小學(xué)科學(xué)課中AI智能與STEAM的巧妙結(jié)合

王 賓

（福州教育學(xué)院附屬第三小學(xué) 福建福州 350000）

郁波指出：“人工智能時(shí)代剛剛來(lái)臨，人工智能發(fā)展方面人才缺口大，同時(shí)國(guó)內(nèi)中小學(xué)校的STEAM 科學(xué)教育課程也亟待加強(qiáng)，這是促進(jìn)素質(zhì)教育的有力突破口。”由此可見，將AⅠ智能技術(shù)和STEAM 理念進(jìn)行巧妙融合，以此搭建出充滿科學(xué)元素與時(shí)代氣息的科學(xué)課堂，是提高整體課堂質(zhì)量的必要突破口。而在具體的實(shí)施階段，一方面要考慮小學(xué)生的認(rèn)知范圍、理解能力；另一方面要遵從小學(xué)生的興趣喜好，以及時(shí)代發(fā)展需要。只有從不同的維度和層面出發(fā)研究教學(xué)方案，才能構(gòu)建出具有現(xiàn)實(shí)意義和教育意義的課堂模式，并讓學(xué)生在這期間獲得充足的養(yǎng)分，得到循序漸進(jìn)的提升。

一、構(gòu)建生活情境，讓課堂更真實(shí)

站在生活的層面剖析知識(shí)，可以近距離地增強(qiáng)課堂的代入感，讓學(xué)習(xí)變得更富有趣味性。在思考如何將AⅠ智能技術(shù)與STEAM 理念結(jié)合在一起的時(shí)候，我們可以從生活的角度入手，緊緊抓住學(xué)生的眼球。例《什么叫機(jī)械？》一課，在給學(xué)生闡述該知識(shí)點(diǎn)之前，首先將一個(gè)智能機(jī)器人拿到了課堂中，瞬間吸引住學(xué)生的注意力。隨后教育者詢問學(xué)生“是否知道這是什么？”，待學(xué)生回答完畢，教師總結(jié)“這是一個(gè)機(jī)械，而在我們的生活中包含了許許多多的機(jī)械，有的復(fù)雜無(wú)比，比如這個(gè)機(jī)器人，有的操作簡(jiǎn)單，原理單一”。為了讓學(xué)生更透徹地了解機(jī)械，教師又展示了數(shù)張圖，其中包括了衣服的拉鏈、自行車的車輪、汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)等等。隨后，作者又圍繞機(jī)器人展開描述，從它的工作原理、零部件等一一描述，讓學(xué)生明白如此神奇的機(jī)器人為何可以工作，以及它的零件、程序等又是如何運(yùn)作的。

二、跨領(lǐng)域交叉，讓課堂更豐富

（一）發(fā)散學(xué)生的思維

發(fā)散性思維能力的培養(yǎng)有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，并且可以幫助學(xué)生快速吃透所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，延伸學(xué)生的科學(xué)體驗(yàn)。在圍繞AⅠ智能與STEAM 理念激活學(xué)生發(fā)散性思維期間，教師可以適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生展示一些情境小實(shí)驗(yàn)，以此讓學(xué)生在身臨其境的體驗(yàn)中變得更愉悅。例如在《聲音的傳播》一課，為了幫助學(xué)生更透徹地了解聲音傳播的原理，以及相關(guān)的媒介問題，作者開展了以下實(shí)驗(yàn)。首先利用智能機(jī)器人的語(yǔ)音系統(tǒng)播放了一段優(yōu)美的兒歌，然而將其放在事先準(zhǔn)備好的鐘罩里面。鐘罩內(nèi)部蠟燭的不斷燃燒，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)蠟燭熄滅的時(shí)候，已經(jīng)無(wú)法再聽到機(jī)器人發(fā)出的聲音。當(dāng)時(shí)有的學(xué)生表示“難道是機(jī)器人沒電了嗎？”，對(duì)此作者將鐘罩拿開，優(yōu)美的歌聲再次傳來(lái)。就這樣，學(xué)生意識(shí)到空氣是傳播聲音的主要媒介之一。當(dāng)然，可以在這個(gè)基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生延伸思考。譬如真空保鮮膜可以保障一些食物不會(huì)迅速腐敗。那么，假如將食物放在沒有空氣的鐘罩里，是否也可以達(dá)到保存食物的效果呢？這個(gè)問題可以交給學(xué)生課后實(shí)踐。比如利用一周的時(shí)間，觀察放入無(wú)空氣鐘罩中的食物和放在空氣中的食物，了解二者之間腐敗的速度。

（二）讓學(xué)生接近生活

智能機(jī)器人作為一種依靠電力來(lái)實(shí)現(xiàn)工作的科技產(chǎn)品，其中蘊(yùn)含了許多適合于小學(xué)生接觸的知識(shí)點(diǎn)。比如能源轉(zhuǎn)換的技術(shù)——太陽(yáng)能，以往，學(xué)生了解了太陽(yáng)能熱水器的工作原理，但是對(duì)于太陽(yáng)能充電的原理相對(duì)模糊。所以，作者將智能機(jī)器人的太陽(yáng)能電子版面展示給學(xué)生，通過講解讓學(xué)生意識(shí)到，通過太陽(yáng)能充電不但可以將余出來(lái)的電力存在機(jī)器人的電池中，而且可以降低對(duì)生活的污染（固定充電系統(tǒng)，無(wú)需替換電池）。另一方面，為了豐富學(xué)生的課堂體驗(yàn)，作者還將智能機(jī)器人的太陽(yáng)能電池板的工作原理，以及相關(guān)的制作材料進(jìn)行了拆分式的講解，以此幫助學(xué)生一五一十地了解相關(guān)知識(shí)。在結(jié)束新課教學(xué)時(shí)，作者又進(jìn)一步地圍繞太陽(yáng)能的知識(shí)點(diǎn)鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)造太陽(yáng)能電池板，然后利用中午時(shí)分實(shí)驗(yàn)一下他們制作的太陽(yáng)能電池板是否可以正常運(yùn)作。這樣一來(lái)，不但可以有效地將所學(xué)知識(shí)貫穿于生活之中，同時(shí)可以促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，幫助其形成完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)此以往，可以為學(xué)生開展創(chuàng)客活動(dòng)鋪墊基礎(chǔ)。

三、創(chuàng)客交流活動(dòng)，讓課堂更科學(xué)

借助AⅠ智能與STEAM 理念構(gòu)建創(chuàng)客交流活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的設(shè)計(jì)情趣，開發(fā)他們的創(chuàng)造性思維，讓他們?cè)趯?shí)踐與探索中創(chuàng)造出屬于自己的科學(xué)產(chǎn)品，不但有利于學(xué)生科學(xué)思維的形成，并且能讓他們?cè)谝院蟮睦砜茖W(xué)習(xí)中取得更多的能力優(yōu)勢(shì)與認(rèn)知優(yōu)勢(shì)。具體實(shí)施階段，每次活動(dòng)的時(shí)間為七十分鐘，其中包括了學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用兩個(gè)部分。例如“目標(biāo)檢測(cè)”和“人臉識(shí)別”兩個(gè)部分，首先給學(xué)生講解兩門技術(shù)的使用方法和功能原理，然后引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)對(duì)兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐，借此引導(dǎo)學(xué)生訓(xùn)練出自己的AⅠ引擎并使用它們檢測(cè)出各種物體、識(shí)別出不同人臉。在這期間，為了提高學(xué)生對(duì)技巧的運(yùn)用熟練度，我們還可以結(jié)合生活元素和設(shè)計(jì)活動(dòng)理念。比如有些智能機(jī)器人中會(huì)安置目標(biāo)檢測(cè)功能，這時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試對(duì)機(jī)器人進(jìn)行拆分，然后找到負(fù)責(zé)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)功能處理的一部分進(jìn)行觀察。

四、實(shí)施多元評(píng)價(jià)，讓課堂更民主

評(píng)價(jià)作為課堂教學(xué)的重要組成部分，是幫助學(xué)生洞察個(gè)人短板，了解問題不足的關(guān)鍵措施。但是，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)模式并不利于學(xué)生提升自我，我們要善于在評(píng)價(jià)的時(shí)候?qū)栴}說(shuō)到根處。例如有的學(xué)生在參加創(chuàng)客活動(dòng)時(shí)，或者是在接受交叉性元素情境體驗(yàn)期間，注意力容易分散。對(duì)此，我們可以告訴他們站在知識(shí)重點(diǎn)的角度去思考問題，以網(wǎng)狀的思維模式將問題集中在一個(gè)點(diǎn)上，做到抽絲破繭、順藤摸瓜。

AⅠ智能技術(shù)的高速發(fā)展給教育注入了新的發(fā)展動(dòng)能，也讓我們的課堂教學(xué)變得不同于以往。在此背景下，學(xué)生不但可以獲得更多愉悅的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，同時(shí)還可以養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)。隨著STEAM 技術(shù)的合理引入，可以讓學(xué)生站在不同的層次去觀察科學(xué)、感知科學(xué)，有效增強(qiáng)他們對(duì)科學(xué)與生活的體驗(yàn)和理解。