提高教學(xué)效果 人工智能走進(jìn)課堂

王永東

〔摘? ? 要〕? 隨著IT技術(shù)的發(fā)展，人工智能已成為當(dāng)今社會非常重要的組成部分，對人類生活和世界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。因此，在義務(wù)教育階段開設(shè)人工智能課程顯得尤為重要。人工智能走進(jìn)課堂要注意與傳統(tǒng)課程有機結(jié)合，以提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)效果。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；人工智能；教學(xué)

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 11-0028-03

隨著智能科技的發(fā)展，人工智能已成為人們生活的一部分，因此，需要將人工智能和傳統(tǒng)教育相結(jié)合。在小學(xué)教育階段，學(xué)生具有很強的探索性，對一切事物的好奇心都較強，且學(xué)習(xí)能力強，將人工智能加入傳統(tǒng)科學(xué)教育，能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強教學(xué)趣味性。在這種大趨勢下，人工智能如何高效地融入傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)教育，是一個值得深入探索分析的重要話題。

一、巧用人工智能，促進(jìn)教育資源多樣化

小學(xué)科學(xué)不能單純采取灌輸式教學(xué)理念，因為該課程本身就是探索自然和世界的學(xué)科，具有一定抽象性，超越了小學(xué)生的思維認(rèn)知。如果一味灌輸，會導(dǎo)致學(xué)生失去科學(xué)探索的興趣，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

在小學(xué)科學(xué)探究實驗中融入人工智能，可大幅提高學(xué)生對科學(xué)的探究性思考。通過人工智能，以游戲?qū)胧?、情境式、啟發(fā)式、激趣式等方式，培養(yǎng)與提升小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如：通過人工智能科技視頻，可以讓學(xué)生觀看科學(xué)視頻《自行車的簡單機械》。學(xué)生看到機器人手臂在電腦的控制下對一個個零件進(jìn)行組裝，一輛自行車很快便組裝完成，更加深刻地認(rèn)識到生產(chǎn)流水線的神奇——解放勞動力，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)力。當(dāng)然，在教學(xué)中也可以將人工智能科技模擬實驗融入其中。例如：在《擺的研究》中，通過人工智能進(jìn)行模擬實驗，不僅能促進(jìn)學(xué)生動手能力的提高，還能夠使實驗數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)、更加清晰。

小學(xué)科學(xué)教育涵蓋物質(zhì)、生命、地球和宇宙等多個領(lǐng)域，重在對學(xué)生興趣、科學(xué)思維和學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)。人工智能能夠?qū)⒏嗟馁Y源帶入課堂。通過人工智能技術(shù)，可以提供生動逼真的動畫資源、數(shù)字化視頻和圖片，這些資源可以有效地吸引學(xué)生的注意力，幫助他們更好地理解和掌握基礎(chǔ)科學(xué)知識，并能夠更有效地完成實驗操作，從而更好地鞏固所學(xué)知識，讓學(xué)生在玩中學(xué)。利用人工智能技術(shù)，學(xué)生可以創(chuàng)造出自己的科技作品，并將其上傳到VR眼鏡中，讓更多的學(xué)生體驗到真實的虛擬環(huán)境。這些作品不僅可以作為學(xué)習(xí)科學(xué)的重要組成部分，還可以為學(xué)生提供一個更加有趣、有效的學(xué)習(xí)環(huán)境。人工智能可以在很多方面發(fā)揮作用，比如：語言、數(shù)據(jù)和技術(shù)等打破空間因素的限制，能夠使教師和學(xué)生在課后有效溝通，提高小學(xué)科學(xué)教育的指導(dǎo)效果。

二、巧用人工智能，促進(jìn)教學(xué)趣味性的提升

人工智能在輔助小學(xué)科學(xué)的教學(xué)中，應(yīng)緊密結(jié)合小學(xué)生的興趣點，貼近現(xiàn)實生活，促使課堂更具有趣味性、實用性。將傳統(tǒng)枯燥乏味的教材轉(zhuǎn)化為視聽結(jié)合的素材，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。例如：在學(xué)習(xí)宇宙方面的知識時，可以通過人工智能資源庫將宇宙這個較為抽象的概念，用視頻的形式，讓學(xué)生更加直觀地了解“太陽和影子”“晝夜交替”“日食、月食的產(chǎn)生”等等，輔助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容，更容易提高學(xué)生的學(xué)科成績。教學(xué)的多元模式融入人工智能?讓科學(xué)課堂更具可塑性，學(xué)生可以在課堂中親自動手進(jìn)行模擬實驗：模擬飛行、模擬潛水。制作動態(tài)視頻，拓展學(xué)生思維，使學(xué)生更具創(chuàng)造性。在課下，學(xué)生可以成立“創(chuàng)客小組”進(jìn)行科學(xué)實驗，帶著發(fā)展的眼光去發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、設(shè)計問題、解決方案，研究方法的可行性，實際操作，相互促進(jìn)，從小培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，讓科學(xué)教育課堂從傳統(tǒng)的“教”轉(zhuǎn)化為學(xué)生自主的“學(xué)”。

巧用人工智能，在科學(xué)教育中靈活用智能化終端設(shè)備，結(jié)合小學(xué)生思維認(rèn)知水平、生活經(jīng)驗和動手實踐能力，通過教師的指點，使其更加深刻地理解所學(xué)的科學(xué)知識。例如：《四季的變化》在實際教學(xué)中可以運用人工智能技術(shù)開展交互，由學(xué)生親自操作指令改變外部環(huán)境——空氣溫度、濕度，降水量，光照強度等，觀察其對環(huán)境的影響。通過人工智能，我們能夠更直接、迅速、深刻地感受到一年四季的變化，從而更好地理解世界的真相，感受四季變化對自身產(chǎn)生的影響。特別是能夠使學(xué)生可以更加具體地了解區(qū)域性氣候環(huán)境差異和極端惡劣環(huán)境。在《食物的旅行》教學(xué)中，利用人工智能技術(shù)將學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆澄铩保屗麄兏又庇^地感受到食物在人體消化系統(tǒng)中的運行過程，從而更好地理解食物的營養(yǎng)價值和功效，認(rèn)識人體器官的基本構(gòu)成。通過這樣的可視化學(xué)習(xí)，更容易使學(xué)生理解掌握科學(xué)知識。

在以往的實驗過程中，通常采用紙筆記錄的方式。常規(guī)的實驗記錄方式容易出錯，降低學(xué)生學(xué)科學(xué)的信心，從而影響學(xué)習(xí)興趣，另外，若小學(xué)生在實驗觀察中記錄的數(shù)據(jù)存在問題，也會影響最終實驗結(jié)果。將人工智能運用其中，可以更加準(zhǔn)確、直觀地獲取數(shù)據(jù)。例如：在教學(xué)《研究磁鐵》一課時，設(shè)計相關(guān)的科學(xué)實驗，記錄科學(xué)實驗數(shù)據(jù)。通過人工智能，還可以讓教師更全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，提升教學(xué)質(zhì)效。

三、巧用人工智能，促進(jìn)學(xué)生玩中學(xué)

小學(xué)科學(xué)教育越來越受到重視。它是一門基礎(chǔ)、實用、綜合的學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容多姿多彩。我校積極開展機器人教學(xué)活動，讓學(xué)生體會飛翔的快樂，并通過計算機編程課程來拓展他們的眼界。在六年級科學(xué)課程中，我們將學(xué)習(xí)太陽光系、月相變化、四季變化、星空間的日食和月食及其微觀世界等內(nèi)容。這種奇妙的現(xiàn)象，通過人工智能技術(shù)的支撐和整體的動感表現(xiàn)，能夠讓學(xué)生很好地理解和掌握知識點，并且特別有意味。人工智能技術(shù)的發(fā)展為素質(zhì)教育和學(xué)習(xí)帶來了巨大的改變，不僅能夠提升教學(xué)效果，還能促使學(xué)生探索和學(xué)習(xí)。伴隨新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展，它們之間的交互會越來越密切，為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識提供持久的動力，協(xié)助他們實現(xiàn)科研夢想。通過將人工智能技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課堂，教師可以大大提升“身臨其境”的教學(xué)效果，讓課堂教學(xué)變得活躍而有意思，學(xué)生可以在玩樂中學(xué)習(xí)，從而獲得更多的快樂。

人工智能的育人特色可以提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)他們的任務(wù)分解和問題轉(zhuǎn)化能力，有效提升他們的思維能力。智能化也為學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考創(chuàng)造了更多的機會，幫助他們建立書本理論與現(xiàn)實方面的緊密聯(lián)系。通過實踐，他們可以更深入地理解概念，并培養(yǎng)自主認(rèn)知能力。這種教學(xué)方式應(yīng)該是主動的，因為它可以將他們所學(xué)的零散知識結(jié)合起來，轉(zhuǎn)化為一種綜合性的探究方式和探索過程。

通過人工智能，我們不僅能夠鞏固學(xué)生已有的基礎(chǔ)知識，還能夠拓展知識面，拓展思維。在解決問題的過程中，人工智能通過幫助學(xué)生將所學(xué)知識歸類處理，并加以轉(zhuǎn)化，從而提升學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)化、深入學(xué)習(xí)的目的。學(xué)生也可以運用人工智能進(jìn)行基于真實情境、真實問題的項目式學(xué)習(xí)。教師應(yīng)該在學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合過程性評估和終結(jié)性評估，形成持續(xù)的評估流程，為學(xué)生提供及時、準(zhǔn)確的反饋，促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效進(jìn)行。

四、巧用人工智能，為學(xué)生發(fā)展提供機會

隨著第四次工業(yè)革命的到來，人工智能和科學(xué)教學(xué)迅速融合，以滿足未來社會發(fā)展對綜合能力的需求?？茖W(xué)作為一門基礎(chǔ)性學(xué)科，具有專業(yè)包容性和項目式學(xué)習(xí)的特點，這使人工智能和科學(xué)教學(xué)能夠更好地融合，從而推動未來社會的發(fā)展。身為科學(xué)教師，應(yīng)在人工智能時代發(fā)展的大背景下，為學(xué)生的發(fā)展提供更多的機會。教師可以通過“草稿箱”平臺獲取課前準(zhǔn)備好的活動方式，并將其發(fā)布出去。這不僅可以節(jié)省課堂時間，還能提高教學(xué)效率，使教學(xué)流程更為緊湊。除卻傳統(tǒng)的全班和小組作答類型，教師還可通過采用搶答、隨意問題等多種方式，讓課堂教學(xué)氛圍更加活潑，營造一種充滿活力、人們積極參與的環(huán)境，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的讀書熱情，彰顯以學(xué)生為中心的教育理念。在《指南針為什么指南》一課教學(xué)時，教師首先會提出學(xué)習(xí)任務(wù)，詳細(xì)闡述本節(jié)課的重點和難點，并制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)表，將其發(fā)布在直播頁面，供學(xué)生下載。在本節(jié)課中，教師設(shè)置了“磁鐵能吸收什么物質(zhì)”“研究磁體各部分磁力強弱”“磁極間的作用”“怎樣將物質(zhì)磁化”四種學(xué)習(xí)項目，讓學(xué)生確定目標(biāo)后獨立組隊，通過學(xué)案進(jìn)行線下學(xué)習(xí)，通過互相討論，不斷提升實踐能力，從而更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生可上傳照片，呈現(xiàn)自己的教學(xué)成果，并在線上進(jìn)行交流。這種方式有助于學(xué)生更好地理解所學(xué)知識。而數(shù)智課堂中的分享則是學(xué)生利用信息技術(shù)進(jìn)行過程的即時分享。每個小組的活動都是公開的，因此，學(xué)生能夠?qū)⒆陨淼恼n程照片在全班區(qū)域內(nèi)分享，以便更好地交流和學(xué)習(xí)。除了利用平板電腦中的搶答、投票和PK板等功能進(jìn)行互動交流外，教師還可以通過引導(dǎo)學(xué)生分享有趣的問題，來激發(fā)他們的思考，進(jìn)而提升教學(xué)效率。此外，教師還需要及時糾正學(xué)生的思維漏洞，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步。在《植物的葉與蒸騰作用》一課的學(xué)習(xí)反饋中，教師發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)學(xué)生能夠正確地理解影響蒸騰作用的原因，但仍有少部分學(xué)生認(rèn)為隨著溫度的升高，蒸騰速度會加快。教師著重指導(dǎo)學(xué)生展開研究和探索。教師還會通過組內(nèi)自評和組間互評的方式來予以評價。教師的點評旨在及時糾正學(xué)生匯報內(nèi)容和文字的偏差，進(jìn)一步完善和彌補培訓(xùn)的方法，以提高學(xué)生的實踐操作能力、項目設(shè)計水平、質(zhì)疑與反思能力，增強培訓(xùn)的信心，促進(jìn)學(xué)習(xí)活動的高效開展。數(shù)智課堂可以通過提供特色空間和移動終端，幫助教師為學(xué)生篩選出最適合他們的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，使他們的學(xué)習(xí)更有目標(biāo)性和針對性。

總之，人工智能在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著重要作用，它可以幫助我們更有效地進(jìn)行教學(xué)。將人工智能應(yīng)用于教學(xué)，可以更好地貫徹生本理念，并為學(xué)生提供更多的實驗數(shù)據(jù)和直觀的科學(xué)現(xiàn)象，從而提高教學(xué)效果。

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