The integration of artificial intelligence (AI) into science education is transforming the design and function of learning materials, offering new affordances for personalization, authenticity, and accessibility. This chapter examines how AI technologies are transforming science learning materials across six interrelated domains: 1) integrating AI into scientific practice, 2) enabling adaptive and personalized instruction, 3) facilitating interactive simulations, 4) generating multimodal content, 5) enhancing accessibility for diverse learners, and 6) promoting co-creation through AI-supported content development. These advancements enable learning materials to more accurately reflect contemporary scientific practice, catering to the diverse needs of students. For instance, AI support can enable students to engage in dynamic simulations, interact with real-time data, and explore science concepts through multimodal representations. Educators are increasingly collaborating with generative AI tools to develop timely and culturally responsive instructional resources. However, these innovations also raise critical ethical and pedagogical concerns, including issues of algorithmic bias, data privacy, transparency, and the need for human oversight. To ensure equitable and meaningful science learning, we emphasize the importance of designing AI-supported materials with careful attention to scientific integrity, inclusivity, and student agency. This chapter advocates for a responsible, ethical, and reflective approach to leveraging AI in science education, framing it as a catalyst for innovation while upholding core educational values.


翻译:人工智能与科学教育的融合正在改变学习材料的设计与功能,为个性化、真实性和可及性提供了新的可能性。本章探讨了人工智能技术如何在六个相互关联的领域推动科学学习材料的转型:1)将人工智能融入科学实践;2)实现自适应与个性化教学;3)促进交互式模拟;4)生成多模态内容;5)增强面向多元学习者的可及性;6)通过人工智能支持的内容开发促进协同创作。这些进展使学习材料能更准确地反映当代科学实践,满足学生的多样化需求。例如,人工智能的支持可以使学生参与动态模拟、与实时数据交互,并通过多模态表征探索科学概念。教育工作者正日益与生成式人工智能工具协作,开发及时且具有文化响应性的教学资源。然而,这些创新也引发了关键的伦理与教学问题,包括算法偏见、数据隐私、透明度以及人类监督的必要性。为确保公平且有意义的科学学习,我们强调在设计人工智能支持的材料时,必须审慎关注科学完整性、包容性和学生能动性。本章主张在科学教育中采用负责任、合乎伦理且具反思性的方式利用人工智能,将其视为创新的催化剂,同时坚守核心教育价值。

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