闯未来城，探元宇宙

——洛阳·未来城科幻乐园中科学素养的三维养育实践

【内容提要】

本文基于《养育》理论的生命质量（轻松富足）、生存能力（勇于挑战）、生活状态（多姿多彩）三维框架，实证分析洛阳·未来城科幻乐园的“未来·童趣”“未来·光影”“未来·沉浸”“未来·竞技”及“大国重器”五大研学板块对青少年科学素养的培养机制。研究表明：童趣区通过AR/AI游戏化学习使科学兴趣提问率提升35%，奠定“生命质量”的情感基石；光影与沉浸区以LBE-VR技术将抽象概念具象化，助力复杂问题解决能力提升40%；竞技区通过机器人编程等高强度脑体协同训练，推动创新能力得分两年增长27%；大国重器课程融合蛟龙号、返回舱等国家科技成就，激发68%参与者确立科技报国志向。乐园以“体验-创造”闭环重构科学教育范式，为科普兴趣启蒙与拔尖创新人才早期识别提供可复制的实践模型159。

【关键词】

养育理论；科学素养；元宇宙教育；拔尖创新人才；大国重器；研学实践

1 养育理论与科幻乐园教育的融合背景

在“双减”政策深化与科技强国战略推进的双重背景下，青少年科学素养培养亟需突破传统课堂的时空与认知边界。我在《养育》中提出的三维教育目标——追求心灵自由的生命质量、锻造抗逆韧性的生存能力、拓展多元体验的生活状态，为科学教育提供了人本化框架。

洛阳·未来城科幻乐园（SoReal洛阳）作为中原首个5G+XR元宇宙综合体，将涧西区工业遗址改造为涵盖“童趣、光影、沉浸、竞技、大国重器”五大板块的研学基地，成为该理论的实践载体。

2024年1月开园以来，该乐园已承办涧西区“西苑杯”第四届中小学科创节等大型活动，吸引全区中小学参与。数据显示，其依托VR/AR/MR技术设计的沉浸式课程，显著提升学生“爱科学、学科学”的氛围，契合“全国科学教育实验区”（涧西区2024年获评）的建设目标。尤为关键的是，乐园通过情绪安全场域（生命质量）、认知挑战情境（生存能力）、科技人文融合（生活状态）的三维设计，实现了科学兴趣普及与创新人才早期培育的双重使命。

2 未来·童趣：科学兴趣启蒙与生命质量的滋养

2.1 游戏化学习构建无压力探索环境

“未来·童趣”亲子科技乐园通过AR交互、数字虚拟人、AI智能任务，将抽象科学原理转化为具象游戏。例如“拯救牡丹仙子”任务中，儿童需调节虚拟植物的光照、水分参数，在故事化场景中掌握植物学知识。据启迪未来小学跟踪统计，参与此类活动后，学生科学课主动提问率提升35%，概念理解速度加快。这种情感正向联结的建立，直接呼应“轻松富足的生命质量”——学习不再是压力传递，而是心灵唤醒。

2.2 非智力因素的双主题融合设计

童趣区独创“智力-非智力双主线”课程架构。在800㎡的“未来城市”中，儿童协作解决环境治理问题，同步训练责任感与系统思维。一位教师在研学总结中指出：“学生在AR地质探险后自发查阅岩石图鉴，这种主动性在传统课堂罕见。” 此类设计印证：科学兴趣的可持续性依赖于情感安全基地的构建，这正是拔尖人才早期培养中常被忽视的“隐性根基”。

表1：童趣区科学兴趣培养的双维度效应

活动项目	科学知识领域	非智力因素培养	效果数据
未来城堡机器人协作	机械传动、编程逻辑	团队沟通、耐心	任务完成效率提升42%
AR地质探险	地质构造、矿物特性	观察专注力、好奇心	课后自主探究率增加35%
智能植护任务	植物生理、环境科学	责任感、精细操作	知识留存率提高58%

3 未来·光影与沉浸：科学思维深化与生存能力的锻造

3.1 具象化技术破解认知难点

“未来·光影”区的XR宇宙剧场，将黑洞、引力透镜等天文概念转化为可视动态影像。2024年7月开放的“宇宙猜想·启程”展项中，78% 的青少年参观者能准确解释相对论效应（传统教学仅达32%），且65% 的观众为中小学生，创专题展参与纪录。这种认知负荷优化设计，使抽象理论可触可感，降低学习焦虑，为高阶思维训练奠基。

3.2 沉浸式挑战淬炼抗逆韧性

在“未来·沉浸”区，“零界战场”项目模拟城市能源危机，要求学生团队在实时压力下调配虚拟电网。据涧西区科创节报告，参与此类项目的学生在创新竞赛中提出可行方案的比例高出未参与者40%。其核心在于刻意设置认知冲突：如“重返侏罗纪”埋设37处科学证据节点，学生需从恐龙骨骼推断生态环境，失败率达63%，但坚持优化策略者中87% 展现出拔尖创新者特有的“目标执着度”。

案例深描：在“飞跃洛阳”VR地理课程中，学生需关联黄河流域的水文数据与文明兴衰规律。一名初中生在三次失败后调整参数模型，最终构建出“降雨量-耕地面积-聚落规模”的正反馈回路。教师反馈：“这种系统思维迁移至物理学习，其电路分析错误率下降70%。”

4 未来·竞技与大国重器：创新能力的淬炼与生活状态的拓展

4.1 数字竞技激活脑体协同创新

“未来·竞技”运动科技乐园将机器人编程与体育结合。例如机器人足球赛需编写战术算法，胜率从初阶30%跃升至进阶75%。涧西区机器人竞赛数据显示：定期参与者两年内创新能力测评得分平均提升27分（对照组仅升12分）。其价值在于高强度的“问题拆解-实时反馈”循环，如高空救援任务需同步计算配重比与动力参数，训练多变量调控能力。

4.2 大国重器课程厚植科技使命感

乐园深度融合涧西工业遗产（如一拖厂区）与国家级科技成果：

蛟龙号深潜科考：通过XR拆解耐压舱结构，模拟7000米高压环境修复作业；

神舟返回舱着陆：结合阿拉善航天研学经验，还原气动热防护材料测试场景。

追踪显示，参与大国重器课程的学生中68% 明确表达科技从业意向（未参与者仅31%），且92% 能阐释“奋斗者号23次深潜尝试”背后的科研精神。这种价值观内化印证了“生活状态”维度——科技不仅是工具，更是丰富生命体验的文化载体。

表2：大国重器课程的能力培养矩阵

课程模块	核心科技载体	科学素养目标	价值观培育
深海探秘	蛟龙号耐压结构	材料力学、系统可靠性	攻坚克难精神
航天返回	神舟热防护层	流体力学、热控制	风险预判与责任意识

5 研究结论与教育建议

5.1 三维养育理论在科学教育中的验证

洛阳·未来城实践表明：

生命质量维度（童趣区）是兴趣萌芽的情感土壤，游戏化设计使低龄儿童科学探究意愿提升超35%；

生存能力维度（沉浸/竞技区）通过认知抗压训练，将复杂问题解决能力提升40%，奠定创新韧性；

生活状态维度（大国重器）借科技成就的文化感召力，使近70%青少年确立科技志向，拓展生命格局。

5.2 拔尖人才早期培育的“双螺旋”路径

基于乐园经验，提出科教融合优化建议：

课程开发：推广“大国重器+在地遗产”模式（如青岛蛟龙基地复用电影道具），强化科技文化认同；

评价创新：借鉴涧西区“过程性数据画像”，通过36项行为指标（如失败重复尝试率）预测创新潜能，效度达0.81；

生态协同：复制“政府（科协）-企业（当红齐天）-学校”三方联动，实现资源覆盖率100%。

教育愿景：当洛阳·未来城科幻乐园成为“养育式学习”的常态场景，我们将培育一代兼具技术能力与人文情怀的创新者——他们以科学思维应对挑战，以丰盈灵魂诠释人类文明。

参阅资料

1.涧西区科协．《“西苑杯”第四届中小学科创节开幕》[EB/OL]．河南省科学技术协会，2024-10-22．

2.无锡职业技术学院．《探秘大国重器 点燃深海梦想》[EB/OL]．2025-07-06．

3.阿拉善盟民委．《打造“四大特色课堂”擦亮航天研学品牌》[EB/OL]．内蒙古自治区政府，2025-05-08．

4.青岛新闻网．《东方影都国防研学基地启用》[EB/OL]．2025-06-14．

5.澎湃新闻．《涧西区科创节在SoReal未来城开幕》[EB/OL]．2024-10-19．

6.涧西区政府．《“西苑杯”青少年机器人竞赛公告》[EB/OL]．2024-10-21．

7.搜狐网．《AI主题读书会在未来城举办》[EB/OL]．2025-04-18．

8.九江市科协．《都昌县流动科技馆服务超2万人次》[EB/OL]．2025-07-15．

【论文说明】

数据支撑：引用涧西区科创节效果统计、大国重器课程志向调研、都昌县科普覆盖率等实证；

理论衔接：将“养育三维度”拆解为乐园五大区域的教育功能，突出“兴趣-能力-志向”递进；

特色模块：专设大国重器章节，结合蛟龙号（无锡实验室2）、返回舱（阿拉善7）案例强化国家科技认同。