浅谈智能实验教学环境下各学科实验教学模式与教学策略研究

张开花 胡学军

摘要：实验作为中小学理科教学中不可分割的一部分，是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径，对于提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力和团队合作能力，培育学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质，具有重要意义[1]。我国大部分地区中小学校实验室已按本地区标准将实验器材配置齐全，满足开展实验教学的基本条件。部分发达地区还将前沿的实验设备、先进的教育理念引入实验教学中，在完成教材和课标规定的传统实验之余，为学生的自主探究搭建平台。我国中小学实验教学取得的成果不可谓不丰硕，但目前实验教学正处在探索阶段，很多方面尚不完善，加之各地区发展理念及实验教学资源差异较大，很难形成统一的标准，中小学实验教学仍任重而道远。

关键词：小学;智能实验;融合

2018年4月，教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》中明确提出要构建智慧学习支持环境，开展以学习者为中心的智能化教学支持环境建设，并且提出启动“人工智能+教师队伍建设行动”，推动人工智能在教师各方面的支持工作。学习环境指人们在进行学习时所面临的周围的情况，包括物理学习环境、资源学习环境、技术学习环境和情感学习环境。大数据技术的发展，新的学习环境——智慧学习环境被广泛提出。智慧学习环境是一种能识别学习者特征、感知学习情景、便利的互动工具与提供合适的学习资源、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。最终使学习者达到轻松、投入和有效的学习。

一、智能教学实施现状

很多老师由于缺乏相关的专业知识，在进行智能实验教学时会显得力不从心，教学内容对于其属于复杂的教学任务，因此有些老师对于这一类型教学内容容易产生忽视心理，使得智能实验在教学上仅仅停留在表面。再加上小学生的科技素养不高，对于略显复杂的智能教学内容难以掌握，从而导致师生共同忽视人工智能模块的教育和学习。因此，开展智能实验教学，需要学校、家长和社会的大力支持。

二、如何在小学开展智能实验教学？

1.实验室建设

开展智能教学的学校可以根据已有实践室的建设情况，结合日常教学的需求，合理补充课程所需的硬件设备。学校可以通过升级或改造原有信息技术教室、创客实践室或者未来教室的方式建设“智能教育实验室”;建议教育主管部门牵头，与相关高校、企业等联合制定建设标准，并下拨专项建设经费，同时出台经费的使用指导意见，定期检查实验室建设情况，确保经费能落到实处，以保障人工智能实验室顺利建设。

2.打造以智能实验为核心的教学体系

智能技术中的许多代表性内容，如图像（人脸、数字等）识别、搜索、机器学习、深度神经网络等，算法较难。在基础教育阶段，如何将类似的人工智能技术的工作过程让中小学生能够形象的学习和了解，并加以复现，是当前开展人工智能教学需要思考的问题。立足当前课堂教学现状，教师只能关注应用和体验，以及相关程序模块的应用和硬件实现。也就是说，教师在课堂上可以辅导学生按照教程编程和搭建做出一个作品，实现人脸识别等功能，而对人工智能技术的基本原理、思想和方法，目前只能浅层涉及，让学生有初步的机器学习的概念，无需深入学习。从学生的长远发展考虑，建议教育主管部门组织专家制定小学和初中课程标准，重新审视《标准》中人工智能的相关内容，制作专业的学习教程，立足于中小学生的知识水平和认知特点，帮助学生循序渐进地学习和掌握人工智能的相关原理和方法，让学生除了会用、会做，还要懂，做到举一反三。比如随着人工智能时代的到来，AI技术被广泛地应用到生活中。目前，为了快速实现计算机与人类的有效沟通，编程是至关重要的。从当前人工智能的应用状况来分析，编程学习的重中之重是神经网络算法、机器学习算法。通过应用这两种算法，促使人工智能技术更加灵活，并进一步满足了计算的实际需求。作为一名小学信息技术教师，要科学、合理地运用编程技术，构建编程教学体系，搭建智能学习平台。通常情况下，编程教学体系分为以下五个阶段：第一阶段，依据教学内容，合理创设教学情境。教学活动开始之前，教师要借助游戏导入新课，目的旨在强化学生的学习热情，这种教学方法通常针对低年级的小学生。第二阶段，实施并指导Scratch图形化编程，对于小学信息技术教师而言，其要引导学生深入学习Scratch图形化编程，进一步理解Scratch图形化编程，通过学习编程，小学生在脑海中树立编程思维，便于利用编程解决相关问题。第三阶段，围绕具体项目，指导具体项目，同时还要开展项目测试工作，以提问的方式帮助学生建构起整体性思维，确保学生慢慢具备纠错能力、分析能力和判断能力。第四阶段，强化学生分析能力、列表能力和总结能力。信息技术课堂上，教师通过植树问题等对学生算法的掌握程度进行检验，此方法通常适用于高年级的小学生。第五阶段，初步学习编程机器人。通过编程的形式，实现与机器人的互动。

我们还可一借助网络平台搜索广泛的文本素材，学生在各种软件范读的学习情境中，朗读起来更加通顺流畅，咬字更为清晰准确;尤其对于散文、诗歌需要朗诵技巧和感情色彩的教学，则要求学生通过网络搜索名家朗诵的作品，用心品味，捕捉他们朗诵的技巧所在及真情的表达，以提升自身的诵读素养;此外，通过网络素材的整理和展示，学生犹如亲临实地一般，把亲眼所见、内心所想通过书面的形式描写出来，实现了自身写作素养的提升。在开展《海滨小城》一课教学中，教师以视频形式带领大家一起观光了这个美丽的城市，主要展示了海上、海滩、庭院、公园、街道等五处场景，全面突出了小城无与伦比的美丽，指点学生如何了解突出特色的重要词组和句式，并播放了名人朗诵的这首课文的视频资源，师生一起大声地跟随着诵读，收尾阶段，教师展示了网络搜集的几篇景物描写的优秀作文，并要求学生总结出每篇作文的写作亮点，接下来将自己的所见所想，依据观察景象的顺序，准确把握不同的景象特點，以笔头形式尽现于纸上，言之有物，以物言情，写出个性鲜明、优质的作文，潜移默化中促进写作素养的提升。

综上所述，信息技术催生了人工智能时代的来临，这也给教育界带来了空前地大变革，提供了新的契机。智能实验与语文知识的高效融合，实现了教学模式的更替和创新，较大程度地唤醒了学生学习的求知欲，给他们带来更真实.更深人地学习体验，保障了小学语文教学获得喜人的效果。

参考文献：

[1]郭慧.基于智能语音系统的小学教学优化[J].中国现代教育装备，2020（16）：9-10+12.

[2]黄涛，龚眉洁，杨华利，王涵，张晨晨.人机协同支持的小学语文写作教学研究[J].电化教育研究，2020，41（02）：108-114.

[3]王燕，黄云和.运用新课程理念优化小学语文教学设计[J].产业与科技论坛，2016，15（19）：146-147.

[4]李凤琴.从抓课堂教学入手不断深化素质教育[J].教学与管理，1998（10）：13-14.