(xué)詞匯分類體系搭建。構(gòu)建涵蓋多層次、多維度的科學(xué)詞匯分類體系，必須綜合考慮學(xué)科分類、詞頻分析以及語域分布。科學(xué)詞匯語料庫若能與現(xiàn)行教學(xué)大綱、教材深度融合，通過詞匯分級、教學(xué)設(shè)計、資源支撐，將有力輔助教師設(shè)計實施科學(xué)閱讀課程。依據(jù)教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生學(xué)習(xí)階段，對語料庫詞匯進(jìn)行分級處理；供應(yīng)詞匯表與教學(xué)活動建議，幫助教師雕琢科學(xué)閱讀課程；為教師提供豐富的教學(xué)資源，諸如詞匯卡片、閱讀素材、評估工具等。數(shù)據(jù)來源方面，學(xué)術(shù)期刊論文保障數(shù)據(jù)權(quán)威性，教材科普讀物提供多元詞匯渠道保障語料庫實用性，在線學(xué)術(shù)資源則借助開放獲取機制，充實語料庫內(nèi)容。

科學(xué)詞匯語料庫質(zhì)量評估。科學(xué)詞匯語料庫的質(zhì)量與有效性，經(jīng)由覆蓋率、準(zhǔn)確性、多樣性三個維度進(jìn)行評估。覆蓋率關(guān)乎語料庫是否囊括目標(biāo)學(xué)科與學(xué)習(xí)階段的核心詞匯；準(zhǔn)確性確保語料庫詞匯定義與分類精準(zhǔn)無誤；多樣性則考慮語料庫是否收納多樣詞匯來源，彰顯其代表性和實用性。

科學(xué)詞匯在閱讀材料中的應(yīng)用探索。北京師范大學(xué)出版社《小學(xué)科學(xué)閱讀》項目對此展開有益探索，深入研討如何將科學(xué)詞匯高效融入閱讀材料。合理選詞與科學(xué)分布，可使閱讀材料契合學(xué)生認(rèn)知水準(zhǔn)，同步提升學(xué)生科學(xué)詞匯儲備與閱讀理解能力。例如，書中“葉片的秘密”單元，將“葉脈、海綿組織、保衛(wèi)細(xì)胞、光合作用”等科學(xué)詞匯在文中突出，每單元后專設(shè)“科學(xué)詞匯”板塊釋義，依學(xué)生水平結(jié)合故事解讀。《小學(xué)科學(xué)閱讀》叢書后續(xù)將持續(xù)發(fā)力此方面研究，致力于為科學(xué)分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)制定與平臺建設(shè)提供詞匯支撐。

AIGC助力語料庫建設(shè)。AIGC憑借自然語言處理技術(shù)，針對科學(xué)閱讀材料開展文本預(yù)處理，涵蓋分詞、詞性標(biāo)注、句法分析等，助力提取科學(xué)閱讀詞匯特征。例如，分詞技術(shù)把科學(xué)詞匯從文本抽離，詞性標(biāo)注區(qū)分名詞、動詞等詞性，剖析詞匯在句中語法結(jié)構(gòu)與語義關(guān)聯(lián)。利用機器學(xué)習(xí)算法，AIGC依循詞匯學(xué)科領(lǐng)域、詞性、使用頻率等特征分類，協(xié)助厘定科學(xué)詞匯定義與分類標(biāo)準(zhǔn)。在模型評估上，對比測試數(shù)據(jù)與預(yù)測結(jié)果，提高模型準(zhǔn)確性與一致性，像聚類分析技術(shù)可把相似科學(xué)詞匯歸組，便于教師與學(xué)生洞悉詞匯關(guān)聯(lián)。

科學(xué)分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

構(gòu)建科學(xué)分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)體系，面臨不同年齡段兒童科學(xué)認(rèn)知、興趣培育、讀物挑選以及閱讀方法等諸多難題，科學(xué)詞匯只是其中關(guān)鍵一環(huán)。人工智能背景下科學(xué)閱讀與分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，挑戰(zhàn)與機遇并存。

科學(xué)閱讀分級的特殊性。在中國，分級閱讀的實踐起步稍晚，但近年來得到了快速發(fā)展，中國書刊發(fā)行業(yè)協(xié)會推出的《3一8歲兒童分級閱讀指導(dǎo)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)提出，分級閱讀應(yīng)遵循兒童身心發(fā)展規(guī)律，通過閱讀材料與閱讀能力的動態(tài)匹配，實現(xiàn)“因材施教”。[3]

科學(xué)文本作為兒童閱讀的重要載體，其語法復(fù)雜性和專業(yè)詞匯的豐富性既構(gòu)成了閱讀的挑戰(zhàn)，也為兒童語言能力的提升提供了資源。科學(xué)分級閱讀需要持續(xù)關(guān)注兒童的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，特別是在文本難度與讀者能力之間找到最佳匹配點，未來研究可通過多學(xué)科的協(xié)同交叉研究，借助技術(shù)手段和科學(xué)工具，構(gòu)建一個更加科學(xué)化、系統(tǒng)化的閱讀教育體系，為不同年齡和認(rèn)知發(fā)展階段的學(xué)生提供精準(zhǔn)、高效的閱讀支持。

AIGC與分級閱讀相結(jié)合。人工智能技術(shù)植入科學(xué)閱讀平臺，為分級閱讀帶來顛覆性變革。傳統(tǒng)分級閱讀依賴教育者經(jīng)驗與人工標(biāo)注，面對海量閱讀素材時效率低下且主觀性強。自然語言處理（NLP）與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的進(jìn)步，使得AI能迅速處理分析大規(guī)模語料庫，依據(jù)文本復(fù)雜度與學(xué)生閱讀水準(zhǔn)精準(zhǔn)匹配，剔除人工判斷偏差。借此，教育者更能精準(zhǔn)把握學(xué)生閱讀能力，推薦契合其發(fā)展的閱讀素材，提供個性化、遞進(jìn)式學(xué)習(xí)體驗。

科學(xué)分級閱讀體系構(gòu)想。通過科學(xué)的分級模型和多層次、多維度的分類體系，結(jié)合權(quán)威的數(shù)據(jù)來源和有效的評估方法，可以構(gòu)建一個高質(zhì)量的科學(xué)閱讀標(biāo)準(zhǔn)，為科學(xué)教育提供有力支持。筆者針對7一14歲少年兒童科學(xué)讀物的分級特征展開初步探討（見表1）。

AIGC驅(qū)動的智能閱讀平臺架構(gòu)

AIGC技術(shù)賦能的科學(xué)閱讀平臺建設(shè)，涵蓋個性化閱讀測評與訓(xùn)練、科普資源整合、智能問答與文獻(xiàn)閱讀輔助、專題問答與文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)化、科學(xué)寫作輔助等多功能模塊。這些模塊生成推薦適應(yīng)性學(xué)習(xí)內(nèi)容，為學(xué)生全方位護(hù)航。

科普資源聚合。AIGC可利用強大的搜索功能，整合優(yōu)質(zhì)中外文分級閱讀資源，囊括科普雜志、科學(xué)家故事等，全方位升級閱讀體驗。例如，將優(yōu)質(zhì)的國外科普資源與本土特色科普內(nèi)容有機結(jié)合，通過智能推薦系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生的閱讀偏好和學(xué)習(xí)進(jìn)度，精準(zhǔn)推送適合的科普文章、故事等，拓寬學(xué)生科學(xué)視野，激發(fā)閱讀興趣。

閱讀體驗提升。A驅(qū)動的數(shù)字化閱讀平臺在提升兒童的閱讀體驗和能力方面發(fā)揮了重要作用，不僅提高了閱讀平臺的智能化水平，還通過語音合成、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)創(chuàng)造了更為生動的閱讀環(huán)境。以科大訊飛的AI虛擬人形象為例，科大訊飛AI虛擬人采用高度逼真的3D建模技術(shù)，塑造出栩栩如生的虛擬人形象，比如回答各種奇思妙問的愛因斯坦，為用戶提供了一種全新的交互體驗。此外，AI還可以通過分析用戶的閱讀習(xí)慣，提供個性化的學(xué)習(xí)路徑和智能反饋，從而提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)生的自我效能感。

表1科學(xué)閱讀分級特征與指導(dǎo)目標(biāo)（7—14歲）

泛學(xué)習(xí)環(huán)境下的角色蛻變。在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中，AI技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步凸顯了科學(xué)閱讀的情境性、互動性和個性化特點。泛在學(xué)習(xí)環(huán)境通過無縫整合學(xué)校、家庭和社區(qū)，創(chuàng)造了一個支持隨時隨地學(xué)習(xí)的生態(tài)系統(tǒng)。AI在這樣的環(huán)境中，通過數(shù)據(jù)分析和智能推薦，為學(xué)習(xí)者提供即時的閱讀指導(dǎo)和反饋，滿足其個性化需求。然而，這種環(huán)境也帶來了挑戰(zhàn)，如閱讀動機低下和閱讀效果差等問題。因此，如何在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中有效利用AI技術(shù)激發(fā)學(xué)生的閱讀興趣，提升閱讀質(zhì)量，成為科學(xué)閱讀研究中的重要課題。

閱讀材料生成革新。AIGC技術(shù)推動閱讀材料數(shù)字化轉(zhuǎn)型與跨平臺整合。AI智能策劃、撰稿，出版行業(yè)數(shù)字化閱讀材料生產(chǎn)分發(fā)效率飆升，交互性和趣味性大增。一方面，提高閱讀材料的可達(dá)及可用性，助力學(xué)生循序漸進(jìn)提升閱讀能力；另一方面，借力AR、VR技術(shù)豐富閱讀體驗，促進(jìn)觀察與思維能力發(fā)展。同時，平臺為學(xué)生提供個性化科學(xué)閱讀測評與定制訓(xùn)練計劃，遵循“采集一分析一推薦”邏輯，利用算法精準(zhǔn)識別學(xué)習(xí)需求與難點，動態(tài)生成閱讀材料，適配不同學(xué)生學(xué)習(xí)節(jié)奏。此外，在科學(xué)寫作方面，AIGC能夠降低寫作難度，激發(fā)創(chuàng)意靈感，從而提高學(xué)生的科學(xué)寫作能力。

三維評估模型。基于OECD《PISA2025科學(xué)素養(yǎng)評估框架》提出的科學(xué)素養(yǎng)三維度[4，以“能力一認(rèn)知一身份”三維分級模型為藍(lán)本構(gòu)建科學(xué)閱讀分級體系，全面適配不同年齡段學(xué)生需求，保障科學(xué)閱讀內(nèi)容適配性與教育性。從科學(xué)能力、科學(xué)知識、科學(xué)身份三維度綜合考慮，為學(xué)生打造個性化閱讀體驗，提升科學(xué)素養(yǎng)。不過，AI技術(shù)在科學(xué)閱讀應(yīng)用中，也面臨數(shù)據(jù)隱私安全、適配性和有效性等諸多挑戰(zhàn)。

結(jié)語

在教育領(lǐng)域，人工智能技術(shù)與科學(xué)閱讀平臺的融合帶來了創(chuàng)新與變革。AIGC憑借其智能化、個性化和互動性優(yōu)勢，為學(xué)生提供了豐富學(xué)習(xí)體驗，高效提升閱讀能力。但為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需在隱私保護(hù)、跨學(xué)科整合等方面深入研究。未來，隨著技術(shù)進(jìn)步與教育理念更新，科學(xué)閱讀平臺將在人工智能驅(qū)動下，向個性化、互動化、智能化方向發(fā)展，為教育改革和學(xué)生全面發(fā)展提供有力支持。

作者系北京師范大學(xué)出版集團(tuán)策劃編輯，中國書刊發(fā)行業(yè)協(xié)會少年兒童分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)研制與應(yīng)用實驗室項目組成員

參考文獻(xiàn)

[1]馬明輝.我國科學(xué)閱讀類圖書出版的前瞻性分析[J].出版廣角，2015，（06）.

[2]趙姣.我國教科版小學(xué)科學(xué)教材與美國STC教材的比較研究[D].沈陽師范大學(xué)，2012.

[3]張建國，胡苗.《3一8歲兒童分級閱讀指導(dǎo)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)解讀[].新閱讀，2024，（02）：7-9.

[4]唐科莉.評估全球科學(xué)教育的整體成效——OECD《PISA2025科學(xué)素養(yǎng)測評框架（草案）》解讀[J].上海教育，2023，（24）：8-14.