从知识搬运工成长为创新架构师 ——记第39届云南省青少年科技创新大赛金牌辅导员江婷婷

江婷婷是云南师范大学附属昭阳中学的一名高中化学教师。在长期执教过程中，她发现学生普遍存在认知断层——宏观与微观割裂、数据感知缺失、探究深度不足。这促使她研究如何通过实验将抽象的概念直观地呈现给学生，从而提高学生的学习兴趣和对实验的理解能力。

通过努力，江婷婷自制的数字化手持仪器在第39届云南省青少年科技创新大赛中精彩亮相，并以低成本数字化实验设备成功破解化学教学难题，最终斩获大赛金牌，为经济欠发达地区学校开展高质量实验教学提供了可行方案。

痛点催生创新灵感

不管是物理、化学，还是生物等学科的实验课，传统实验通常只能呈现颜色变化等宏观现象，而微观的数值变化无法直观看到。“这个项目的灵感来源于日常教学的痛点。”在教学中，她发现学生普遍存在三个认知断层：宏观与微观割裂，学生能背诵“电解质电离”概念，但无法想象溶液中离子浓度的动态变化；数据感知缺失，只能看到颜色变化等宏观现象，无法量化pH值、电导率等关键参数；探究深度不足，像“中和反应热效应”这类实验，学生往往被动接受结论，缺乏数据验证过程。与此同时，云南师范大学附属昭阳中学正在推进科技创新特色学校建设，无人机、编程等项目的开展让她意识到，开源硬件（如Arduino）和可视化编程工具（如mind+）可以低成本实现传感器数据采集。“比如用pH传感器配合自制电路板，就能实时显示pH数值的变化。”江婷婷说。

技术攻关实现突破

项目最大的技术创新在于巧妙地运用了国产开源编程软件Mind+。“我们尝试过使用专业编程语言，但对一线教师来说门槛太高了。”江婷婷介绍，团队最终选择了Mind+的图形化编程界面，通过拖拽积木块的方式完成代码编写，使开发效率提升了数倍。

一组对比数据显示，江婷婷团队研发的设备主要通过数据采集器、传感器以及免费的编程软件mind+，有效解决了数字化设备成本过高的问题。Mind+不仅具备可视化编程功能，还能模拟实验过程，收集与分析实验数据。这为传统实验教学提供了新的可能性，实现了高中化学数字化教学突破，既提升了学生的理解能力，又激发了他们的探究兴趣。使用该设备后，学生对“中和反应”等抽象概念的理解正确率显著提升。

教育普惠让更多孩子点亮梦想

第39届云南省青少年科技创新大赛评委会在颁奖词中特别指出，该项目“创造性地解决了教育资源不均衡问题，实现了从数字化到数智化的跨越”。

“这次在楚雄举办的赛事确实令人难忘。本届大赛汇聚了全省16个州（市）的1500余名师生，规模创历史新高。同时，特殊教育群体首次参赛，深刻体现了科技教育的包容性。”江婷婷感慨道。团队采用Mind+等国产开源软件，降低了设备的成本，价格仅465元，而市场同类型仪器价格为6000多元，进口设备更是高达2万多元。因此，江婷婷团队研发自制的数字化手持仪器适合在基层学校推广。这套仪器并非简单的技术堆砌，而是将离子反应实质、电离平衡、反应速率等课标要求通过深度编程实现了可视化。

“本届大赛确实让我们大开眼界，许多项目都体现了前沿技术与教育场景的深度融合。AR、VR教学应用和DeepSeek人工智能辅助的跨学科技术整合让我深刻意识到，青年教师要从知识传授者变为科技创新引路人，需要掌握‘学科+技术+pedagogy’的复合能力。值得注意的是，本届78%的获奖教师都具有跨学科背景。”江婷婷感慨地说。

江婷婷表示，将以本次获奖为起点，持续推进教育数字化转型，如升级技术、引入AI辅助分析模块、实现实验数据自动建模、将数据转化为变化曲线、尝试开发AR/VR混合实验平台等。此外，她还将牵头成立“云南师范大学附属昭阳中学科协”，积极开展基于STEAM理念的项目式教学和跨学科教学实践研究。

江婷婷介绍，云南师范大学附属昭阳中学还开设了《人工智能基础》《数字化实验》等校本课程，每周安排2个课时的科技创新实践课。学校建立了“基础课程—社团活动—竞赛训练”三级培养体系，实现科技特长培养与文化学习的协调发展。“我们将深化与云南师范大学的合作，推进‘智慧校园2.0’建设，计划在2026年前完成12个学科的数字化改造。”江婷婷补充道。

这个鲜活的案例表明，一线教师完全可以在教学实践中萌发创新灵感，并将其转化为具有推广价值的成果。在推进教育现代化的进程中，我们需要更多这样既懂教学又懂技术的“双师型”人才。

记者：周燕