引入人工智能凸顯課堂活力

◇黃雯雯（江蘇：張家港市鹿苑小學(xué)）

自動駕駛、人臉識別、指紋識別等人工智能技術(shù)的發(fā)展，預(yù)示著社會進(jìn)入智能時(shí)代。在開展教學(xué)活動時(shí)，如果教師仍舊延續(xù)舊法，勢必會阻礙科學(xué)課堂的現(xiàn)代化建設(shè)，讓課改成為空話。在科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)主動地跟上時(shí)代發(fā)展的潮流，在課堂中為人工智能技術(shù)預(yù)留一席之地，巧妙地使用人工智能技術(shù)改良過去的教學(xué)形式，為科學(xué)課堂注入新鮮血液，以便在重新煥發(fā)科學(xué)課堂的活力中，全面提升科學(xué)課堂的教學(xué)質(zhì)量。

一、引入決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)快捷教學(xué)

（一）完善準(zhǔn)備，改進(jìn)備課過程

如果將一堂課比作建造高樓大廈的過程，那么，教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)就如同準(zhǔn)備材料、打地基的過程。只有地基打得牢固、材料充分，整個(gè)課堂的教學(xué)質(zhì)量才能夠達(dá)到預(yù)期。然而，在實(shí)際的教學(xué)中仍舊會出現(xiàn)許多突發(fā)情況，導(dǎo)致整個(gè)課堂難以沿著預(yù)想的方向發(fā)展，最終，教學(xué)質(zhì)量也與預(yù)期相去甚遠(yuǎn)。因此，教師急需一種虛擬環(huán)境，預(yù)估課堂的走向，事先了解未來可能發(fā)生的事情。人工智能技術(shù)便在此時(shí)走入教師的眼簾，為干涸的課堂帶來一汪活水。在實(shí)際帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識前，教師可以先將備課的內(nèi)容錄入智能決策系統(tǒng)，再經(jīng)由智能決策系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，對準(zhǔn)備好的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動進(jìn)行精準(zhǔn)改良。

例如，在《地球家園的化學(xué)變化》這一課中，教師可以先結(jié)合以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、教材上的科學(xué)知識進(jìn)行分析，并做好教學(xué)活動的設(shè)計(jì)，完成課前準(zhǔn)備。之后，教師將預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動等錄入人工智能決策系統(tǒng)，利用人工智能決策系統(tǒng)模擬未來的課堂走向。通過虛擬情境的演示，教師明確“合作交流”“動手實(shí)踐”等活動都能夠取得不錯(cuò)的教學(xué)效果，但是其他活動則相對不盡如人意。基于此，教師可以重新調(diào)整之前設(shè)計(jì)的教案，并根據(jù)人工智能決策系統(tǒng)上反饋的數(shù)據(jù)，對教案上的活動進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)。當(dāng)再次經(jīng)過人工智能決策系統(tǒng)的檢驗(yàn)后，教師便可以將最終方案應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)，讓課堂交上滿意答卷。

智能決策系統(tǒng)的存在，讓課前準(zhǔn)備活動變得更加精準(zhǔn)。案例中，教師認(rèn)識到備課環(huán)節(jié)扮演的重要角色，主動在備課環(huán)節(jié)中應(yīng)用人工智能決策系統(tǒng)，能避免課堂中發(fā)生意外，影響后續(xù)的教學(xué)進(jìn)度，從而讓科學(xué)課堂收獲碩果，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)獲得全面發(fā)展。

（二）尊重差異，實(shí)現(xiàn)個(gè)性教學(xué)

早在許多年前，陶行知先生就將學(xué)生比作花木。他認(rèn)為，每一個(gè)學(xué)生都應(yīng)當(dāng)?shù)玫脚c之相適宜的教育培養(yǎng)方式，只有這樣，含苞的花木才能夠得到綻放。但是，在過去，受到教育資源的限制，如何有效培育每一株“花木”，困擾著每一位“園丁”。隨著人工智能技術(shù)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的融合，越來越多智能化的教學(xué)手段走入課堂，而基于智能決策系統(tǒng)支撐的人工智能軟件獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，讓教師從傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)中跳脫出來。在實(shí)際的教學(xué)中，教師能夠利用人工智能軟件判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)況，從而為學(xué)生精準(zhǔn)推送學(xué)習(xí)資源，滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。

比如，在《測量氣溫》這一課中，教師可以先為學(xué)生引入人工智能軟件，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行注冊，并讓學(xué)生掌握人工智能軟件的基本用法。隨后，教師請學(xué)生找到自測板塊，通過自測，向人工智能軟件反饋學(xué)習(xí)情況。在完成自測后，人工智能軟件的后臺便會展開大數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)定位每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展水平，并為學(xué)生定制教學(xué)內(nèi)容。這樣，學(xué)生在軟件中打開本節(jié)課后，頁面上也會呈現(xiàn)與其能力相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生滿足自身的學(xué)習(xí)需求，逐步建立完整的科學(xué)知識體系。

只有合乎學(xué)生成長需求的學(xué)習(xí)形式、學(xué)習(xí)內(nèi)容，才能夠成為滋養(yǎng)學(xué)生的養(yǎng)料，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。案例中，教師先借助人工智能軟件檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，再借由人工智能軟件生成特定的教學(xué)資源，幫助他們更好地習(xí)得知識，暢享科學(xué)的魅力。

二、聚焦個(gè)體發(fā)展，促進(jìn)自學(xué)能力成長

（一）生成自學(xué)平臺，提高學(xué)習(xí)能力

在傳統(tǒng)科學(xué)課堂中，教師習(xí)慣于占據(jù)課堂的主體地位，無形中成為課堂的“主角”，導(dǎo)致學(xué)生成為課堂上的“觀眾”，只能被動地接受教師的講解。長久處于這樣的學(xué)習(xí)方式下，學(xué)生會逐漸喪失探索科學(xué)世界的熱情。新課標(biāo)中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的主體地位，倡導(dǎo)教師將課堂的主動權(quán)交給學(xué)生，使學(xué)生從“要我學(xué)”過渡到“我要學(xué)”的狀態(tài)。對此，教師不妨迎合信息化的教育改革趨勢，主動用人工智能技術(shù)，為學(xué)生搭建自主學(xué)習(xí)的平臺，讓學(xué)生擁有更加靈動的自學(xué)環(huán)境，以便學(xué)生化身為小主人，盡情享受學(xué)習(xí)科學(xué)知識的過程，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)《光是怎樣傳播的》這一課時(shí)，教師先圍繞“光是沿直線傳播的”等知識進(jìn)行微課視頻的制作，并將做好的視頻上傳到自學(xué)平臺。隨后，教師為學(xué)生布置自主學(xué)習(xí)的任務(wù)，引領(lǐng)學(xué)生按照自己的節(jié)奏展開學(xué)習(xí)活動。具體來說，學(xué)生可以先對教師上傳的微課進(jìn)行瀏覽，以便結(jié)合翻閱教材的過程，初步理解光沿直線傳播等科學(xué)知識。之后，學(xué)生可以利用互聯(lián)網(wǎng)的交流渠道，與同伴進(jìn)行溝通，并針對“光如何進(jìn)行傳播？”展開討論，加深對知識的印象。緊接著，學(xué)生再對智能學(xué)習(xí)平臺上推送的學(xué)習(xí)資料進(jìn)行瀏覽，拓展自身的見聞，了解光沿直線傳播對人們生產(chǎn)生活的影響。最后，學(xué)生再在智能學(xué)習(xí)平臺上參與練習(xí)活動，以便通過回顧學(xué)習(xí)歷程、做練習(xí)題等方式，建立完整的知識體系。

智能學(xué)習(xí)平臺上有著豐富的學(xué)習(xí)資源，能有效打破過去的教育壁壘，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道，幫助學(xué)生擺脫“觀眾”的身份，使學(xué)生在“我要學(xué)”的學(xué)習(xí)狀態(tài)下，加深對科學(xué)知識的印象，掌握學(xué)習(xí)的技巧，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力。

（二）引入仿真系統(tǒng)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是學(xué)生走入科學(xué)國度的大門，也是彰顯學(xué)生本位的重要途徑。但是，在科學(xué)課堂上一些實(shí)驗(yàn)的難度較高，當(dāng)教師完全對學(xué)生放手時(shí)，會影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)形成畏難心理；當(dāng)教師過度介入實(shí)驗(yàn)時(shí)，會占據(jù)學(xué)生的主體地位，讓實(shí)驗(yàn)喪失原本的味道。智能仿真系統(tǒng)能夠開發(fā)新穎的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足。為了讓學(xué)生充分享受實(shí)驗(yàn)的過程，教師有必要請學(xué)生通過智能仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，活化操作實(shí)驗(yàn)的方式。

比如，在《火山噴發(fā)的成因及作用》這一課中帶領(lǐng)學(xué)生開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師先為學(xué)生呈現(xiàn)火山噴發(fā)的畫面，讓學(xué)生直面這一自然現(xiàn)象。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生猜想火山噴發(fā)的原因。當(dāng)學(xué)生提出“高溫高壓會造成火山噴發(fā)”等想法后，教師請學(xué)生利用仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)展開實(shí)驗(yàn)探究。在仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，學(xué)生可以對變量進(jìn)行有效控制，并模擬巖漿中有大量氣體、地殼中有薄弱地帶等現(xiàn)象，促使學(xué)生通過不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)識火山形成的原因。在虛擬實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)出現(xiàn)操作失誤的情況時(shí)，學(xué)生也能輕松地回到上一步，修改自己的錯(cuò)誤，從而避免時(shí)間的浪費(fèi)，大大提升實(shí)驗(yàn)探究的效率。

仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)過去的不足，在彰顯學(xué)生本位的同時(shí)，讓學(xué)生通過親身操作的方式直面各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而真正地用自己的雙手揭開科學(xué)世界的神秘面紗，加深對科學(xué)知識的印象。

三、改良傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升科學(xué)教學(xué)質(zhì)量

（一）使用閱卷系統(tǒng)，迅速檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成效

教師不是教學(xué)機(jī)器人，只一味地為學(xué)生滲透科學(xué)知識，而不管學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)效，相反，教師在開展教學(xué)活動后，需要定期檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，以便根據(jù)學(xué)生的具體表現(xiàn)，精準(zhǔn)安排后續(xù)的教學(xué)活動，始終維持學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識的熱情，讓學(xué)生輕松地徜徉在科學(xué)世界的海洋。但是，學(xué)生的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于教師人數(shù)，教師很難根據(jù)學(xué)生所做的練習(xí)題，把握學(xué)情。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，無紙化考試在近年異軍突起，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)了科學(xué)知識后，教師便可以通過管理題庫、智能組卷等方式，檢驗(yàn)教學(xué)成效。

例如，在《心臟和血液》這一課中，教師先圍繞教材內(nèi)容，確定“心臟的概念”“心臟工作的方式”等是需要學(xué)生著重記憶的知識點(diǎn)。隨后，教師圍繞上述內(nèi)容進(jìn)行習(xí)題的設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)好的習(xí)題錄入智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)，生成題庫。之后，教師在智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)中設(shè)定自己的要求，以便智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)自動生成試卷，如要檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)“心臟工作的方式”這部分知識的效果，教師便可以輸入相應(yīng)的要求，讓智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)生成檢驗(yàn)這部分知識的習(xí)題。在學(xué)生完成練習(xí)后，智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)的后臺會自動對學(xué)生填寫的內(nèi)容進(jìn)行檢測，迅速判斷出學(xué)生所填內(nèi)容的正誤，并對全體學(xué)生的做題情況進(jìn)行整理，生成數(shù)據(jù)，讓教師快速把握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這樣，教師可以及時(shí)地為學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)習(xí)，幫助學(xué)生建立完整的知識體系。

無紙化檢測方式的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)紙質(zhì)考試形式的挑戰(zhàn)，能推動科學(xué)教學(xué)的革新，促進(jìn)課堂教學(xué)評價(jià)的改良，從而使教師在高效率的評價(jià)方式中，迅速地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)效，更加精準(zhǔn)地安排后續(xù)的教學(xué)活動。

（二）豐富教學(xué)內(nèi)容，有效打開學(xué)生視野

教材是教師開展教學(xué)活動的主要依據(jù)，但是，教材上安排的知識相對有限，也具有一定的滯后性。教師直接用教材開展教學(xué)活動，會阻礙學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展，關(guān)上學(xué)生接觸更廣闊世界的大門?？萍嫉娘w速發(fā)展，讓日常生活中隨處可見人工智能技術(shù)的身影，而科學(xué)課堂作為帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識科學(xué)世界的橋梁，理應(yīng)為學(xué)生滲透人工智能知識，讓學(xué)生跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。對此，教師應(yīng)當(dāng)找準(zhǔn)時(shí)機(jī)，為學(xué)生滲透人工智能知識，有效打開學(xué)生的視野。

比如，在《信息的交流傳播》這一課的教學(xué)中，教師先帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)書本、電腦這兩種傳播工具提供信息的異同，引導(dǎo)學(xué)生了解這兩種傳播工具傳播信息的方式。當(dāng)學(xué)生對二者進(jìn)行比較后，教師為學(xué)生布置“查找資料，了解人工智能技術(shù)在傳播信息方面發(fā)揮的作用”的任務(wù)，請學(xué)生通過翻閱圖文資料、瀏覽網(wǎng)頁信息等方式，收集相關(guān)資源。之后，教師提出“有誰能夠擔(dān)任小教師，為大家介紹一下你收集的信息呢？”鼓勵(lì)學(xué)生爭當(dāng)課堂上的小教師，主動為他人分享自己整理的資料。

人工智能技術(shù)對學(xué)生而言是新穎的、極具生命力的。案例中，教師從教學(xué)活動中尋找合適的時(shí)機(jī)，為學(xué)生引入人工智能技術(shù)，能輕而易舉地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)活力，保持學(xué)生對科學(xué)知識的新鮮感，從而推動高品質(zhì)科學(xué)課堂的生成。

總而言之，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中引入人工智能技術(shù)，能夠改變傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)模式，帶給學(xué)生新穎的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生跟上時(shí)代的腳步，實(shí)現(xiàn)便捷學(xué)習(xí)。但是，教師也要認(rèn)識到，現(xiàn)階段仍舊存在許多不足，致使人工智能技術(shù)在科學(xué)課堂的應(yīng)用受阻，人工智能技術(shù)的光芒也難以全面放射。為了建構(gòu)精彩的科學(xué)課堂，讓課堂充滿現(xiàn)代氣息，教師要繼續(xù)開發(fā)多樣化的教學(xué)手段，為人工智能技術(shù)尋找落腳之處，以便提升科學(xué)教學(xué)品質(zhì)。