黄正洋 侯琦
厦门市民立第二小学 361012
摘要：在人工智能技术快速发展的当下，小学科学实验的教学模式及方法也应做出相应的实践创新。本文对人工智能的含义、优势进行了简单阐述，分析了当前小学科学实验教学的现状，通过研究人工智能对小学科学实验教学的影响，对小学科学实验教学未来的发展趋势进行了探讨，并提出创新策略。
关键词：人工智能；小学科学；实验教学；发展趋势；策略
一、人工智能的意义
（一）人工智能的含义
人工智能（即AI）是计算机科学的重要分支，是计算机科学与技术专业的核心课程之一。[1]对人工智能的定义，从广义上将即由人类创造的、并非自然存在的，具有一定的类似人的思维能力、智力行为以及对环境的反应能力。而从狭义上讲，人工智能被称为计算机智能更加准确，因为人工智能的所有行为都要在计算机上实现。
（二）人工智能在教学当中的优势
人工智能在教学当中的运用具有明显的技术优势。首先，人工智能有利于课堂的情景创设。情景教学是小学课堂常用的教学方法，人工智能的加入能够帮助教师将本地教育资源同网络教育资源串联起来，综合分析课堂情景给出最佳的解决方案；其次，人工智能技术能够提供多维度的评价方式，通过分析技术对学生的各个学习环节进行评价和总结；再次，人工智能可对课堂情况进行实时监控，通过对微表情的捕捉，分析学生的学习状态。
二、小学科学实验教学现状
受新课程标准的影响，小学科学教师在科学实验教学过程中更加注重“科学方法”的应用，如：情景教学、合作学习、实践教学等。但实际教学效果却不尽如人意，原因在于教师对教学方法的盲目运用，反而对科学实验的效果产生了反作用。其次，固化的教学过程让教师在每节课的开始部分对学生已经学过的知识进行回顾和梳理，对于小学科学实验课来说，这样的回顾和梳理大部分情况是对课堂时间的不合理占用。最后，小学科学实验教学过程中，缺乏对科学知识的全面教学，对实验课程的教学设计只局限于教材内容，缺乏全面性和拓展性。
三、人工智能对小学科学实验教学的影响
（一）优化课堂结构
小学科学实验教学内容与其他学科内容相比，更加强调对学生实践能力的培养。虽然，小学阶段的实验内容相对简单，但对于小学生来说，成功完成科学实验依然具有一定的挑战性。具有挑战性的实验过程加上小学生缺乏锻炼的实践能力，使教师对课堂结构的设计面临较大困境。人工智能的加入能够有效优化当前课堂结构，从课前回顾、内容介绍、情景创建、实验步骤、实验要点、结果探索，都可通过人工智能的模拟功能实现。
（二）提高教学效果
小学科学实验教学对教师和学生都有较高的要求，受教学内容、学龄、学段等诸多因素的影响，想要达到理想的教学效果难度较大。利用人工智能捕捉学生动作、情绪的技术优势，教师可对全班同学的整个实验过程做到全程掌控，在最短时间内了解到每一个学生的学习状态，如对科学实验是否感兴趣、实验步骤易错点等。
（三）强化学生实践探索能力
小学阶段的科学实验教学目的，是通过实验的形式培养学生对科学知识的探索能力以及实践能力。过去的教学由教师一人负责把控全局，对部分学生或部分环节的忽略情况很常见。人工智能技术能够照顾到每一位学生在实验过程当中的参与，提高陪一位学生的实践探索能力。
四、人工智能视域下小学科学实验教学发展趋势
随着科学技术的快速发展，科学教育的目的以及科学素养的内涵发生了新的变化。当前世界对于科学教育的认知已经将工程实践也纳入其中，为小学生搭建了新的教育平台，促进小学阶段学生对人工智能的认识以及实践能力、探索能力、创造能力的发展。
当前国际上对人工智能应用在教育当中的部分，很大程度上偏重于“计算思维”的定义。运用计算机对科学教学过程当中需要解决的问题进行模拟化、抽象化、分解化，在进行综合分析来得出最优方案，在这过程当中，对于小学生的思考能力、探索能力进行了强化。小学科学实验教学的目的是锻炼学生动手实践能力，培养学生的探索、创新精神，而在小学阶段对学生计算思维的培养正符合人工智能时代对创新型人才的需求。
五、创新策略
（一）优化课程资源的开发
当前是新技术、数字技术、智能技术的时代。教师对课程资源的开发也应紧跟时代步伐，通过借鉴或创建的方式，将工程设计思路、计算思维、实践探索等数字资源在课程设计当中体现出来，有效解决传统科学实验教学资源的高危、低效现象，同时也有利于计算思维在课堂教学中的融入。教师可通过人工智能技术将实验器材、实验过程通过数字建模的方式在计算机当中呈现出来，不仅提高了课堂效率，还可将动画模拟的实验过程通过新媒体上传，有利于学生的课后回顾和学习。
（二）优化课程设计
教师可通过对科学实验教学内容与人工智能的有机结合，优化科学实验课程教学设计。合理利用人工智能技术，以培养学生思维能力、实践能力、探索能力为出发点，对科学实验教学的整个过程进行优化设计，包括实验环境、实验器材、操作步骤、操作角度、数据采集、结果分析等环节进行数字建模，培养学生在实验模拟、建模方面的实践能力。另外，还可从学生认知规律出发，以生活实例为实验课题，引导学生通过人工智能技术解决生活当中的问题。
（三）优化评价模式
传统小学科学实验教学的评价模式通常使用试卷考核的形式对学生的学习效果进行评价，忽略了对学生实际能力、合作能力、探索能力的考察，局限性较强。基于人工智能视域下，教师可在学生科学实践教学评价的过程中兼顾学生各个方面的表现。这样的评价模式的评价结果更加科学合理，更有利于对学生学习情况的反馈。
六、结语
人工智能视域下，为提高小学科学实验教学质量，教师紧跟时代步伐，改进教学模式和方法，通过对人工智能技术的运用提高教学效率，实现学生各项能力的提高。随着科学技术的不断发展，人工智能技术也将逐渐完善，学生也将从飞速进步的科学技术当中收获更多益处。
参考文献：
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