〔摘 要〕 “智慧課堂”集合了大數(shù)據(jù)、云計算、社交、通信等信息技術(shù)，可實現(xiàn)教師、學科知識與學生之間的多維互動。教師可在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能應用程序的支持下，利用計算機營造一個交互式教學環(huán)境，對教學內(nèi)容進行注釋、編輯，提升學科教學效果和質(zhì)量。本文圍繞“教育信息化+科學課程教學”模式，概述了人工智能時代小學科學“智慧課堂”的創(chuàng)建路徑，以期整合學習平臺、數(shù)據(jù)分析、多媒體等教學工具，聯(lián)動課內(nèi)與課外，重塑小學科學教育生態(tài)。通過在線評測、資源共享、虛擬場景、學輔交互等方式，提升科學課程教育質(zhì)量，滿足學生個性化需求，提高學生自主學習能力與創(chuàng)造能力。

〔關(guān)鍵詞〕 小學科學；“智慧課堂”；信息技術(shù)

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 21 025-027

新修訂的義務教育課程標準，針對教育信息化發(fā)展提出：教育管理要全面深入運用現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)教育數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化重大變革。目前，新一代人工智能（AI）正從專用智能轉(zhuǎn)向通用智能，全面推動各領域從網(wǎng)絡化向數(shù)字化、智能化加速躍升。而小學階段科學教育，重在讓學生利用科學知識理解身邊的自然現(xiàn)象，培養(yǎng)學生解決問題的能力與社會責任感。教師在人工智能時代背景下，可依托“互聯(lián)網(wǎng)和智能學習工具”，將課內(nèi)學習與課外學習銜接為整體，為學生提供一個處處能學、時時可學的“智慧課堂”。在實踐運用中，教師可組合多媒體、計算機、投影等技術(shù)，強化教學的演示功能，并圍繞學科知識，調(diào)取視頻、圖畫等各類素材資源，加深學生對科學課知識內(nèi)容的體驗理解，提高學生課堂參與度和獨立思考能力?！爸腔壅n堂”下，教師要更關(guān)注學生的學習狀態(tài)與學習過程，引導學生在豐富多彩的科學調(diào)查、參與、實踐活動中，靈活運用知識，探索、思考和解決實際問題，以達到深度學習效果。

一、課前講述要點，把握實際學情

小學科學“智慧課堂”教學，既是教育觀念的轉(zhuǎn)變，也是教學資源的創(chuàng)新。教師在教學實踐中可靈活運用計算機軟硬件、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)功能，實現(xiàn)教育資源、師生互動、生生互動多維交互的教學模式。教師在課前可提供多媒體記錄、微視頻等形式的備課素材，供學生在課前進行查閱，鞏固難點、重點。教師也可以利用智慧學習平臺，給學生布置科學活動實踐內(nèi)容，支持學生在課外學習中反思、鞏固知識內(nèi)容，組織學生針對薄弱點展開綜合學習，并科學地利用科學活動任務，引領學生在具有思考性、實踐性、觀賞性、生活化的學習環(huán)境中，增進對科學知識的理解。

例如，在學習《聲音是怎么傳播的》一課內(nèi)容時，由于聲波的不可見性，學生難以理解物體振動會發(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，它通過物體以波的形式，使聲音從一個地方傳到另一個地方?！爸腔壅n堂”可合理運用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，融合線上與線下教育，增加科學教育內(nèi)容的趣味性與互動性，滿足學生的個性化發(fā)展需求。學生在前兩課《聽聽聲音》《聲音是怎樣產(chǎn)生的》的學習中，已經(jīng)知道了聲音的產(chǎn)生和聲音的變化，初步接觸過“聲波”，但對“聲波”的特征、概念是空白的。因此，教師可利用網(wǎng)絡學習平臺，要求學生與機器人對話聊天，檢索“聲音傳播的方式”的準確信息，組織學生在家查閱資料，開展實驗活動，記錄實驗現(xiàn)象，敲擊小錘、自來水管、水槽等物品，觀察并記錄聲音傳播的特征，加深對聲音在物質(zhì)中傳播途徑的理解。

教師在課前環(huán)節(jié)，可利用智慧學習平臺，向?qū)W生明確自主學習內(nèi)容，組織學生自主整理分析信息，獨立發(fā)現(xiàn)問題，查閱資料，調(diào)查處理信息，并基于已有的經(jīng)驗、知識、能力、情感解決問題。教師在線了解學生的反饋信息，有針對性地設計、開發(fā)資源素材，調(diào)整課堂教學內(nèi)容，提高學生學習效率。“智慧課堂”為課程教學構(gòu)建了一個不受時間、空間限制的整體性、系統(tǒng)性環(huán)境，教師可結(jié)合學習重點，向?qū)W生提供素材資源，并通過反饋數(shù)據(jù)信息，了解學生的實際學習情況，展開高效的、有針對性的科學教育教學活動。

二、營造視聽空間，轉(zhuǎn)化知識應用

“智慧課堂”致力于推動教育大資源的創(chuàng)新與轉(zhuǎn)變。對于科學教學活動而言，教育大資源是一個將自然、力學、生態(tài)、地理、人文、環(huán)境、機械等主題知識無縫鏈接、超越學科的完整認知體系。所以，“智慧課堂”要強化課內(nèi)協(xié)作交流與課外自主學習兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并利用信息技術(shù)工具輔助學生精準理解主干知識難點、要點，增強學生對科學知識的探究思考興趣，讓學生在海量知識素材、資源的輔助下，有更多機會展示、表現(xiàn)、練習和合作，積極探索，主動建構(gòu)知識，高效完成個性化的學習活動。

例如，在學習《運動與摩擦力》一課內(nèi)容時，教師可通過智能投影、多媒體、電子白板等設備，播放古人用滾木搬運重物的場景，向?qū)W生提供直觀、形象的視聽信息，引出研究物體在運動中受到摩擦力、如何減小摩擦力的問題。智能虛擬場景的模擬，可以全方位調(diào)動學生的感官體驗，教師在課內(nèi)可利用聚焦、拖拽、遮屏等功能演示：古人是如何搬運巨石等重物的？搬運巨石會產(chǎn)生巨大的摩擦力，如何減小摩擦力？針對學習的重點和難點進行講解。智能工具包括計算機、語音系統(tǒng)、視覺系統(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和氣墊船減小摩擦力的原理，促使學生在人機交互的實際體驗中，自主探究摩擦力的大小與物體的運動方式的關(guān)系，并進一步嘗試用不同的思路，模擬生活中搬運重物來體驗摩擦力的大小，比較不同運動方式下摩擦力大小的不同，提高課堂學習效率。

“智慧課堂”要“以學生為中心”，組織學生自主查閱相關(guān)資料，歸納學習方法，回歸快樂學習狀態(tài)，增強學習能力與思考能力。教師可依托智能工具、程序，通過圖片、視頻、音頻等素材的融入，全面調(diào)動學生的感官體驗。教師也可在課外將知識素材進行加工，存入智慧平臺的云資源庫，隨時調(diào)取應用，以增強學生對科學知識的理解。相較于以往的信息化教學，“智慧課堂”更強調(diào)人機交互，深化知識體驗，使學生在展示、交流、探究、操作中，學會用科學的眼光，判斷、分析、解決問題，提升思維批判性、靈活性和想象力、創(chuàng)造力、自主學習能力。

三、靈活遷移評價，綜合解讀素材

“智慧課堂”可推進小學科學教學的個性化對話輔導，教師可利用多媒體、投影機、人臉識別與語音識別技術(shù)等工具，以“主題活動”為引領，整合學習方法與資源，為學生構(gòu)建一個包含信息技術(shù)、計算機、智慧程序的多維交互式體驗環(huán)境，輔助學生完成科學課程新知的內(nèi)化。在課內(nèi)環(huán)節(jié)，教師可結(jié)合學生的學習困難，有針對性地拓展知識內(nèi)容，并利用語音識別、人臉識別技術(shù)，全方位收集學生的情緒、情感與學習態(tài)度，并進一步針對學生的情況調(diào)整教學方式，以充分調(diào)動學生對科學知識的學習熱情，提升學生對科學知識的學習興趣和創(chuàng)造能力。

例如，在學習《食物在身體里的旅行》一課內(nèi)容時，教師可利用智能工具，設置陳述的場景、討論場景、演講場景、問答場景，由AI輔助進行提問。首先，教師通過智能設備拉幕功能，向?qū)W生展示學習目標：了解食物在口腔里會經(jīng)歷初步的消化過程。教師可將“消化器官圖”網(wǎng)站鏈接發(fā)給學生，讓學生在對網(wǎng)絡資源的觀察、思考、交流、探究中，產(chǎn)生強烈的學習樂趣和新鮮感。再“陳述場景”，邀請一位學生到講臺上，對智能設備進行操作，運用“智能設備功能”，編輯、旋轉(zhuǎn)、移動、描述食物在口腔中的變化、牙齒形狀的特點，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“討論場景”中，學生觀察、繪制、記錄，建立較為完善的認識，讓學生產(chǎn)生身臨其境的體驗，感受人體消化的神奇之處。在“演講場景和問答場景”測評學生對知識內(nèi)容的掌握情況。同時，語音系統(tǒng)和人臉識別智能工具，能捕捉學生的情緒、學習、心理、行為數(shù)據(jù)，為課堂學習效果提供可靠數(shù)據(jù)。

教師在“智慧課堂”中，可利用多媒體、計算機、智能設備組合，連接互聯(lián)網(wǎng)，保存教學記錄，并遠距離操控智能設備。計算機智慧資源庫里包含各種案例資源，增加了科學知識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、批注知識內(nèi)容，節(jié)省了大量的講解時間。同時，教師還可提供智能設備教學記錄、素材、課堂教學內(nèi)容，供學生在課外查閱，也可給學生布置復習內(nèi)容，針對學習的薄弱點展開教學。

四、課外反饋評價，開辟第二課堂

“智慧課堂”下，教師可針對學科特點，利用社交媒體突破時空界限，為學生打造一種靈活的課外遠程教育形態(tài)，聚焦課后服務、作業(yè)管理、學習監(jiān)管評測等多個方面，讓學生在信息技術(shù)資源素材輔助下，按照自己的學習需求開展科學實踐活動。同時，教師也可結(jié)合平臺數(shù)據(jù)點評，精準導學，通過智能答疑、智能評測等多種應用形態(tài)，輔導學生個性學、高效學。在人工智能時代下，“智能軟件”可以扮演學伴或助手的角色。所以，教師要強化智能場景應用，基于人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)，精準把握學生的具體學習情況，選擇學生感興趣的科學話題內(nèi)容，支持學生在實踐中主動探索、領悟和思考自己感興趣的科學知識，關(guān)注周圍自然事物。

例如，在學習《觀察土壤》一課內(nèi)容時，教師可以使用Knewton或Dreambox等自適應學習平臺，開展差異化和個性化學習，為學生提供虛擬輔導，徹底改變學生在課后學習和完成課業(yè)的方式。教師發(fā)布課后學習任務：“觀察、了解土壤的組成成分，記錄、認識、描述土壤對生命，對人類生產(chǎn)生活的意義。”要求學生自己選擇材料，如新鮮土壤、鑷子、牙簽、容器、放大鏡、水、玻璃杯、攪拌棒，并將真實的實驗記錄上傳至學習空間，相互分享、交流。教師課后工作最關(guān)鍵的部分，是通過學習平臺為學生提供反饋、評價，成為滿足學生個性化學習的陪伴者?；诘谌狡脚_、大數(shù)據(jù)、云計算、智能工具的監(jiān)控、檢測，教師也可根據(jù)學生的特長和興趣，推薦各類優(yōu)秀資源，便于學生結(jié)合自身的薄弱點，獲取更加多元的知識信息，掌握學習的方法。當前“人工智能工具”為學生信息互動、交流、展現(xiàn)自我觀點提供了平臺，同時也為學習數(shù)據(jù)的獲取、檢測、分析提供了先決條件，使學生不再拘泥于被動接受者的角色，而成為學習的主動建構(gòu)者。

所以，智慧賦能教育應為學生提供一個課內(nèi)與課外相聯(lián)系的、可持續(xù)的學習體驗空間，讓學生在技術(shù)工具的支持下，高效學習。教師要結(jié)合學生能力水平，增加資源操作、評測、診斷、互動功能，豐富線上教學功能，建構(gòu)包括觀、聽、攝、做等多元化的學習活動，擴大小學科學微課程智慧教育視野，為學生選擇性學習與適應性發(fā)展提供多種可能，更好地培養(yǎng)學生的自主管理能力、科學素養(yǎng)與學習規(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“智慧課堂”，要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、計算機等技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)對學生智能輔導、答疑、互動，激發(fā)學生的思維創(chuàng)造能力，加深學生對科學知識的理解與記憶。小學科學“智慧課堂”建設可以為學生提供個性化的學習場景，全方位調(diào)動學生視、聽感官體驗。教師在教學實踐中，應豐富教學方法，支持學生在自由、自主的學習空間中相互合作交流，扎實掌握科學知識經(jīng)驗。同時，教師在智能技術(shù)輔助下，要更為關(guān)注理論與實踐的有效結(jié)合，圍繞學生生活經(jīng)驗，布置多樣化主題的科學實踐活動，兼顧對學生科學興趣、思維、情感、能力的綜合培養(yǎng)，深入推進素質(zhì)教育，促進學生自主學習能力與科學素養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻

[1]魯坤，俞能勇.智慧課堂環(huán)境下小學科學課堂教學評價實踐研究[J].安徽教育科研，2023（31）：88-89，92.

[2]譚詠竹.人工智能技術(shù)提升小學科學融合創(chuàng)新研究：以“蠶的一生”大單元設計為例[J].教學管理與教育研究，2023（18）：10-13.

[3]張歡.基于深度學習的小學科學智慧課堂教學設計與實踐研究[D].銀川：寧夏大學，2023.

[4]張軍.智慧課堂下小學科學模擬實驗教學開展路徑[J].試題與研究，2023（9）：28-30.

[5]許嘉艷，潘鑌.融合人工智能教育的小學科學STEAM船模校本課程實踐：以“像工程師那樣”項目研究為例[J].新教師，2022（12）：89-90.

[6]陳智偉，韓燕.基于智慧課堂平臺應用的小學科學精準教學路徑探析[J].現(xiàn)代教育，2022（11）：52-55.

[7]劉建萍.依托智慧課堂平臺提高小學科學課堂教學有效性的策略研究[J].新課程，2022（32）：50-52.