人工智能下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀及對策研究

朱春生

摘 要：當(dāng)前，作為一種高效的信息技術(shù)教學(xué)手段，人工智能在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛。但教師應(yīng)意識到，不可惟“技術(shù)至上”，更不能只有視覺刺激而讓學(xué)生有感無知，而應(yīng)將、其與教學(xué)有效融合，從而達(dá)到教育價值的最大化。將人工智能軟件引入小學(xué)科學(xué)有關(guān)宇宙內(nèi)容的教學(xué)中，可讓學(xué)生從已知走向未知，從想像回歸觀測，從局外人變?yōu)楫?dāng)事人，并在提升課堂學(xué)習(xí)效果方面發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：人工智能;小學(xué)科學(xué);策略

近年來，隨著技術(shù)的不斷進步，人工智能設(shè)備的成本日益降低，其進入課堂應(yīng)用的門檻也越來越低，曾一度掀起應(yīng)用高潮。有研究者撰文指出，教育工作者對技術(shù)應(yīng)該有清醒的認(rèn)識，那就是既不能抵制新技術(shù)帶來的種種改變，也不能盲目崇拜技術(shù)，將技術(shù)發(fā)展當(dāng)成解決教育難題的萬能藥。那么，如何高效地利用技術(shù)就成為當(dāng)務(wù)之急。

一、現(xiàn)狀——即使有“米”也難“炊”

都說“巧婦難為無米之炊”，可在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，卻是“有米無米都難炊”。小學(xué)生的年齡特點決定了他們必須依靠大量的、真實的、有效的客觀形象展開學(xué)習(xí)，這也是許多科學(xué)教育家反復(fù)強調(diào)“學(xué)生要親歷完整的科學(xué)探究過程”的原因。因此，依托大量的實體材料開展探究活動恰恰是小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的特色。然而，開展此類探究活動存在難度大、成本高、耗時長等問題。

二、對策——人工智能來“送炭”

2.1送你一股吸引力——創(chuàng)設(shè)問題情境

科學(xué)探究是有難度的，有些甚至是枯燥的。而人工智能的優(yōu)美畫面、動人聲音，就很容易活躍課堂氣氛，牢牢吸引住學(xué)生的眼球。

例如，某小學(xué)教師在上“稱重”一課時，先讓學(xué)生看一段動畫視頻《曹沖稱象》，學(xué)生看得如癡如醉，然后討論：曹沖是怎么稱象的？我們能用他的辦法稱出眼前這塊碎磚頭的重量嗎？整個課堂顯得輕松愉悅，學(xué)生個個躍躍欲試。

再如，筆者在教學(xué)“光的反射”時，課前讓學(xué)生欣賞MTV《月之故鄉(xiāng)》，優(yōu)美的歌詞緩緩流淌……

師：“天上一個月亮，水里一個月亮”，你看見過嗎？

生：看見過。

師：你是否想過：這是什么科學(xué)現(xiàn)象？

生：倒影。

師：對，倒影是一種光學(xué)現(xiàn)象。這節(jié)課就讓我們繼續(xù)研究奇妙的光學(xué)世界。

本教學(xué)片段從學(xué)生司空見慣的現(xiàn)象中引出問題，很自然，遵循“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的探究規(guī)律。同時，筆者利用視頻創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，讓學(xué)生自己提出要研究的問題，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，又不失為一種很好的導(dǎo)入方式。

2.2送你一雙神奇眼——提高實驗可見度

有些實驗可見度低，常常影響教學(xué)效果。而用視頻手段展示這類實驗，效果會大為改觀。以“運動與摩擦力”實驗為例，教材上的實驗方法是利用手拉動測力計進行對比實驗，但手的用力與拉動的速度均不能保持均勻，因此，測力計的顯示刻度會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)相反的實驗結(jié)果。另外，測力計刻度間隔較小，學(xué)生觀察起來很不方便。為了讓全體學(xué)生直觀、精確地觀察到物體運動時產(chǎn)生的摩擦力大小，筆者設(shè)計制作了一款既能勻速拉動測力計，又能讓學(xué)生直觀、清楚地觀察到摩擦力大小的對比演示器。同時，筆者還在測力計上方安裝了一個攝像頭，并將其與計算機主機相連，可輕松捕獲視頻，這樣學(xué)生就可以同步、直觀、清楚地觀察到測力計所顯示的刻度了。

2.3送你一雙靈巧手——展示操作要領(lǐng)

有些操作技能的要領(lǐng)較為繁瑣，學(xué)生不易掌握。若選擇一些視頻資料，利用特寫鏡頭、慢動作鏡頭、定格靜止鏡頭等手段指導(dǎo)學(xué)生，就能充分展示實驗操作要領(lǐng)，收到了較好的效果。例如，“溶解”一課中的過濾是該實驗的操作難點。為了讓學(xué)生掌握操作要點，如濾紙的放置、過濾中的“三低三靠”，筆者在教學(xué)中就注意與學(xué)生同步觀看，切實利用好快進、快倒、慢鏡頭、靜音、暫停等功能。以暫停功能為例，它可以使學(xué)生較長時間集中于關(guān)鍵畫面上，為學(xué)生留下思考的余地;而靜音功能可以讓教師穿插必要的啟發(fā)性語言……

在科學(xué)探究中，有些操作根本無法集中呈現(xiàn)出來。下面，筆者以“用顯微鏡觀察身邊的生命世界（一）”一課為例加以說明。在具體教學(xué)中，當(dāng)教師演示正確使用顯微鏡的方法和步驟時，學(xué)生既看不到標(biāo)本的精細(xì)結(jié)構(gòu)，也看不到移動玻片。這時，教師就可以播放視頻讓學(xué)生看到顯微鏡下的真實畫面，學(xué)生可借此掌握移動載玻片時畫面的變化規(guī)律，從而提高了教學(xué)效率。

2.4送你一種穿越功——呈現(xiàn)非常時空

某些事物形成的過程用肉眼無法觀測到，教師講解起來很抽象。而用視頻模擬這一過程，就能突破時空限制，充分展示物質(zhì)變化的過程，學(xué)生看后也就比較容易理解了。例如，“花、果實和種子”一課就有“花授粉后究竟發(fā)生了哪些變化？它是怎樣慢慢長成果實的呢？它為什么會長出那么多種子呢？”等問題，學(xué)生對此感到十分困惑。該課要點是種子的內(nèi)在變化過程，學(xué)生在實驗中無法觀察到。在學(xué)生急于弄清楚但用課本靜態(tài)插圖無法解釋時，筆者及時利用課件講解了桃子的形成過程——通過播放視頻，把桃花授粉后形成果實的復(fù)雜、長期變化過程清晰直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓他們看到花授粉后的變化以及果實的形成。

由于受到時空的限制，有些知識學(xué)生在日常生活中是很難接觸到的，故給教學(xué)帶來了一定的困難。為此，教師可利用人工智能播放有關(guān)內(nèi)容，如播放南極、北極嚴(yán)酷的自然環(huán)境及動植物的資源狀況等。還有些教學(xué)內(nèi)容是無法再現(xiàn)的歷史變遷，如生命的起源，教師就可播放《生命演化》人工智能，用生動的畫面模擬原始地球的自然環(huán)境。

綜上所述，人工智能的確解決了當(dāng)今科學(xué)教學(xué)中的諸多難題，為課堂注入了一股強勁的生命力。但我們也要知道，人工智能不是惟一的教育資源，它只是一種補充、一種手段，并非每節(jié)課都要用到人工智能，只有與其他教育資源相結(jié)合，才能充分發(fā)揮各自的作用，并為科學(xué)課程的根本目的服務(wù)。因此，教師在積極利用人工智能的時候，還需要分清教學(xué)主次，提高課堂教學(xué)效果。

參考文獻

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