人工智能下的小学科学教学现状及对策研究

朱春生

摘 要：当前，作为一种高效的信息技术教学手段，人工智能在小学科学课堂教学中的应用日益广泛。但教师应意识到，不可惟“技术至上”，更不能只有视觉刺激而让学生有感无知，而应将、其与教学有效融合，从而达到教育价值的最大化。将人工智能软件引入小学科学有关宇宙内容的教学中，可让学生从已知走向未知，从想像回归观测，从局外人变为当事人，并在提升课堂学习效果方面发挥重要的作用。

关键词：人工智能;小学科学;策略

近年来，随着技术的不断进步，人工智能设备的成本日益降低，其进入课堂应用的门槛也越来越低，曾一度掀起应用高潮。有研究者撰文指出，教育工作者对技术应该有清醒的认识，那就是既不能抵制新技术带来的种种改变，也不能盲目崇拜技术，将技术发展当成解决教育难题的万能药。那么，如何高效地利用技术就成为当务之急。

一、现状——即使有“米”也难“炊”

都说“巧妇难为无米之炊”，可在小学科学教学中，却是“有米无米都难炊”。小学生的年龄特点决定了他们必须依靠大量的、真实的、有效的客观形象展开学习，这也是许多科学教育家反复强调“学生要亲历完整的科学探究过程”的原因。因此，依托大量的实体材料开展探究活动恰恰是小学科学课堂教学的特色。然而，开展此类探究活动存在难度大、成本高、耗时长等问题。

二、对策——人工智能来“送炭”

2.1送你一股吸引力——创设问题情境

科学探究是有难度的，有些甚至是枯燥的。而人工智能的优美画面、动人声音，就很容易活跃课堂气氛，牢牢吸引住学生的眼球。

例如，某小学教师在上“称重”一课时，先让学生看一段动画视频《曹冲称象》，学生看得如痴如醉，然后讨论：曹冲是怎么称象的？我们能用他的办法称出眼前这块碎砖头的重量吗？整个课堂显得轻松愉悦，学生个个跃跃欲试。

再如，笔者在教学“光的反射”时，课前让学生欣赏MTV《月之故乡》，优美的歌词缓缓流淌……

师：“天上一个月亮，水里一个月亮”，你看见过吗？

生：看见过。

师：你是否想过：这是什么科学现象？

生：倒影。

师：对，倒影是一种光学现象。这节课就让我们继续研究奇妙的光学世界。

本教学片段从学生司空见惯的现象中引出问题，很自然，遵循“从现象到本质”的探究规律。同时，笔者利用视频创设问题情境，引导学生观察、思考，让学生自己提出要研究的问题，既有利于培养学生的问题意识，又不失为一种很好的导入方式。

2.2送你一双神奇眼——提高实验可见度

有些实验可见度低，常常影响教学效果。而用视频手段展示这类实验，效果会大为改观。以“运动与摩擦力”实验为例，教材上的实验方法是利用手拉动测力计进行对比实验，但手的用力与拉动的速度均不能保持均匀，因此，测力计的显示刻度会出现不稳定现象，甚至会出现相反的实验结果。另外，测力计刻度间隔较小，学生观察起来很不方便。为了让全体学生直观、精确地观察到物体运动时产生的摩擦力大小，笔者设计制作了一款既能匀速拉动测力计，又能让学生直观、清楚地观察到摩擦力大小的对比演示器。同时，笔者还在测力计上方安装了一个摄像头，并将其与计算机主机相连，可轻松捕获视频，这样学生就可以同步、直观、清楚地观察到测力计所显示的刻度了。

2.3送你一双灵巧手——展示操作要领

有些操作技能的要领较为繁琐，学生不易掌握。若选择一些视频资料，利用特写镜头、慢动作镜头、定格静止镜头等手段指导学生，就能充分展示实验操作要领，收到了较好的效果。例如，“溶解”一课中的过滤是该实验的操作难点。为了让学生掌握操作要点，如滤纸的放置、过滤中的“三低三靠”，笔者在教学中就注意与学生同步观看，切實利用好快进、快倒、慢镜头、静音、暂停等功能。以暂停功能为例，它可以使学生较长时间集中于关键画面上，为学生留下思考的余地;而静音功能可以让教师穿插必要的启发性语言……

在科学探究中，有些操作根本无法集中呈现出来。下面，笔者以“用显微镜观察身边的生命世界（一）”一课为例加以说明。在具体教学中，当教师演示正确使用显微镜的方法和步骤时，学生既看不到标本的精细结构，也看不到移动玻片。这时，教师就可以播放视频让学生看到显微镜下的真实画面，学生可借此掌握移动载玻片时画面的变化规律，从而提高了教学效率。

2.4送你一种穿越功——呈现非常时空

某些事物形成的过程用肉眼无法观测到，教师讲解起来很抽象。而用视频模拟这一过程，就能突破时空限制，充分展示物质变化的过程，学生看后也就比较容易理解了。例如，“花、果实和种子”一课就有“花授粉后究竟发生了哪些变化？它是怎样慢慢长成果实的呢？它为什么会长出那么多种子呢？”等问题，学生对此感到十分困惑。该课要点是种子的内在变化过程，学生在实验中无法观察到。在学生急于弄清楚但用课本静态插图无法解释时，笔者及时利用课件讲解了桃子的形成过程——通过播放视频，把桃花授粉后形成果实的复杂、长期变化过程清晰直观地展现在学生面前，让他们看到花授粉后的变化以及果实的形成。

由于受到时空的限制，有些知识学生在日常生活中是很难接触到的，故给教学带来了一定的困难。为此，教师可利用人工智能播放有关内容，如播放南极、北极严酷的自然环境及动植物的资源状况等。还有些教学内容是无法再现的历史变迁，如生命的起源，教师就可播放《生命演化》人工智能，用生动的画面模拟原始地球的自然环境。

综上所述，人工智能的确解决了当今科学教学中的诸多难题，为课堂注入了一股强劲的生命力。但我们也要知道，人工智能不是惟一的教育资源，它只是一种补充、一种手段，并非每节课都要用到人工智能，只有与其他教育资源相结合，才能充分发挥各自的作用，并为科学课程的根本目的服务。因此，教师在积极利用人工智能的时候，还需要分清教学主次，提高课堂教学效果。

参考文献

[1]范洁.义务教育阶段人工智能课程开发的思考与探索[J].中国信息技术教育，2018（19）：93-94.

[2]编程类玩具将热卖国务院要求中小学开设人工智能课[J].玩具世界，2017（09）：11-12.