“智慧課堂”建設(shè)路徑

〔摘 要〕 “智慧課堂”集合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、社交、通信等信息技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)科知識(shí)與學(xué)生之間的多維互動(dòng)。教師可在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能應(yīng)用程序的支持下，利用計(jì)算機(jī)營(yíng)造一個(gè)交互式教學(xué)環(huán)境，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行注釋、編輯，提升學(xué)科教學(xué)效果和質(zhì)量。本文圍繞“教育信息化+科學(xué)課程教學(xué)”模式，概述了人工智能時(shí)代小學(xué)科學(xué)“智慧課堂”的創(chuàng)建路徑，以期整合學(xué)習(xí)平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析、多媒體等教學(xué)工具，聯(lián)動(dòng)課內(nèi)與課外，重塑小學(xué)科學(xué)教育生態(tài)。通過(guò)在線評(píng)測(cè)、資源共享、虛擬場(chǎng)景、學(xué)輔交互等方式，提升科學(xué)課程教育質(zhì)量，滿足學(xué)生個(gè)性化需求，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)造能力。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；“智慧課堂”；信息技術(shù)

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A 〔文章編號(hào)〕 1674-6317 （2024） 21 025-027

新修訂的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)教育信息化發(fā)展提出：教育管理要全面深入運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教育數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化重大變革。目前，新一代人工智能（AI）正從專(zhuān)用智能轉(zhuǎn)向通用智能，全面推動(dòng)各領(lǐng)域從網(wǎng)絡(luò)化向數(shù)字化、智能化加速躍升。而小學(xué)階段科學(xué)教育，重在讓學(xué)生利用科學(xué)知識(shí)理解身邊的自然現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力與社會(huì)責(zé)任感。教師在人工智能時(shí)代背景下，可依托“互聯(lián)網(wǎng)和智能學(xué)習(xí)工具”，將課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)銜接為整體，為學(xué)生提供一個(gè)處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的“智慧課堂”。在實(shí)踐運(yùn)用中，教師可組合多媒體、計(jì)算機(jī)、投影等技術(shù)，強(qiáng)化教學(xué)的演示功能，并圍繞學(xué)科知識(shí)，調(diào)取視頻、圖畫(huà)等各類(lèi)素材資源，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)課知識(shí)內(nèi)容的體驗(yàn)理解，提高學(xué)生課堂參與度和獨(dú)立思考能力。“智慧課堂”下，教師要更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生在豐富多彩的科學(xué)調(diào)查、參與、實(shí)踐活動(dòng)中，靈活運(yùn)用知識(shí)，探索、思考和解決實(shí)際問(wèn)題，以達(dá)到深度學(xué)習(xí)效果。

一、課前講述要點(diǎn)，把握實(shí)際學(xué)情

小學(xué)科學(xué)“智慧課堂”教學(xué)，既是教育觀念的轉(zhuǎn)變，也是教學(xué)資源的創(chuàng)新。教師在教學(xué)實(shí)踐中可靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟硬件、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)功能，實(shí)現(xiàn)教育資源、師生互動(dòng)、生生互動(dòng)多維交互的教學(xué)模式。教師在課前可提供多媒體記錄、微視頻等形式的備課素材，供學(xué)生在課前進(jìn)行查閱，鞏固難點(diǎn)、重點(diǎn)。教師也可以利用智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，給學(xué)生布置科學(xué)活動(dòng)實(shí)踐內(nèi)容，支持學(xué)生在課外學(xué)習(xí)中反思、鞏固知識(shí)內(nèi)容，組織學(xué)生針對(duì)薄弱點(diǎn)展開(kāi)綜合學(xué)習(xí)，并科學(xué)地利用科學(xué)活動(dòng)任務(wù)，引領(lǐng)學(xué)生在具有思考性、實(shí)踐性、觀賞性、生活化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，增進(jìn)對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解。

例如，在學(xué)習(xí)《聲音是怎么傳播的》一課內(nèi)容時(shí)，由于聲波的不可見(jiàn)性，學(xué)生難以理解物體振動(dòng)會(huì)發(fā)出聲音。聲音能夠在固syrFx6O6XviA8qRneYLcEg==體、空氣、水中傳播，不同物體中傳播效果不同，它通過(guò)物體以波的形式，使聲音從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方?！爸腔壅n堂”可合理運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，融合線上與線下教育，增加科學(xué)教育內(nèi)容的趣味性與互動(dòng)性，滿足學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求。學(xué)生在前兩課《聽(tīng)聽(tīng)聲音》《聲音是怎樣產(chǎn)生的》的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)知道了聲音的產(chǎn)生和聲音的變化，初步接觸過(guò)“聲波”，但對(duì)“聲波”的特征、概念是空白的。因此，教師可利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，要求學(xué)生與機(jī)器人對(duì)話聊天，檢索“聲音傳播的方式”的準(zhǔn)確信息，組織學(xué)生在家查閱資料，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，敲擊小錘、自來(lái)水管、水槽等物品，觀察并記錄聲音傳播的特征，加深對(duì)聲音在物質(zhì)中傳播途徑的理解。

教師在課前環(huán)節(jié)，可利用智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，向?qū)W生明確自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，組織學(xué)生自主整理分析信息，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，查閱資料，調(diào)查處理信息，并基于已有的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、能力、情感解決問(wèn)題。教師在線了解學(xué)生的反饋信息，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)資源素材，調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。“智慧課堂”為課程教學(xué)構(gòu)建了一個(gè)不受時(shí)間、空間限制的整體性、系統(tǒng)性環(huán)境，教師可結(jié)合學(xué)習(xí)重點(diǎn)，向?qū)W生提供素材資源，并通過(guò)反饋數(shù)據(jù)信息，了解學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，展開(kāi)高效的、有針對(duì)性的科學(xué)教育教學(xué)活動(dòng)。

二、營(yíng)造視聽(tīng)空間，轉(zhuǎn)化知識(shí)應(yīng)用

“智慧課堂”致力于推動(dòng)教育大資源的創(chuàng)新與轉(zhuǎn)變。對(duì)于科學(xué)教學(xué)活動(dòng)而言，教育大資源是一個(gè)將自然、力學(xué)、生態(tài)、地理、人文、環(huán)境、機(jī)械等主題知識(shí)無(wú)縫鏈接、超越學(xué)科的完整認(rèn)知體系。所以，“智慧課堂”要強(qiáng)化課內(nèi)協(xié)作交流與課外自主學(xué)習(xí)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并利用信息技術(shù)工具輔助學(xué)生精準(zhǔn)理解主干知識(shí)難點(diǎn)、要點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的探究思考興趣，讓學(xué)生在海量知識(shí)素材、資源的輔助下，有更多機(jī)會(huì)展示、表現(xiàn)、練習(xí)和合作，積極探索，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，高效完成個(gè)性化的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

例如，在學(xué)習(xí)《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》一課內(nèi)容時(shí)，教師可通過(guò)智能投影、多媒體、電子白板等設(shè)備，播放古人用滾木搬運(yùn)重物的場(chǎng)景，向?qū)W生提供直觀、形象的視聽(tīng)信息，引出研究物體在運(yùn)動(dòng)中受到摩擦力、如何減小摩擦力的問(wèn)題。智能虛擬場(chǎng)景的模擬，可以全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官體驗(yàn)，教師在課內(nèi)可利用聚焦、拖拽、遮屏等功能演示：古人是如何搬運(yùn)巨石等重物的？搬運(yùn)巨石會(huì)產(chǎn)生巨大的摩擦力，如何減小摩擦力？針對(duì)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行講解。智能工具包括計(jì)算機(jī)、語(yǔ)音系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)等，教師可將視野拓寬至現(xiàn)代各種交通工具，拓展介紹磁懸浮列車(chē)和氣墊船減小摩擦力的原理，促使學(xué)生在人機(jī)交互的實(shí)際體驗(yàn)中，自主探究摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)方式的關(guān)系，并進(jìn)一步嘗試用不同的思路，模擬生活中搬運(yùn)重物來(lái)體驗(yàn)?zāi)Σ亮Φ拇笮。容^不同運(yùn)動(dòng)方式下摩擦力大小的不同，提高課堂學(xué)習(xí)效率。

“智慧課堂”要“以學(xué)生為中心”，組織學(xué)生自主查閱相關(guān)資料，歸納學(xué)習(xí)方法，回歸快樂(lè)學(xué)習(xí)狀態(tài)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力與思考能力。教師可依托智能工具、程序，通過(guò)圖片、視頻、音頻等素材的融入，全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官體驗(yàn)。教師也可在課外將知識(shí)素材進(jìn)行加工，存入智慧平臺(tái)的云資源庫(kù)，隨時(shí)調(diào)取應(yīng)用，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解。相較于以往的信息化教學(xué)，“智慧課堂”更強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互，深化知識(shí)體驗(yàn)，使學(xué)生在展示、交流、探究、操作中，學(xué)會(huì)用科學(xué)的眼光，判斷、分析、解決問(wèn)題，提升思維批判性、靈活性和想象力、創(chuàng)造力、自主學(xué)習(xí)能力。

三、靈活遷移評(píng)價(jià)，綜合解讀素材

“智慧課堂”可推進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)的個(gè)性化對(duì)話輔導(dǎo)，教師可利用多媒體、投影機(jī)、人臉識(shí)別與語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)等工具，以“主題活動(dòng)”為引領(lǐng)，整合學(xué)習(xí)方法與資源，為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)包含信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)、智慧程序的多維交互式體驗(yàn)環(huán)境，輔助學(xué)生完成科學(xué)課程新知的內(nèi)化。在課內(nèi)環(huán)節(jié)，教師可結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，有針對(duì)性地拓展知識(shí)內(nèi)容，并利用語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別技術(shù)，全方位收集學(xué)生的情緒、情感與學(xué)習(xí)態(tài)度，并進(jìn)一步針對(duì)學(xué)生的情況調(diào)整教學(xué)方式，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造能力。

例如，在學(xué)習(xí)《食物在身體里的旅行》一課內(nèi)容時(shí)，教師可利用智能工具，設(shè)置陳述的場(chǎng)景、討論場(chǎng)景、演講場(chǎng)景、問(wèn)答場(chǎng)景，由AI輔助進(jìn)行提問(wèn)。首先，教師通過(guò)智能設(shè)備拉幕功能，向?qū)W生展示學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解食物在口腔里會(huì)經(jīng)歷初步的消化過(guò)程。教師可將“消化器官圖”網(wǎng)站鏈接發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生在對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的觀察、思考、交流、探究中，產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)樂(lè)趣和新鮮感。再“陳述場(chǎng)景”，邀請(qǐng)一位學(xué)生到講臺(tái)上，對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行操作，運(yùn)用“智能設(shè)備功能”，編輯、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、描述食物在口腔中的變化、牙齒形狀的特點(diǎn)，介紹食物在口腔中的變化，以及食物在身體內(nèi)的旅行路線。在“討論場(chǎng)景”中，學(xué)生觀察、繪制、記錄，建立較為完善的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn)，感受人體消化的神奇之處。在“演講場(chǎng)景和問(wèn)答場(chǎng)景”測(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容的掌握情況。同時(shí)，語(yǔ)音系統(tǒng)和人臉識(shí)別智能工具，能捕捉學(xué)生的情緒、學(xué)習(xí)、心理、行為數(shù)據(jù)，為課堂學(xué)習(xí)效果提供可靠數(shù)據(jù)。

教師在“智慧課堂”中，可利用多媒體、計(jì)算機(jī)、智能設(shè)備組合，連接互聯(lián)網(wǎng)，保存教學(xué)記錄，并遠(yuǎn)距離操控智能設(shè)備。計(jì)算機(jī)智慧資源庫(kù)里包含各種案例資源，增加了科學(xué)知識(shí)生成的靈活性和趣味性。教師可任意選用智能工具涂改、擦除、勾畫(huà)、批注知識(shí)內(nèi)容，節(jié)省了大量的講解時(shí)間。同時(shí)，教師還可提供智能設(shè)備教學(xué)記錄、素材、課堂教學(xué)內(nèi)容，供學(xué)生在課外查閱，也可給學(xué)生布置復(fù)習(xí)內(nèi)容，針對(duì)學(xué)習(xí)的薄弱點(diǎn)展開(kāi)教學(xué)。

四、課外反饋評(píng)價(jià)，開(kāi)辟第二課堂

“智慧課堂”下，教師可針對(duì)學(xué)科特點(diǎn)，利用社交媒體突破時(shí)空界限，為學(xué)生打造一種靈活的課外遠(yuǎn)程教育形態(tài)，聚焦課后服務(wù)、作業(yè)管理、學(xué)習(xí)監(jiān)管評(píng)測(cè)等多個(gè)方面，讓學(xué)生在信息技術(shù)資源素材輔助下，按照自己的學(xué)習(xí)需求開(kāi)展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。同時(shí)，教師也可結(jié)合平臺(tái)數(shù)據(jù)點(diǎn)評(píng)，精準(zhǔn)導(dǎo)學(xué)，通過(guò)智能答疑、智能評(píng)測(cè)等多種應(yīng)用形態(tài)，輔導(dǎo)學(xué)生個(gè)性學(xué)、高效學(xué)。在人工智能時(shí)代下，“智能軟件”可以扮演學(xué)伴或助手的角色。所以，教師要強(qiáng)化智能場(chǎng)景應(yīng)用，基于人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)把握學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，選擇學(xué)生感興趣的科學(xué)話題內(nèi)容，支持學(xué)生在實(shí)踐中主動(dòng)探索、領(lǐng)悟和思考自己感興趣的科學(xué)知識(shí)，關(guān)注周?chē)匀皇挛铩?/p>

例如，在學(xué)習(xí)《觀察土壤》一課內(nèi)容時(shí)，教師可以使用Knewton或Dreambox等自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，開(kāi)展差異化和個(gè)性化學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供虛擬輔導(dǎo)，徹底改變學(xué)生在課后學(xué)習(xí)和完成課業(yè)的方式。教師發(fā)布課后學(xué)習(xí)任務(wù)：“觀察、了解土壤的組成成分，記錄、認(rèn)識(shí)、描述土壤對(duì)生命，對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活的意義?！币髮W(xué)生自己選擇材料，如新鮮土壤、鑷子、牙簽、容器、放大鏡、水、玻璃杯、攪拌棒，并將真實(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄上傳至學(xué)習(xí)空間，相互分享、交流。教師課后工作最關(guān)鍵的部分，是通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)為學(xué)生提供反饋、評(píng)價(jià)，成為滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的陪伴者?；诘谌狡脚_(tái)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能工具的監(jiān)控、檢測(cè)，教師也可根據(jù)學(xué)生的特長(zhǎng)和興趣，推薦各類(lèi)優(yōu)秀資源，便于學(xué)生結(jié)合自身的薄弱點(diǎn)，獲取更加多元的知識(shí)信息，掌握學(xué)習(xí)的方法。當(dāng)前“人工智能工具”為學(xué)生信息互動(dòng)、交流、展現(xiàn)自我觀點(diǎn)提供了平臺(tái)，同時(shí)也為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的獲取、檢測(cè)、分析提供了先決條件，使學(xué)生不再拘泥于被動(dòng)接受者的角色，而成為學(xué)習(xí)的主動(dòng)建構(gòu)者。

所以，智慧賦能教育應(yīng)為學(xué)生提供一個(gè)課內(nèi)與課外相聯(lián)系的、可持續(xù)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)空間，讓學(xué)生在技術(shù)工具的支持下，高效學(xué)習(xí)。教師要結(jié)合學(xué)生能力水平，增加資源操作、評(píng)測(cè)、診斷、互動(dòng)功能，豐富線上教學(xué)功能，建構(gòu)包括觀、聽(tīng)、攝、做等多元化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，擴(kuò)大小學(xué)科學(xué)微課程智慧教育視野，為學(xué)生選擇性學(xué)習(xí)與適應(yīng)性發(fā)展提供多種可能，更好地培養(yǎng)學(xué)生的自主管理能力、科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)習(xí)規(guī)劃能力。

總之，智能化與信息技術(shù)的發(fā)展，改變了傳統(tǒng)教育的形式。教師建設(shè)“智慧課堂”，要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生智能輔導(dǎo)、答疑、互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解與記憶。小學(xué)科學(xué)“智慧課堂”建設(shè)可以為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生視、聽(tīng)感官體驗(yàn)。教師在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)豐富教學(xué)方法，支持學(xué)生在自由、自主的學(xué)習(xí)空間中相互合作交流，扎實(shí)掌握科學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，教師在智能技術(shù)輔助下，要更為關(guān)注理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，圍繞學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，布置多樣化主題的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，兼顧對(duì)學(xué)生科學(xué)興趣、思維、情感、能力的綜合培養(yǎng)，深入推進(jìn)素質(zhì)教育，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與科學(xué)素養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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