人工智能在小學科學課堂教學中的應用模式與策略

李永剛

摘 要：人工智能在小學學科中的應用已經逐漸被大眾所認可。為了加強對人工智能的應用，我們有必要對現階段人工智能在小學科學課中的應用現狀進行分析。在這樣的背景下，我們才能推動人工智能在學科中的有效應用，找到解決問題的方法與策略，為更多的教師提供教學參考。這樣才能不斷增強教師個人的教學能力，促進課堂教學效果的提升。

關鍵詞：人工智能;小學科學;策略

現階段，小學科學僅僅是小學階段的常識性課程。因此，學校對小學科學課的重視度不如語文、數學和英語等學科。人工智能的應用在小學科學教學中并未得到全面落實，仍然存在著許多的不足。本文將以小學科學課堂教學為例，研究人工智能在教學中的應用。

一、人工智能在小學科學課堂中的應用模式

技術是人類器官的延伸與拓展，技術性質反映了人的性質，即技術的目的是人的目的，技術需求是人的需求，人的需求是無止境的，技術的發展也是無止境的[3]。人工智能軟件服務于小學科學課堂，是課堂教學的一種技術手段。通過利用一些人工智能軟件，可以促進學生認識科學事實，幫助學生建立科學概念?？茖W課一般分為聚焦話題、實踐探究、形成解釋和拓展延伸四個階段。人工智能軟件可以作為探究工具幫助學生形成解釋。在應用人工智能軟件的小學科學課堂中更關注學生學習活動和教師教學活動。結合對人工智能軟件的梳理、對小學科學課程特性的整體把握以及實際上課經驗，筆者梳理出了基于應用人工智能教育軟件的小學科學教學模式。

1.學生學習活動。在人工智能軟件作為教學手段之一的小學科學課堂中，學生的學習活動可以分為感受、活動和思維三個方面。通過教師創設的以生活為基礎的情境和引導，學生聯系現實的生活經驗和感受，發現問題，自主提出想要探究的內容。結合要探究的問題，學生通過小組合作的方式使用從人工智能軟件中獲得的科學事實修正自己已有的經驗，積極主動地完成他們想要探究的內容，建立相關概念。學生使用人工智能軟件，經歷感受、探究和分析數據等過程，將感性的感受轉換為理性的認識，將抽象的知識具象化，發展學生的科學形象思維。

2.教師教學活動。在基于學生使用人工智能自主探究的課堂中，課堂的主體是學生，教師起到推動課堂環節發展和引導學生思考的作用。教師在將人工智能應用到教學的過程中，要對人工智能軟件進行充分地了解與選擇。在教學設計中考慮智能軟件和教學內容的關聯性，分析并評估智能軟件在課堂中的應用效果。確定好要使用的智能軟件后，在課堂上向學生展示智能軟件的使用方法，引導學生規范使用。給予學生充分的時間來體驗和活動，在此過程中，教師是輔助者和引導者，幫助學生解決他們遇到的操作層面的問題，引導學生對觀察到的現象進行分析，引導學生發現和解決問題，促進學生有效的探究活動。在必要時做階段性小結，鼓勵學生的發問和驗證精神，最后為學生提供拓展延伸的相關內容。

二、人工智能在課堂教學的應用策略

1.感受維度。學生對身體非常熟悉，身體向我們傳達了很多信息，比如出汗、心跳加快、呼吸加快、胃脹、肚子疼等，學生通過感受建立了一些關于身體的感性認識。本課聚焦到學生的實際生活，在運動中感受身體的變化，結合自己的感受提出想探究的問題。在感受維度師生行為具體表現為：教師帶領學生感受運動帶來的身體變化，引導學生通過記錄并分析數據，聚焦問題。學生運動起來，描述運動后身體的變化，感受運動后呼吸加快，并通過記錄和分析身體數據（平靜時和運動后的呼吸次數）將感性經驗與理性事實進行聯系?；谧约旱母惺芎蛯祿姆治?，提出本課的核心問題：為什么運動后呼吸會加快。

2.活動維度。在探究活動中，學生以小組合作的形式，利用“人體探秘”軟件自主觀察人體呼吸的過程，探究人體呼吸器官的結構與功能，修正學生對呼吸系統的感性認識，建立呼吸系統的概念?；顒泳S度師生具體行為表現為：教師先讓學生根據自己的生活經驗和感受畫一畫空氣在體內流動的過程（用到的器官），然后用軟件探究呼吸系統。學生通過畫一畫的活動表達自己對人體呼吸系統的感性認識;分小組使用軟件觀察在呼吸過程中用到了哪些器官，結合器官的結構分析各個器官的功能，描述呼吸過程，觀察吸進來和呼出去的氣體是不一樣的，肺是完成氣體交換的器官;小組間分享自己的發現，全班一起討論。

3.思維維度。學生通過感受、體驗、探究和分析數據，建立了呼吸器官和呼吸系統的相關概念。將感性的感受轉換為理性的認識，將看不見、摸不著的人體內部系統轉換為看得見的模型，將抽象的知識具象化，發展學生的科學形象思維。思維維度師生具體行為表現為：教師提供科學家的研究數據，引導學生分析數據;引導學生總結出人體的生命活動需要氧氣;呼吸系統可以將空氣運輸到體內。學生分析一次呼吸過程中吸進和呼出氣體種類和數量的數據表，對比分析得出氧氣留在人的體內，二氧化碳等不要的氣體排出體外，為人體探秘中發現的吸進和呼出氣體不一樣提供事實證據;學生結合已學知識，再次使用軟件感受并觀察到人體運動起來需要大量的氧氣，一次呼吸吸入的氧氣數量是一定的，所以需要加快呼吸的頻率。最后教師進行拓展，聯系生活中的空氣凈化器，讓學生意識到一些生活中的發明和創造來自我們的身體，也就是仿生學。

人工智能軟件作為技術支持應用到小學科學課堂當中，對于教師和學生都是一個重大的突破。合理選擇有針對性的人工智能軟件對課堂教學可以起到良好的推動作用，取得良好的教學效果。通過實際教學中師生教學活動的分析，人工智能軟件可以幫助教師調動學生的積極性，幫助教師解決在教學中出現的困難。學生通過使用人工智能軟件，可以將抽象的知識具象化，發展科學思維。

參考文獻

[1]閆志明，唐夏夏，秦旋，張飛，段美元.教育人工智能（EAI）的內涵、關鍵技術與應用趨勢——美國《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發戰略規劃》報告解析[J].遠程教育雜志，2017（1）：26-35.

[2]葉寶生.小學生習得科學概念的六種方式[J].現代中小學教育，2016，32（1）：63-65.