淺談智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下各學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與教學(xué)策略研究

張開花 胡學(xué)軍

摘要：實(shí)驗(yàn)作為中小學(xué)理科教學(xué)中不可分割的一部分，是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，對于提升學(xué)生的觀察能力、動手實(shí)踐能力、創(chuàng)造性思維能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，培育學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)，具有重要意義[1]。我國大部分地區(qū)中小學(xué)校實(shí)驗(yàn)室已按本地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)驗(yàn)器材配置齊全，滿足開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本條件。部分發(fā)達(dá)地區(qū)還將前沿的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、先進(jìn)的教育理念引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在完成教材和課標(biāo)規(guī)定的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)之余，為學(xué)生的自主探究搭建平臺。我國中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得的成果不可謂不豐碩，但目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)正處在探索階段，很多方面尚不完善，加之各地區(qū)發(fā)展理念及實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源差異較大，很難形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍任重而道遠(yuǎn)。

關(guān)鍵詞：小學(xué);智能實(shí)驗(yàn);融合

2018年4月，教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動計(jì)劃》中明確提出要構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境，開展以學(xué)習(xí)者為中心的智能化教學(xué)支持環(huán)境建設(shè)，并且提出啟動“人工智能+教師隊(duì)伍建設(shè)行動”，推動人工智能在教師各方面的支持工作。學(xué)習(xí)環(huán)境指人們在進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)所面臨的周圍的情況，包括物理學(xué)習(xí)環(huán)境、資源學(xué)習(xí)環(huán)境、技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境和情感學(xué)習(xí)環(huán)境。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，新的學(xué)習(xí)環(huán)境——智慧學(xué)習(xí)環(huán)境被廣泛提出。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能識別學(xué)習(xí)者特征、感知學(xué)習(xí)情景、便利的互動工具與提供合適的學(xué)習(xí)資源、自動記錄學(xué)習(xí)過程和評測學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動空間。最終使學(xué)習(xí)者達(dá)到輕松、投入和有效的學(xué)習(xí)。

一、智能教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀

很多老師由于缺乏相關(guān)的專業(yè)知識，在進(jìn)行智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)會顯得力不從心，教學(xué)內(nèi)容對于其屬于復(fù)雜的教學(xué)任務(wù)，因此有些老師對于這一類型教學(xué)內(nèi)容容易產(chǎn)生忽視心理，使得智能實(shí)驗(yàn)在教學(xué)上僅僅停留在表面。再加上小學(xué)生的科技素養(yǎng)不高，對于略顯復(fù)雜的智能教學(xué)內(nèi)容難以掌握，從而導(dǎo)致師生共同忽視人工智能模塊的教育和學(xué)習(xí)。因此，開展智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要學(xué)校、家長和社會的大力支持。

二、如何在小學(xué)開展智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)？

1.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

開展智能教學(xué)的學(xué)?？梢愿鶕?jù)已有實(shí)踐室的建設(shè)情況，結(jié)合日常教學(xué)的需求，合理補(bǔ)充課程所需的硬件設(shè)備。學(xué)?？梢酝ㄟ^升級或改造原有信息技術(shù)教室、創(chuàng)客實(shí)踐室或者未來教室的方式建設(shè)“智能教育實(shí)驗(yàn)室”;建議教育主管部門牽頭，與相關(guān)高校、企業(yè)等聯(lián)合制定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并下?lián)軐ｍ?xiàng)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)出臺經(jīng)費(fèi)的使用指導(dǎo)意見，定期檢查實(shí)驗(yàn)室建設(shè)情況，確保經(jīng)費(fèi)能落到實(shí)處，以保障人工智能實(shí)驗(yàn)室順利建設(shè)。

2.打造以智能實(shí)驗(yàn)為核心的教學(xué)體系

智能技術(shù)中的許多代表性內(nèi)容，如圖像（人臉、數(shù)字等）識別、搜索、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，算法較難。在基礎(chǔ)教育階段，如何將類似的人工智能技術(shù)的工作過程讓中小學(xué)生能夠形象的學(xué)習(xí)和了解，并加以復(fù)現(xiàn)，是當(dāng)前開展人工智能教學(xué)需要思考的問題。立足當(dāng)前課堂教學(xué)現(xiàn)狀，教師只能關(guān)注應(yīng)用和體驗(yàn)，以及相關(guān)程序模塊的應(yīng)用和硬件實(shí)現(xiàn)。也就是說，教師在課堂上可以輔導(dǎo)學(xué)生按照教程編程和搭建做出一個(gè)作品，實(shí)現(xiàn)人臉識別等功能，而對人工智能技術(shù)的基本原理、思想和方法，目前只能淺層涉及，讓學(xué)生有初步的機(jī)器學(xué)習(xí)的概念，無需深入學(xué)習(xí)。從學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，建議教育主管部門組織專家制定小學(xué)和初中課程標(biāo)準(zhǔn)，重新審視《標(biāo)準(zhǔn)》中人工智能的相關(guān)內(nèi)容，制作專業(yè)的學(xué)習(xí)教程，立足于中小學(xué)生的知識水平和認(rèn)知特點(diǎn)，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和掌握人工智能的相關(guān)原理和方法，讓學(xué)生除了會用、會做，還要懂，做到舉一反三。比如隨著人工智能時(shí)代的到來，AI技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到生活中。目前，為了快速實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與人類的有效溝通，編程是至關(guān)重要的。從當(dāng)前人工智能的應(yīng)用狀況來分析，編程學(xué)習(xí)的重中之重是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、機(jī)器學(xué)習(xí)算法。通過應(yīng)用這兩種算法，促使人工智能技術(shù)更加靈活，并進(jìn)一步滿足了計(jì)算的實(shí)際需求。作為一名小學(xué)信息技術(shù)教師，要科學(xué)、合理地運(yùn)用編程技術(shù)，構(gòu)建編程教學(xué)體系，搭建智能學(xué)習(xí)平臺。通常情況下，編程教學(xué)體系分為以下五個(gè)階段：第一階段，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。教學(xué)活動開始之前，教師要借助游戲?qū)胄抡n，目的旨在強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，這種教學(xué)方法通常針對低年級的小學(xué)生。第二階段，實(shí)施并指導(dǎo)Scratch圖形化編程，對于小學(xué)信息技術(shù)教師而言，其要引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)Scratch圖形化編程，進(jìn)一步理解Scratch圖形化編程，通過學(xué)習(xí)編程，小學(xué)生在腦海中樹立編程思維，便于利用編程解決相關(guān)問題。第三階段，圍繞具體項(xiàng)目，指導(dǎo)具體項(xiàng)目，同時(shí)還要開展項(xiàng)目測試工作，以提問的方式幫助學(xué)生建構(gòu)起整體性思維，確保學(xué)生慢慢具備糾錯(cuò)能力、分析能力和判斷能力。第四階段，強(qiáng)化學(xué)生分析能力、列表能力和總結(jié)能力。信息技術(shù)課堂上，教師通過植樹問題等對學(xué)生算法的掌握程度進(jìn)行檢驗(yàn)，此方法通常適用于高年級的小學(xué)生。第五階段，初步學(xué)習(xí)編程機(jī)器人。通過編程的形式，實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人的互動。

我們還可一借助網(wǎng)絡(luò)平臺搜索廣泛的文本素材，學(xué)生在各種軟件范讀的學(xué)習(xí)情境中，朗讀起來更加通順流暢，咬字更為清晰準(zhǔn)確;尤其對于散文、詩歌需要朗誦技巧和感情色彩的教學(xué)，則要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜索名家朗誦的作品，用心品味，捕捉他們朗誦的技巧所在及真情的表達(dá)，以提升自身的誦讀素養(yǎng);此外，通過網(wǎng)絡(luò)素材的整理和展示，學(xué)生猶如親臨實(shí)地一般，把親眼所見、內(nèi)心所想通過書面的形式描寫出來，實(shí)現(xiàn)了自身寫作素養(yǎng)的提升。在開展《海濱小城》一課教學(xué)中，教師以視頻形式帶領(lǐng)大家一起觀光了這個(gè)美麗的城市，主要展示了海上、海灘、庭院、公園、街道等五處場景，全面突出了小城無與倫比的美麗，指點(diǎn)學(xué)生如何了解突出特色的重要詞組和句式，并播放了名人朗誦的這首課文的視頻資源，師生一起大聲地跟隨著誦讀，收尾階段，教師展示了網(wǎng)絡(luò)搜集的幾篇景物描寫的優(yōu)秀作文，并要求學(xué)生總結(jié)出每篇作文的寫作亮點(diǎn)，接下來將自己的所見所想，依據(jù)觀察景象的順序，準(zhǔn)確把握不同的景象特點(diǎn)，以筆頭形式盡現(xiàn)于紙上，言之有物，以物言情，寫出個(gè)性鮮明、優(yōu)質(zhì)的作文，潛移默化中促進(jìn)寫作素養(yǎng)的提升。

綜上所述，信息技術(shù)催生了人工智能時(shí)代的來臨，這也給教育界帶來了空前地大變革，提供了新的契機(jī)。智能實(shí)驗(yàn)與語文知識的高效融合，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式的更替和創(chuàng)新，較大程度地喚醒了學(xué)生學(xué)習(xí)的求知欲，給他們帶來更真實(shí).更深人地學(xué)習(xí)體驗(yàn)，保障了小學(xué)語文教學(xué)獲得喜人的效果。

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