引入人工智能凸显课堂活力

◇黄雯雯（江苏：张家港市鹿苑小学）

自动驾驶、人脸识别、指纹识别等人工智能技术的发展，预示着社会进入智能时代。在开展教学活动时，如果教师仍旧延续旧法，势必会阻碍科学课堂的现代化建设，让课改成为空话。在科学教学中，教师应当主动地跟上时代发展的潮流，在课堂中为人工智能技术预留一席之地，巧妙地使用人工智能技术改良过去的教学形式，为科学课堂注入新鲜血液，以便在重新焕发科学课堂的活力中，全面提升科学课堂的教学质量。

一、引入决策系统，实现精准快捷教学

（一）完善准备，改进备课过程

如果将一堂课比作建造高楼大厦的过程，那么，教学准备环节就如同准备材料、打地基的过程。只有地基打得牢固、材料充分，整个课堂的教学质量才能够达到预期。然而，在实际的教学中仍旧会出现许多突发情况，导致整个课堂难以沿着预想的方向发展，最终，教学质量也与预期相去甚远。因此，教师急需一种虚拟环境，预估课堂的走向，事先了解未来可能发生的事情。人工智能技术便在此时走入教师的眼帘，为干涸的课堂带来一汪活水。在实际带领学生学习科学知识前，教师可以先将备课的内容录入智能决策系统，再经由智能决策系统反馈的数据，对准备好的教学内容、教学活动进行精准改良。

例如，在《地球家园的化学变化》这一课中，教师可以先结合以往的教学经验，对学生的科学素养、教材上的科学知识进行分析，并做好教学活动的设计，完成课前准备。之后，教师将预设的教学目标、教学活动等录入人工智能决策系统，利用人工智能决策系统模拟未来的课堂走向。通过虚拟情境的演示，教师明确“合作交流”“动手实践”等活动都能够取得不错的教学效果，但是其他活动则相对不尽如人意。基于此，教师可以重新调整之前设计的教案，并根据人工智能决策系统上反馈的数据，对教案上的活动进行调整、改进。当再次经过人工智能决策系统的检验后，教师便可以将最终方案应用于实际教学，让课堂交上满意答卷。

智能决策系统的存在，让课前准备活动变得更加精准。案例中，教师认识到备课环节扮演的重要角色，主动在备课环节中应用人工智能决策系统，能避免课堂中发生意外，影响后续的教学进度，从而让科学课堂收获硕果，让学生的科学素养获得全面发展。

（二）尊重差异，实现个性教学

早在许多年前，陶行知先生就将学生比作花木。他认为，每一个学生都应当得到与之相适宜的教育培养方式，只有这样，含苞的花木才能够得到绽放。但是，在过去，受到教育资源的限制，如何有效培育每一株“花木”，困扰着每一位“园丁”。随着人工智能技术与小学科学教学的融合，越来越多智能化的教学手段走入课堂，而基于智能决策系统支撑的人工智能软件独领风骚，让教师从传统的教学结构中跳脱出来。在实际的教学中，教师能够利用人工智能软件判断学生的学习实况，从而为学生精准推送学习资源，满足学生个性化的学习需求。

比如，在《测量气温》这一课中，教师可以先为学生引入人工智能软件，带领学生进行注册，并让学生掌握人工智能软件的基本用法。随后，教师请学生找到自测板块，通过自测，向人工智能软件反馈学习情况。在完成自测后，人工智能软件的后台便会展开大数据分析，精准定位每一个学生的科学素养发展水平，并为学生定制教学内容。这样，学生在软件中打开本节课后，页面上也会呈现与其能力相适应的学习资源，让学生满足自身的学习需求，逐步建立完整的科学知识体系。

只有合乎学生成长需求的学习形式、学习内容，才能够成为滋养学生的养料，促进学生的全面发展。案例中，教师先借助人工智能软件检验学生的学习情况，再借由人工智能软件生成特定的教学资源，帮助他们更好地习得知识，畅享科学的魅力。

二、聚焦个体发展，促进自学能力成长

（一）生成自学平台，提高学习能力

在传统科学课堂中，教师习惯于占据课堂的主体地位，无形中成为课堂的“主角”，导致学生成为课堂上的“观众”，只能被动地接受教师的讲解。长久处于这样的学习方式下，学生会逐渐丧失探索科学世界的热情。新课标中进一步强调了学生的主体地位，倡导教师将课堂的主动权交给学生，使学生从“要我学”过渡到“我要学”的状态。对此，教师不妨迎合信息化的教育改革趋势，主动用人工智能技术，为学生搭建自主学习的平台，让学生拥有更加灵动的自学环境，以便学生化身为小主人，尽情享受学习科学知识的过程，让学习真正发生。

例如，在带领学生学习《光是怎样传播的》这一课时，教师先围绕“光是沿直线传播的”等知识进行微课视频的制作，并将做好的视频上传到自学平台。随后，教师为学生布置自主学习的任务，引领学生按照自己的节奏展开学习活动。具体来说，学生可以先对教师上传的微课进行浏览，以便结合翻阅教材的过程，初步理解光沿直线传播等科学知识。之后，学生可以利用互联网的交流渠道，与同伴进行沟通，并针对“光如何进行传播？”展开讨论，加深对知识的印象。紧接着，学生再对智能学习平台上推送的学习资料进行浏览，拓展自身的见闻，了解光沿直线传播对人们生产生活的影响。最后，学生再在智能学习平台上参与练习活动，以便通过回顾学习历程、做练习题等方式，建立完整的知识体系。

智能学习平台上有着丰富的学习资源，能有效打破过去的教育壁垒，拓展学生的学习渠道，帮助学生摆脱“观众”的身份，使学生在“我要学”的学习状态下，加深对科学知识的印象，掌握学习的技巧，增强学习能力。

（二）引入仿真系统，优化实验教学

实验是学生走入科学国度的大门，也是彰显学生本位的重要途径。但是，在科学课堂上一些实验的难度较高，当教师完全对学生放手时，会影响实验的进度，让学生对实验形成畏难心理；当教师过度介入实验时，会占据学生的主体地位，让实验丧失原本的味道。智能仿真系统能够开发新颖的实验教学方式，弥补传统实验教学中的不足。为了让学生充分享受实验的过程，教师有必要请学生通过智能仿真系统进行实验操作，活化操作实验的方式。

比如，在《火山喷发的成因及作用》这一课中带领学生开展科学实验时，教师先为学生呈现火山喷发的画面，让学生直面这一自然现象。随后，教师引导学生猜想火山喷发的原因。当学生提出“高温高压会造成火山喷发”等想法后，教师请学生利用仿真实验系统展开实验探究。在仿真实验系统中，学生可以对变量进行有效控制，并模拟岩浆中有大量气体、地壳中有薄弱地带等现象，促使学生通过不同的实验结果，认识火山形成的原因。在虚拟实验中，当出现操作失误的情况时，学生也能轻松地回到上一步，修改自己的错误，从而避免时间的浪费，大大提升实验探究的效率。

仿真实验系统能够弥补过去的不足，在彰显学生本位的同时，让学生通过亲身操作的方式直面各种实验结果，从而真正地用自己的双手揭开科学世界的神秘面纱，加深对科学知识的印象。

三、改良传统结构，提升科学教学质量

（一）使用阅卷系统，迅速检验学习成效

教师不是教学机器人，只一味地为学生渗透科学知识，而不管学生的学习实效，相反，教师在开展教学活动后，需要定期检验学生的学习成效，以便根据学生的具体表现，精准安排后续的教学活动，始终维持学生学习科学知识的热情，让学生轻松地徜徉在科学世界的海洋。但是，学生的人数远远多于教师人数，教师很难根据学生所做的练习题，把握学情。随着人工智能技术的发展，无纸化考试在近年异军突起，在带领学生学习了科学知识后，教师便可以通过管理题库、智能组卷等方式，检验教学成效。

例如，在《心脏和血液》这一课中，教师先围绕教材内容，确定“心脏的概念”“心脏工作的方式”等是需要学生着重记忆的知识点。随后，教师围绕上述内容进行习题的设计，并将设计好的习题录入智能网络组卷阅卷系统，生成题库。之后，教师在智能网络组卷阅卷系统中设定自己的要求，以便智能网络组卷阅卷系统自动生成试卷，如要检验学生学习“心脏工作的方式”这部分知识的效果，教师便可以输入相应的要求，让智能网络组卷阅卷系统生成检验这部分知识的习题。在学生完成练习后，智能网络组卷阅卷系统的后台会自动对学生填写的内容进行检测，迅速判断出学生所填内容的正误，并对全体学生的做题情况进行整理，生成数据，让教师快速把握学生的学习效果。这样，教师可以及时地为学生进行补习，帮助学生建立完整的知识体系。

无纸化检测方式的出现，是对传统纸质考试形式的挑战，能推动科学教学的革新，促进课堂教学评价的改良，从而使教师在高效率的评价方式中，迅速地了解学生的学习实效，更加精准地安排后续的教学活动。

（二）丰富教学内容，有效打开学生视野

教材是教师开展教学活动的主要依据，但是，教材上安排的知识相对有限，也具有一定的滞后性。教师直接用教材开展教学活动，会阻碍学生科学素养的发展，关上学生接触更广阔世界的大门。科技的飞速发展，让日常生活中随处可见人工智能技术的身影，而科学课堂作为带领学生认识科学世界的桥梁，理应为学生渗透人工智能知识，让学生跟上时代发展的步伐。对此，教师应当找准时机，为学生渗透人工智能知识，有效打开学生的视野。

比如，在《信息的交流传播》这一课的教学中，教师先带领学生学习书本、电脑这两种传播工具提供信息的异同，引导学生了解这两种传播工具传播信息的方式。当学生对二者进行比较后，教师为学生布置“查找资料，了解人工智能技术在传播信息方面发挥的作用”的任务，请学生通过翻阅图文资料、浏览网页信息等方式，收集相关资源。之后，教师提出“有谁能够担任小教师，为大家介绍一下你收集的信息呢？”鼓励学生争当课堂上的小教师，主动为他人分享自己整理的资料。

人工智能技术对学生而言是新颖的、极具生命力的。案例中，教师从教学活动中寻找合适的时机，为学生引入人工智能技术，能轻而易举地调动学生的学习活力，保持学生对科学知识的新鲜感，从而推动高品质科学课堂的生成。

总而言之，在小学科学教学中引入人工智能技术，能够改变传统的科学教学模式，带给学生新颖的学习体验，让学生跟上时代的脚步，实现便捷学习。但是，教师也要认识到，现阶段仍旧存在许多不足，致使人工智能技术在科学课堂的应用受阻，人工智能技术的光芒也难以全面放射。为了建构精彩的科学课堂，让课堂充满现代气息，教师要继续开发多样化的教学手段，为人工智能技术寻找落脚之处，以便提升科学教学品质。