王萬(wàn)江

隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，我們生活的方方面面都發(fā)生了日新月異的變化。尤其是工業(yè)化時(shí)代的產(chǎn)物——傳統(tǒng)“班級(jí)授課制”的科學(xué)課堂教學(xué)，無(wú)疑會(huì)出現(xiàn)顛覆性的改變。未來(lái)人工智能技術(shù)必將為科學(xué)課堂的教學(xué)帶來(lái)深刻的影響和巨大的機(jī)遇。我們將探討在人工智能技術(shù)沖擊下小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)如何轉(zhuǎn)型，同時(shí)尚有哪些需要我們堅(jiān)守的觀念。

在人工智能技術(shù)不斷刷新我們認(rèn)知的當(dāng)下，許多工作將被AI和機(jī)器取代。機(jī)器人替代的是重復(fù)勞動(dòng)的技術(shù)工人，而人工智能實(shí)現(xiàn)的文本生成、圖形設(shè)計(jì)、虛擬視頻甚至?xí)鴮?xiě)代碼，所替代的是工程師、設(shè)計(jì)師和程序員。因此重復(fù)驗(yàn)證前人已有實(shí)驗(yàn)，探究有固定答案問(wèn)題的科學(xué)課，顯然無(wú)法培養(yǎng)出應(yīng)對(duì)人工智能的未來(lái)人才。今天我們需要思考：培養(yǎng)學(xué)生具備什么能力才是人工智能無(wú)法取代的呢？

我認(rèn)為，首選就是提出新問(wèn)題的能力。人工智能可以應(yīng)用各種算法和模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，卻無(wú)法像人類那樣獨(dú)立思考提出新問(wèn)題，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中未知問(wèn)題的討論。因此，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生提出新問(wèn)題的能力。我們?cè)诳茖W(xué)課上圍繞探究主題，鼓勵(lì)學(xué)生提出難倒人工智能的“好問(wèn)題”活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生極大的參與熱情。變重視回答問(wèn)題為提出問(wèn)題，這可能也是學(xué)生未來(lái)戰(zhàn)勝人工智能的法寶。

其次，是人機(jī)對(duì)話和與他人交流的能力。隨著人工智能技術(shù)介入科學(xué)教學(xué)，學(xué)生可以通過(guò)使用智能設(shè)備，如平板電腦或VR頭盔，參與在線實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)體驗(yàn)和場(chǎng)景模擬，積極地與課堂內(nèi)容進(jìn)行互動(dòng)交流。這種人機(jī)互動(dòng)方式增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的體驗(yàn)和理解。但是人工智能需要使用者提供足夠多的信息才能做出回饋，所以人機(jī)對(duì)話的能力顯得尤為重要。訓(xùn)練學(xué)生詳細(xì)提出需求，準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)，才能得到人工智能的準(zhǔn)確回應(yīng)。在教學(xué)中，學(xué)生可以利用人工智能技術(shù)提供的方案開(kāi)展創(chuàng)新研發(fā)活動(dòng)。例如，在工程與技術(shù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生設(shè)計(jì)解決自己生活中問(wèn)題的新工具、設(shè)計(jì)具有獨(dú)特功能的橋梁等活動(dòng)。訓(xùn)練學(xué)生先向人工智能描述設(shè)計(jì)需求，再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生成的方案進(jìn)行改進(jìn)，最后組織學(xué)生通過(guò)展示報(bào)告、路演或AI生成圖像與他人分享。科學(xué)課要增加學(xué)生與人工智能協(xié)同工作的訓(xùn)練，當(dāng)然，學(xué)生更需要與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)。人工智能應(yīng)成為促進(jìn)合作學(xué)習(xí)的工具，而非替代學(xué)生思考的代勞者和與人交流的替代者。

此外，審辨所獲信息的能力也是非常重要的。原來(lái)耳聽(tīng)為虛眼見(jiàn)為實(shí)，現(xiàn)在AI不僅能生成圖片，還能生成視頻，眼見(jiàn)也不一定就是事實(shí)。原來(lái)我們利用信息技術(shù)進(jìn)行檢索，現(xiàn)在人工智能要求人類為它提供素材，人類的觀念和行為極易被AI誘導(dǎo)。在科學(xué)學(xué)習(xí)中，我們必須重視鍛煉學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中提取真實(shí)數(shù)據(jù)的能力，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑、分析和評(píng)估，批判性地使用人工智能提供的信息。在信息泛濫的時(shí)代，去偽存真并理性判斷人工智能所述觀點(diǎn)的合理性和可行性，不僅是利用人工智能進(jìn)行學(xué)習(xí)的關(guān)鍵能力，也將在應(yīng)對(duì)人工智能對(duì)人類威脅中發(fā)揮重要作用。

以上關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，需要科學(xué)教師從教法、學(xué)法以及組織方式等技術(shù)層面進(jìn)行探索。然而，有些非技術(shù)層面的高階思維的培養(yǎng)與科學(xué)精神的塑造，則是需要我們堅(jiān)守的優(yōu)秀傳統(tǒng)。

比如對(duì)學(xué)生好奇心的呵護(hù)，科學(xué)教師為學(xué)生提供接觸真實(shí)生活的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，組織學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室、科技館或者走進(jìn)自然進(jìn)行實(shí)地考察，讓學(xué)生能夠接觸到真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐。通過(guò)開(kāi)發(fā)探索真問(wèn)題的學(xué)習(xí)項(xiàng)目來(lái)激發(fā)學(xué)生的求知欲，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問(wèn)、勇敢探究、動(dòng)手實(shí)踐，獲得發(fā)現(xiàn)的愉悅，保持持續(xù)探究的動(dòng)力。

想象力也是我們?nèi)祟惇?dú)有的優(yōu)勢(shì)，天馬行空的科學(xué)幻想更是學(xué)生的天性。今天的科幻可能就是學(xué)生未來(lái)探索的科學(xué)事實(shí)。繪制科學(xué)幻想畫(huà)、自編科幻小故事是學(xué)生樂(lè)于參與的活動(dòng)，輔以人工智能，甚至可以生成科幻微電影。打破學(xué)科壁壘，進(jìn)行學(xué)科的融合和跨學(xué)科的整合，為學(xué)生想象力的培養(yǎng)提供更廣闊的空間。

最重要的是創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。鼓勵(lì)學(xué)生提出新的問(wèn)題，進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，是高階思維的集中表現(xiàn)。未來(lái)學(xué)生不是靜態(tài)知識(shí)的接受者，而是動(dòng)態(tài)知識(shí)的生成者。要求學(xué)生的發(fā)明在人工智能提供解決方案的基礎(chǔ)上拓寬新的思路，補(bǔ)充新的功能，加入新的創(chuàng)意。這提高了學(xué)生研制發(fā)明的效率，成為輔助學(xué)生創(chuàng)新的有力工具。

面對(duì)強(qiáng)大的人工智能技術(shù)，我們不禁會(huì)問(wèn)：未來(lái)科學(xué)教師這一職業(yè)是否會(huì)被AI代替？我想在師生信息獲取幾乎同步的今天，“傳道、授業(yè)、解惑”的科學(xué)教師將會(huì)被人工智能時(shí)代“引導(dǎo)、輔助、啟發(fā)”的個(gè)性化科學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)員所取代。