人工智能視閾下小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)改革研究

黃迪

摘要：人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展對于課堂教育有著很大的影響。它對教師的教學(xué)思想、課堂教學(xué)活動及課堂評價等方面都有著積極推動的作用。教師要以一種接納和包容的心態(tài)去面對人工智能技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中的運用。本文通過闡述人工智能時代下小學(xué)教育科學(xué)教育改革的重大意義，探索該時代背景下小學(xué)教育科學(xué)教育變革相關(guān)戰(zhàn)略，為實施科技帶給教學(xué)所帶來的美好教育愿景指明方向。

關(guān)鍵詞：人工智能時代;小學(xué)科學(xué)教育;課堂教學(xué);改革

新課程標(biāo)準(zhǔn)明確教育的智能化發(fā)展應(yīng)以“挖掘?qū)W生的潛能、激發(fā)學(xué)生的興趣、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和實現(xiàn)學(xué)生的價值”為教學(xué)目標(biāo)，強調(diào)大數(shù)據(jù)和人工智能必須對教育和課堂教學(xué)充分發(fā)揮其有效的積極作用。通過計算機化、智能化管理等信息化技術(shù)，可以關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生的發(fā)展進(jìn)行有效監(jiān)控和評價，為每個學(xué)生生成準(zhǔn)確的發(fā)展報告，以更好地改進(jìn)和完善教學(xué)質(zhì)量。

一、人工智能時代小學(xué)教育科學(xué)教育改革的必然性

信息化技術(shù)對課堂教學(xué)的影響非常巨大，從技術(shù)的使用到學(xué)生的個性化發(fā)展，再到教師教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變和學(xué)校體制改革，信息技術(shù)為他們的有效發(fā)展提供技術(shù)和理論支持。信息技術(shù)已成為課堂教學(xué)的一部分，它與課堂教學(xué)的融合使教學(xué)和學(xué)習(xí)都發(fā)生質(zhì)和量的改變。在教育信息化的進(jìn)程中，大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的快速發(fā)展，以新的教育形式不斷涌入課堂，為創(chuàng)新型教學(xué)的發(fā)展指明方向。隨著以互聯(lián)網(wǎng)為代表的數(shù)字時代的到來，課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型已成必然，課堂從單向課堂演變?yōu)殡p向課堂，學(xué)生學(xué)習(xí)的空間維度不斷增加，教學(xué)效果也有很明顯地提高。

二、 人工智能時代基礎(chǔ)科學(xué)教育課堂改革的表現(xiàn)

（一）教師觀念的轉(zhuǎn)變：從認(rèn)識到行為的轉(zhuǎn)變

人工智能時代的小學(xué)科學(xué)要求教師要了解人工智能的具體特點，根據(jù)人工智能化的特征逐漸轉(zhuǎn)變教學(xué)理念和教學(xué)方法。傳統(tǒng)教育理念和在人工智能時代，精準(zhǔn)分析、個性化指導(dǎo)、深度課堂等教育觀念間的沖突和矛盾，促使老師不斷地認(rèn)識和應(yīng)對人工智能化教學(xué)，在學(xué)習(xí)適應(yīng)中也會改變。在智能化課堂中，老師是課堂的設(shè)計者和引導(dǎo)者，更是學(xué)生對學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析與發(fā)展的評估者。例如：老師把人工智能技術(shù)帶到課堂上，為小學(xué)生帶來了更加真實地感受，同時老師還運用了現(xiàn)代科技制作不同森林情景和特殊的動植物，并做成了不同的場景化、互動性強的VR視頻，給小學(xué)生從多角度感受和提體森林意境。

（二）教學(xué)主體的轉(zhuǎn)變：從一元化到多元化的轉(zhuǎn)變

人工智能時代的各種技術(shù)將在小學(xué)科學(xué)教育中層出不窮，課堂中主體與客體的相互依存和互動必然會因現(xiàn)實而發(fā)生變化。人工智能時代的信息和數(shù)字技術(shù)比多媒體教育資源豐富得多，例如，平板電腦、便攜式設(shè)備、數(shù)字實驗室設(shè)備、記錄設(shè)備和學(xué)習(xí)過程分析等。科技在課堂上有了新的意義和內(nèi)涵。課堂中主客體的交流與互動已經(jīng)從面對面的“師生”形式轉(zhuǎn)變?yōu)槌綍r空限制的多種交流形式。例如，教師使用數(shù)字實驗室設(shè)備和平板電腦進(jìn)行教學(xué)。在整個探索過程中，學(xué)生不僅要注意數(shù)字化實驗室設(shè)備的組裝，還要在平板電腦上確認(rèn)實驗數(shù)據(jù)記錄。在后續(xù)的實驗結(jié)果分析和交流中，教師通過控制終端檢索各組學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)一步引導(dǎo)有問題的小組，師生互動變成師生互動。數(shù)字化實驗設(shè)備與智能數(shù)據(jù)記錄終端交互。人工智能技術(shù)已經(jīng)成為課堂上除師生之外的另一個對象。師生圍繞人工智能技術(shù)開展一系列的研究活動。

（三）教育內(nèi)容的轉(zhuǎn)變：物化與智能化的有效體現(xiàn)

隨著人工智能科技的迅速發(fā)展，教育內(nèi)容也將出現(xiàn)重大變化。紙質(zhì)教材和電子課本的相互疊加、融合乃至替代，使得基礎(chǔ)科學(xué)課程教材的內(nèi)涵進(jìn)一步地組織、表述和體現(xiàn)以及教學(xué)方式進(jìn)一步地豐富和擴展。同時，由于教育信息化與人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，對教育內(nèi)涵的個性化、特色化表達(dá)也將更加突出。各個年齡段的學(xué)生對課本所需要掌握的內(nèi)容和格式，也許會有較大的不同。在我國的科學(xué)教育中，除具備能夠替換傳統(tǒng)紙質(zhì)課本的數(shù)字化教學(xué)課本和有趣生動的視覺影像等多媒體信息資源外，還能夠借助ar、vr和3d技術(shù)來打造模型進(jìn)行實踐性的教學(xué)。教師在進(jìn)行宇宙知識的教學(xué)時，可以利用VR技術(shù)把難以理解行星位置與其運動規(guī)律表現(xiàn)出來，讓學(xué)生們能夠親自體驗，感受人類的渺小與宇宙的浩瀚，教學(xué)的有效性也因此得到很大的提高。

（四）課堂評價改革：精準(zhǔn)個性化評估分析

目前，小學(xué)科學(xué)強調(diào)基于課程標(biāo)準(zhǔn)的有效評估。在課堂教學(xué)中，對學(xué)生學(xué)習(xí)的評價逐漸成為常態(tài)。對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價有多種方式，但是，由于受學(xué)生數(shù)目、師資精力和技術(shù)的限制等因素影響，很難進(jìn)行個性化和準(zhǔn)確的評估。運用人工智能技術(shù)的課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)評估，可以全面地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不僅可以實現(xiàn)對學(xué)生的知識建構(gòu)和科研教學(xué)，還可以掌握學(xué)生的情緒和心理狀態(tài)，了解學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)傾向、個性特點等，為系統(tǒng)化、動態(tài)化和綜合評價提供量化依據(jù)，進(jìn)而評判課堂教學(xué)效果，為教師教學(xué)的調(diào)整和改進(jìn)提供依據(jù)。

綜上所述，隨著人工智能化的不斷變革，課堂教學(xué)必然會隨之產(chǎn)生一定的變化。在基礎(chǔ)科學(xué)課程中靈活應(yīng)用人工智能技術(shù)給教學(xué)帶來更廣闊的發(fā)展空間，信息技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢已經(jīng)得到學(xué)校、教師和家長的有效肯定和贊揚。然而，在課堂教學(xué)中應(yīng)用人工智能化技術(shù)仍然處于發(fā)展時期，還需要教師對小學(xué)科學(xué)的變革不斷研究和探索，為教育帶來更多革命性的變化。

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