將“太陽家族”SSI教學與AI技術結(jié)合

〔摘" "要〕" 本文聚焦人工智能背景下小學科學課程中社會性科學議題（SSI）教學的實踐探索，以粵教版科學五年級下冊“太陽家族”一課為例，深入探討如何結(jié)合AI與SSI教學提升科學教育質(zhì)量，培養(yǎng)學生的科學思維與核心素養(yǎng)。通過梳理相關文獻，闡述了教學實踐的理論基礎與方法論支持。在教學中，利用人工智能技術檢索太陽系的前沿研究成果、圖片資料及視頻資源，結(jié)合學校虛擬實驗平臺模擬八大行星運動軌跡等實驗活動，并創(chuàng)新性地引入詞云圖小組匯報的教學形式，顯著提升了課堂效果。通過課例實踐，將SSI教學與AI技術結(jié)合，不僅激發(fā)了學生對科學知識的探索興趣，還培養(yǎng)了其批判性思維、決策能力及社會責任感。然而，實踐也暴露出學生在信息篩選與語言表達方面的短板。本文論述為AI時代小學科學SSI教學提供了具有借鑒意義的實踐案例與研究思路。

〔關鍵詞〕" 小學科學；人工智能；社會性科學議題

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0034-03

一、引言

（一）"研究背景

在當今科技飛速發(fā)展的時代，社會性科學議題（SSI）已成為科學教育領域的熱點話題。SSI關注那些與科學技術緊密相連且在社會層面引發(fā)廣泛爭議的現(xiàn)實問題，如基因編輯技術、環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展以及新能源開發(fā)等。這些議題復雜多元，不存在絕對的對錯，需要綜合科學知識、個人價值觀以及社會文化背景等多方面因素進行權(quán)衡探討。

傳統(tǒng)小學科學教育側(cè)重于知識的單向傳授，學生被動接受既定科學理論和事實。而SSI教育打破這一模式，將科學知識與社會實際深度融合。通過參與SSI討論，小學生能真切感受到科學與日常生活息息相關，不再是高高在上的抽象概念。這一過程不僅能鍛煉學生的批判性思維，使其學會從多視角審視問題，不再盲目接受現(xiàn)成答案，還能提升他們的決策能力，面對復雜問題時能權(quán)衡利弊、合理判斷，同時激發(fā)社會責任感，理解科學推動社會發(fā)展的使命。

隨著人工智能時代的來臨，AI在教育領域的應用越發(fā)廣泛。尤其是生成式AI技術的發(fā)展，為小學科學教育帶來了新的契機。它能夠以自然語言處理、圖像識別等技術為基礎，生成豐富多彩的內(nèi)容，為教學提供更多的可能性。

（二）研究目的

本研究旨在以SSI教育為核心，充分借助人工智能（AI）技術，對小學科學教學展開創(chuàng)新性實踐。以粵教版科學五年級下冊“太陽家族”這一課程作為典型案例，深入挖掘AI與SSI教育在小學科學教學中的融合路徑與方法，期望能推動小學科學教育實現(xiàn)質(zhì)的變革與發(fā)展。

本研究以全球暖化、太陽系探索等社會性科學問題作為切入點，旨在拓寬學生的知識視野，突破教材內(nèi)容的限制，引導學生關注現(xiàn)實世界中的科學現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象背后錯綜復雜的社會關聯(lián)。通過對這些社會性科學議題的深入探討，學生能夠?qū)⒖茖W知識與社會、環(huán)境、經(jīng)濟等多領域知識有機融合，進而構(gòu)建起更加全面、立體的知識體系，培養(yǎng)學生的跨學科思維能力。

在常規(guī)的40分鐘小學科學課堂中，融入SSI教育面臨著諸多嚴峻挑戰(zhàn)。SSI所涉及的知識范疇極為廣泛，以全球暖化問題為例，其中不僅包含氣候?qū)W領域關于大氣環(huán)流、溫室氣體效應等專業(yè)知識，還涵蓋生態(tài)學中生態(tài)系統(tǒng)平衡、物種生存與適應的相關內(nèi)容，以及經(jīng)濟學里能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的權(quán)衡等知識。在有限的課堂時間里，僅依靠教師的講解，學生很難全面理解這些復雜的知識，更難以將這些知識融會貫通，形成完整的知識體系。

AI技術強大的搜索和整合能力可以有效解決這一問題。它能夠快速從海量的信息中篩選出多維度的資料，其中包括最新的科研成果、不同地區(qū)應對相關問題的實際案例，以及專家學者們的專業(yè)觀點等。通過對這些資料的系統(tǒng)分析與整合，學生可以從多個角度深入理解SSI，形成系統(tǒng)的認知。從課堂教學上看，也同時提升了教學效率和教學效果，擴充學生在課堂學習的知識量。

另外，由于SSI內(nèi)容廣泛且復雜，小學生的知識儲備相對有限，在課堂討論時難以自主梳理關鍵論點。比如討論太陽系探索的利弊，涉及航天技術、宇宙資源開發(fā)及太陽系演化等多方面知識。學生因知識不足，難以深入探討，無法形成有價值的觀點。

在課堂討論環(huán)節(jié)往往難以自主梳理出解決社會性議題的關鍵論點。比如在探討太陽系探索的利弊時，其中涉及航天技術的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢、宇宙資源開發(fā)的可行性與潛在風險，以及宇宙科學領域?qū)μ栂笛莼淖钚轮R，學生可能因為缺乏這些知識，難以深入探討，無法形成有價值的觀點。

生成式AI能夠快速生成與主題相關的資料、示例和觀點，為學生提供豐富的學習素材，解決資料不足的問題，同時引導學生從科學探索價值、社會影響及倫理道德等多角度深入思考。這種方式不僅鍛煉了學生的科學推理和非形式推理能力，還激發(fā)了創(chuàng)新見解，逐步培養(yǎng)了批判性和創(chuàng)造性思維。

本研究旨在探索AI在SSI教學中的應用策略與效果，構(gòu)建創(chuàng)新的教學模式，以解決傳統(tǒng)教學中的難題，充分發(fā)揮SSI教育的優(yōu)勢。通過激發(fā)學生對科學的興趣，全面提升其綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)科學思維、創(chuàng)新能力和社會責任感，推動小學科學教育實現(xiàn)新突破，為未來社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定堅實基礎。

（三）研究意義

以粵教版科學五年級下冊“太陽家族”課程為基礎，研究AI在SSI教育中的應用具有重要價值。教師可圍繞“人類探索太陽系的利弊”等議題，引導學生利用智能搜索引擎、文獻數(shù)據(jù)庫等AI工具，快速獲取相關信息。生成式AI能夠?qū)@些資料進行整合與提煉，梳理出太陽系探索在科學研究、資源開發(fā)及社會文化等方面的核心內(nèi)容，并通過具體案例幫助學生深入理解。例如，在探討科學研究影響時，AI可結(jié)合火星探測實例，說明其對行星演化認知的推動作用；在分析資源開發(fā)時，可引入月球資源研究及未來開發(fā)潛力等案例。

這一過程不僅幫助學生掌握AI工具的使用方法，提升信息獲取與處理效率，還能深化對SSI教育的理解。通過AI輔助分析，學生能夠更全面地思考科學探索與社會發(fā)展的聯(lián)系，增強推理能力，學會結(jié)合科學知識與社會實際進行邏輯推導。這不僅有助于提升學生的科學素養(yǎng)與綜合能力，也為他們未來的學習和生活奠定了堅實基礎。

二、案例實踐

（一）利用AI軟件，適配學生差異，突破知識儲備障礙

在“太陽家族”SSI教學中，學生知識儲備參差不齊是一大難題。AI軟件能為不同水平的學生提供個性化學習路徑。對于基礎薄弱的學生，AI軟件的動畫演示、語音講解功能，可將太陽系復雜的概念如行星的分類、運行軌道等以直觀易懂的形式呈現(xiàn)，幫助他們快速入門。而對于基礎較好的學生，AI軟件的深度數(shù)據(jù)分析、模擬探索功能，能滿足他們對知識的拓展需求，如探究太陽系形成的不同假說。教師可借助AI軟件的學習分析功能，了解每個學生的學習進度和知識掌握程度，有針對性地調(diào)整教學策略，實現(xiàn)因材施教，讓每個學生都能在自己的基礎上深入學習“太陽家族”的相關知識，克服因知識儲備差異帶來的學習障礙。

（二）借助AI整合知識，化解議題知識量大的困境

“太陽家族”議題知識量龐大，涵蓋天文學、物理學等多學科知識，傳統(tǒng)教學方式難以讓學生全面掌握。AI軟件強大的整合能力可有效解決這一問題。它能整合各類知識資源，將太陽系天體的特征、相互關系、探索歷史等知識，通過3D模型、信息圖表等形式進行可視化呈現(xiàn)，使復雜知識結(jié)構(gòu)化、條理化。例如，學生在學習行星特征時，AI軟件可同時展示行星的圖片、數(shù)據(jù)、形成原因等信息，讓學生一目了然。而且，AI軟件還能根據(jù)學生的學習情況，智能推送相關知識，幫助學生構(gòu)建完整的知識體系，避免因知識繁雜而導致的學習混亂，大大提高學習效率。

（三）以AI為教學助力，緩解師資不足的壓力

小學科學專職教師較少，專業(yè)科學教師更是稀缺，這嚴重制約了“太陽家族”這類綜合性較強的SSI教學開展。AI軟件可作為輔助教學工具，緩解師資壓力。教師可以利用AI教育平臺上豐富的教學資源，如優(yōu)質(zhì)課件、教學視頻、實驗模擬等，彌補知識和技能的不足。在課堂上，AI軟件能輔助教師進行復雜知識的講解，像模擬太陽系天體的運動，教師只需引導學生觀察、思考，降低了教學難度。此外，AI軟件還能承擔部分輔導工作，如在線答疑、作業(yè)批改等，讓教師有更多時間關注學生的個體差異，指導學生開展探究活動，保障教學質(zhì)量，使“太陽家族”SSI教學在師資不足的情況下也能順利推進。

（四）借助AI增強綜合性教學效果，提升SSI教學質(zhì)量

“太陽家族”的SSI教學綜合性強，涉及科學探究、社會討論、價值判斷等多個方面。AI軟件的融入可增強教學的綜合性效果。在科學探究方面，AI軟件提供的虛擬實驗室功能，讓學生能夠模擬太陽系中的各種現(xiàn)象，如日食、月食的形成，培養(yǎng)學生的科學探究能力。在社會討論環(huán)節(jié)，AI驅(qū)動的在線論壇、協(xié)作平臺，能讓學生與不同地區(qū)的同學交流對太陽系探索的看法，拓寬視野，培養(yǎng)學生的交流協(xié)作能力。在價值判斷上，AI軟件可以展示太陽系探索中的倫理、社會問題案例，引導學生思考，形成正確的價值觀。通過AI軟件的多方面支持，提升“太陽家族”SSI教學的整體質(zhì)量，讓學生在綜合性學習中全面發(fā)展。

三、總結(jié)反思

（一）強化議題的融合開發(fā)

在“太陽家族”課程中，AI、小學科學與SSI教育的融合雖取得初步成效，但仍需進一步優(yōu)化。學生在探討太陽系探索等議題時，雖能借助AI獲取多學科知識，卻難以將其與科學概念深度融合，理解往往停留在表層。這表明在當前教學中，缺乏有效引導學生建立知識內(nèi)在聯(lián)系的策略。未來應優(yōu)化教學設計，引入跨學科項目式學習任務，鼓勵學生運用AI資源解決實際問題，促進知識整合，深化對SSI議題的理解。

（二）學生能力多元化培養(yǎng)

學生在信息篩選判斷和語言表達方面表現(xiàn)不足，反映出教學重點的失衡。當前教學過于偏重知識傳授和AI工具使用，忽視了信息素養(yǎng)和表達能力的培養(yǎng)。后續(xù)應增設信息素養(yǎng)課程，幫助學生學會評估AI信息的可靠性；同時，通過科學辯論、故事講述等多樣化活動，提升學生表達觀點的能力，以滿足SSI教學對學生綜合能力的要求。

（三）教師轉(zhuǎn)化角色與提升專業(yè)能力

教師在AI輔助教學中的引導作用至關重要。然而，當前教師AI應用能力參差不齊，影響了教學效果。學校應加強相關培訓，提升教師的AI技術水平，使其能夠更高效地篩選資源并引導學生。同時，教師需轉(zhuǎn)變角色，從知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習引導者，在學生借助AI探索SSI議題時，提供精準指導，促進學生自主學習能力的提升。

參考文獻

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