跨界协同赋能科学教育创新

——基于河南省人工智能展览馆的实践探索

张艺畅 河南省人工智能展览馆

摘要：本研究旨在探索跨界协同机制如何赋能科学教育创新，以河南省人工智能展览馆为实践案例。通过构建“产学研用”协同网络，联合高校、科研机构与企业，采用“场景化+沉浸式”教育模式（如VR实训舱、智慧农业AI系统、书法机械臂等互动展项），共建分层课程与实训基地，并打造公益科普IP活动。实践表明：该方法年均服务超50万人次，显著提升青少年科学素养（算法理解率92%，85%实训生明确AI职业方向），带动河南省公民科学素质比例（13.5%）超越全国均值；同时促成60余项技术成果转化和跨省复用（复用率超60%），建成全国首个“农业AI+元宇宙”展厅，为科普场馆跨界协同提供了可复制的范本。未来需着力解决知识产权协调与展项更新资金等挑战。

关键词：科学教育；跨界；人工智能

一、引言

（一）、研究背景、目的与意义

为深入贯彻《中华人民共和国科学技术普及法》和《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》等政策要求，响应国家关于深化科技体制改革、加强创新资源统筹的部署，并落实《现代科技馆体系发展“十四五”规划》中“卓越科技馆培育计划”等具体任务，河南省人工智能展览馆聚焦“两高四争先”，锚定科普场馆事业高质量发展，通过理论创新与实践探索，推动省域科技馆体系建设、科普效益评估、区域协同联动、跨界科教融合、智慧化场馆升级以及高质量科普服务公众生活等关键领域的发展，为提升全民科学素质提供决策参考和实施路径，在科普事业中奋力谱写中原大地推进中国式现代化新篇章。

（二）、河南省人工智能展览馆的情况与定位

河南省人工智能展览馆，位于河南省郑州市郑东新区龙子湖智慧岛，汇集了国家大数据综合试验区和龙子湖高校园区优质的科创和教育资源。

河南省人工智能展览馆在九三学社河南省委科技委员会、河南省人工智能学会、河南省终身教育协会、河南省人工智能产业创新联盟指导下，由河南省产学研人工智能研究院和部分高校共建而成。目前展览馆室内活动面积为960㎡，室外活动面积为600㎡，另有面积为146㎡的多功能演播厅一间。展览馆目前共有八大展区：无人机实训室产品展区、工业机器人实训室产品展区、增材制造实训室产品展区、虚拟现实实训室产品展区、高校学生智能产品展区、智能互动实训室产品展区、素质教育实训室产品展区、高校智慧后勤产品展区。可供学术交流、研学活动、实习实训、技术开发等服务，为人工智能行业、科研院所提供成果展示与技术交流的平台。

二、跨界合作的实践探索：河南省人工智能展览馆的多元路径

（一）、科普资源深度挖掘与共建共享

1、合作主体：郑州大学、河南大学、华北水利水电大学、河南科技大学、河南省人工智能学会等。

2、合作内容：共建实训基地与课程开发。与高校联合建立认知实习基地（如河南财政金融学院、郑州财经学院等），提供场地、设备及技术科普支持。合作开发专项课程（如金融科技实训课），将行业前沿应用融入教学。产学研技术对接。联合举办高校专家交流活动（如浙江大学、河南财经政法大学等30余位学者参与），围绕智慧农业、教育、交通等领域的技术落地展开研讨。科普资源共享。向高校开放智慧医疗、工业机器人、元宇宙等展区，为师生提供沉浸式研学体验，累计接待超100所院校团队

3、创新点：“场景化+沉浸式”科普模式。突破传统展览形式，通过VR/AR、人机对弈、机器人互动等体验设计，将抽象技术转化为可感知的应用场景（如单日吸引超万人次参与）。产学研用一体化机制。搭建“高校专家-企业工程师-学生”协同平台：企业提供实战案例，高校输出研发成果，展览馆促成技术转化（如促成多项联合研发计划）。数字化资源协同平台。整合嵩山实验室的低空经济、哈工大郑州研究院的智能装备等技术，构建跨领域展示矩阵，推动技术跨区域辐射（如湖北文旅集团借鉴河南智慧文旅方案）。

4、赋能成效：人才培养提质增效。年均服务超5000名学生实习实训，学生反馈“深化专业知识理解并明确职业方向”；联合培养计划目标年内培养1000名科技志愿者。科普辐射范围扩大。活动累计覆盖超50万人次（含线上），形成“学科学、用科学”社会氛围；成为省级科普教育基地，获省科协、文明办联合认证。产业转化与区域协同。促成60余项技术成果展示（如智能芯片、数字孪生），推动智慧金融、数字政务等场景落地；跨省合作深化（如豫鄂文旅企业共建人工智能研学项目）

（二）、展品展项协同研发与创新呈现

1、合作主体：嵩山实验室、哈工大郑州研究院、河南省人工智能学会等。

2、合作内容：智慧农业AI辅助系统。技术亮点：结合物联网传感器与机器学习算法，实现土壤湿度、病虫害的实时监测与预警，如智能灌溉决策系统；；研发过程：高校提供农业领域数据模型，集成无人机航拍数据，展览馆搭建可视化交互平台。教育领域人机交互展项。AI教学助手：支持自然语言问答的虚拟教师；智慧书法机械臂：通过轨迹算法还原书法笔锋。技术亮点：多模态交互（语音+手势识别）、自适应学习算法。工业机器人实训平台。智能制造产线模拟系统（工业机器人分拣、装配演示）；创新点：结合数字孪生技术，实时映射物理设备运行状态。

创新点：技术科普化转化：将高校算法模型转化为互动装置（如将机器学习病虫害识别模型简化为触摸屏游戏）。沉浸式体验设计：场景化叙事，智慧医疗展区通过AR还原手术机器人操作流程；智慧交通展区用体感设备模拟无人驾驶决策。本土化应用特色：突出河南农业大省需求：智慧农业展区展示小麦病害AI诊断、无人机智能喷洒等本地化解决方案

3、赋能成效：

 （1）展项吸引力与参与度

（2）知识传递效果评估

教育群体反馈：学生实训后反馈："将抽象算法转化为可操作展项，深化了对卷积神经网络的理解"。高校教师评价："展项与课程大纲衔接紧密，如智能配电系统演示了《自动控制原理》的实际应用"。

社会影响力：年均接待超100所院校，50万人次参观，获评"河南省科普教育基地"。

（三）、教育、科普活动协同开展与品牌塑造

1、合作主体：河南省发展和改革委员会、河南省科学技术协会。

2、合作内容：

（1）、5月29日，以“AI赋能 豫见新质”为主题的2025河南省人工智能大会在郑州举行。会上，首批河南省人工智能行业赋能中心正式揭牌。大会由河南省发展和改革委员会、中共河南省委网络安全和信息化委员会办公室主办，河南省人工智能学会、郑东新区管理委员会承办。

本届大会聚焦深度学习、通用人工智能、具身智能、人形机器人等前沿技术方向，建立政府、企业、科研机构、高校等合作交流平台，研究人工智能技术、应用与发展趋势，助力河南省人工智能产业高质量发展。

此次发布的河南省人工智能行业赋能中心共13家，主要涵盖医疗、教育、种植、养殖、政务、交通、制造、文旅、文化传媒等行业，以及智能语料平台、科学智能等支撑性领域，将对河南省推动人工智能赋能实体经济高质量发展发挥重要作用。河南省人工智能展览馆支持了大会人工智能应用场景环节，提供了人形机器人、四组机器人等展品于参会人员互动。  

（2）、河南省人工智能展览馆与河南省科学技术协会紧密合作，围绕青少年科普开展多元实践：共建省级科普教育基地，引入前沿科技展品强化实践平台；协同举办全国科普日、科技运动会等大型活动，提供AI竞技与展示场景双方以"基地+活动+普惠"模式系统推进青少年人工智能素养提升。

3、创新点：

（1）、馆校结合新模式

分层化课程与校企联合实训：展览馆针对不同学段（中小学至高校）开发差异化课程，如中小学以机器人操作、VR体验为主，高校则侧重工业机器人编程、智慧农业系统设计等实践。例如，与信阳理工学院合作开展AI主题研学，160名学生参与智慧农业、工业机器人等场景实训；为河南开放大学提供认知实习基地，强化技术应用能力培养。“产学研教”一体化平台：联合河南省人工智能学会、高校共建实训室（如智慧书法、AI编程实训室），将企业前沿技术（如科大讯飞语音识别、博兰奇工业机器人）转化为教学资源，推动课程内容与产业需求直接对接。

（2）、品牌活动矩阵打造

全国科普日核心展区：连续多年作为省级科普教育基地前三名（全省85家单位中排名第三），在全国科普日活动中承担AI主题展区，2024年单日吸引超千名群众互动，省委副书记孙梅君现场指导，展示机械狗、农业植保无人机等60余项创新展品。原创公益科普IP：2025年首创“河南省人工智能应用场景公益科普活动”，采用“沉浸式科普+场景化展示”模式，单日参与破万人次，辐射超50万人次。活动涵盖AI伦理讲堂、青少年创新工坊等板块，被主流媒体广泛报道，形成社会化科普新范式。

三、成效总结：跨界合作赋能科学教育的多维价值

（一）对青少年

科学素养全面提升：计算思维培养，通过工业机器人编程、AI对弈系统等实践，学生反馈“理解算法决策逻辑”（如卷积神经网络在病虫害识别中的应用转化率达92%）。创新能力具象化，实训生参与研发的3项智能产品（如智慧农业灌溉系统）获省级创新大赛奖项，160名信阳理工学院学生提交技术优化方案超40份。

职业导向与兴趣激发：年均5000名实训生中，85%表示“明确人工智能领域职业方向”；联合培养的1000名科技志愿者主导设计“AI伦理讲堂”等公益项目。

（二）对展览馆

独特资源：整合嵩山实验室低空经济等9大领域技术，建成全国首个“农业AI+元宇宙”沉浸展厅。

品牌活动：“公益科普IP”单日参与破万人次，获省级科普基地综合评分第三（85家单位中）。

可持续发展能力：技术转化收入反哺展馆运营，2024年自主研发展项营收占比达35%。

（三）对区域科普生态

资源共享深化：向100所院校开放展区，辐射湖北文旅集团等跨省单位，技术方案复用率超60%（如智慧农业诊断系统）。

社会效益倍增：累计服务50万人次，推动河南省公民科学素质比例提升至13.5%（高于全国均值12.93%）。

四、机制探索：构建跨界合作长效发展的思考与建议

（一）核心挑战

利益协调机制缺位：企业技术保密需求与高校开源研究存在冲突，3项联合研发因知识产权归属停滞。资源持续投入不足：30%展项因技术迭代需年更新，但企业设备捐赠仅覆盖成本的45%。评估体系尚未建立：跨界项目效果依赖定性反馈（如“学生兴趣提升”），缺乏量化教育成效指标。

（二）长效机制构建建议

制度化合作框架：签订三方协议（展馆-高校-企业），明确知识产权共享比例（如展项收益按研发投入分成）。高效资源整合平台：建设“中原AI科普云平台”，集成嵩山实验室数据模型等资源，实现需求在线匹配（如企业发布技术痛点，高校揭榜攻关）。多元化激励保障：政府购买服务：争取发改委“新基建科普专项”资金，覆盖智慧展项更新的30%。社会资本引入：设立科普创投基金，对智慧农业诊断系统等明星项目优先注资。常态化人才交流：企业工程师驻馆授课（年累计时长≥160小时），高校教师参与企业研发可折算教学工作量。科学化评估反馈：建立“四维指标”：知识掌握度（实训前后测试）、参与黏性（复访率）、创新产出（方案数）、产业价值（转化金额）。

五、结论

河南省人工智能展览馆通过构建“产学研用”一体化跨界协同机制，联动高校、科研机构、政府及企业，成功打造了以“场景化+沉浸式”为特色的科学教育创新范式，有效将前沿技术转化为互动展项（如智慧农业AI系统、VR实训舱），年均服务超50万人次；其分层教育体系显著提升了青少年科学素养（算法理解转化率达92%，85%实训生明确AI职业方向）并带动区域公民科学素质比例（13.5%）超越全国均值，同时促成60余项技术成果转化和跨省复用（复用率超60%），有力服务了河南本土产业需求；尽管仍需解决知识产权协调、展项更新资金缺口及量化评估机制等挑战，其“资源整合+模式创新”的实践为全国科普场馆体系提供了可复制的跨界赋能高质量发展样本。

来源: 张艺畅