AI人工智慧課堂在科普活動中的應用

杜紹安

摘 要：AI人工智慧課堂利用了先進的信息技術手段來營造智能化的教學活動環(huán)境，形成師生交流立體化、教學過程智能化的課堂空間。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、可穿戴設備等技術與教育的深度融合，使得教學中各類數(shù)據(jù)的收集、追蹤、分析成為可能。AI人工智慧課堂讓學生和教師充分感受和運用基于未來的先進技術。在人工智慧化的教學環(huán)境下，能實現(xiàn)科技活動課堂中的如：移動教學、智能評測、智能在線測試、智能課室等功能。讓學生和教師充分感受和運用基于未來的先進技術。

關鍵詞：AI人工智慧課堂 智慧課堂 科普 應用

一、項目的建設和管理

本項目的硬件建設是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎建立的可移動教學平臺。硬件建設完成后學校隨即建立了實驗班場室規(guī)范和設備使用制度：實驗班的科任教師和學生每人一臺平板電腦;非實驗班人員不能使用本項目平板設備;每臺設備均以實名制登記，一人一機;網(wǎng)絡帶寬資源專用，只有實驗班的設備和指定管理人員能獲得無線網(wǎng)絡使用權限，保證網(wǎng)絡在日常教學中保持正常、流暢的狀態(tài)。

二、開展教師移動教學分享交流

在本項目實施的中期階段，我校組織了行政、項目教師和相關學科教師進行《創(chuàng)建全新的智慧教學模式》的教學應用分享交流研討。為了讓講座更有目的性和更加貼近教學，會上邀請了兩位在智慧課堂教學應用中相當有經(jīng)驗的兩位一線教師作分享報告。兩位教師結合自己使用移動設備運用到日常教學中的經(jīng)驗，演示了科學科、英語科、數(shù)學科、語文科在各種教學場景中運用到的應用軟件及使用方法，在場行政和每位教師都受益良多。

三、開展學生STEAM創(chuàng)意應用講座

我校組織實驗班學生使用移動設備參與了兩場生動的STEAM創(chuàng)意應用講座。運用Puppet Pals 軟件以生動的木偶劇作為場景，讓學生使用移動設備自己動手設計木偶劇：學生以導演的身份通過搭建場景，挑選演員，自己錄制個性化視頻完成木偶劇的創(chuàng)作。運用Pottery 軟件，自己設計制作獨一無二的陶瓷作品。兩場講座讓學生充分運用各個學科的知識，激發(fā)創(chuàng)意思維的同時又培養(yǎng)了獨立思考、獨立創(chuàng)作的能力。

四、AI人工智慧課堂改變了傳統(tǒng)教學

1.教學的可移動化

移動設備用于AI人工智慧課堂，除了可以讓煩瑣的學具整合在一起并且電子化，也使教學擺脫傳統(tǒng)教室的地域限制，讓科普活動中師生互動的空間拓展到更寬更廣。空間可以是教室外、校外，甚至無處不在。實現(xiàn)無處不教學，無處不學習。在不久的將來，可移動化教學必定會取代傳統(tǒng)教室教學，成為常規(guī)教學實施手段[1]。

2.AI人工智慧課堂把傳統(tǒng)教學中“點到面”轉變成“點到點”的教學模式

在AI人工智慧課堂中，師生之間的互動建立起“點到點”的關系，教師可以直接解決某一位學生提出的問題，而且不受時間和地點的限制。學生可以隨時隨地地提出問題，教師也可以隨時隨地地回答。在“小班化”環(huán)境下，更能突顯這種教學模式的優(yōu)點。

3.在AI人工智慧課堂中，學生使用工具的模式發(fā)生改變

在傳統(tǒng)科學課堂上，實驗的實施往往需要儀器和物品的配合，在學生操作實驗過程中難免損壞實驗儀器，有些實驗甚至帶有一定危險性。在智慧課堂上，學生可以運用學科軟件進行模擬操作，既保證了每位學生都有動手做的機會保證學習質量，避免實驗儀器的損壞出現(xiàn)安全事故，也可以節(jié)約資源減少開支。

4.智能課室從硬件上提供及時化的教學環(huán)境

本項目智慧課堂系統(tǒng)還具備自編題目和自動識別評分的功能。項目實驗成員把這一功能應用到數(shù)學教學中。課前教師編寫好題目，課堂中學生利用系統(tǒng)的反饋功能回答問題，系統(tǒng)通過智能分析技術將學生回答問題的數(shù)據(jù)進行整理并列出答題情況分析圖表。教師即時可以根據(jù)圖表知道學生掌握知識的情況，大大提升了學習

效能[2]。

5.人性化的軟件交互功能和智能化的反饋功能

本項目所使用的智慧課堂系統(tǒng)界面操作簡單，使用方便。系統(tǒng)內部具備數(shù)據(jù)收集和智能分析的能力[3]。項目實驗成員在AI人工智慧課堂環(huán)境下展示了一節(jié)科學與數(shù)學學科整合實驗課例《起點和終點》。傳統(tǒng)教學環(huán)境下，教師要收集實驗數(shù)據(jù)需要逐一收集和整理，而在智慧課堂環(huán)境下學生可以把實驗中紙青蛙跳躍距離的實驗信息通過網(wǎng)絡迅速發(fā)送給教師，教師即時接收數(shù)據(jù)及時了解學生實驗情況，馬上就可以對學生的實驗結果作反饋和小結。

AI智能技術在課堂中應用提高科普教育的效率，增加學生學習科學知識的興趣，讓師生在一個充滿智慧的課室內提升學習效能。

五、AI技術改變了學校管理和辦公模式

學校把AI人工智慧課堂的理念推廣到學校管理和教師辦公模式中。AI人臉識別技術與學校OA辦公管理軟件相結合，能快速實現(xiàn)員工簽到打卡，并即時把考勤數(shù)據(jù)發(fā)送到OA辦公管理軟件中，按時生成報表，數(shù)據(jù)一目了然。同時，AI人臉識別技術也可以運用到學生出勤情況和學校訪客管理中，運用AI技術為校園環(huán)境和學生人身安全提供了保障。

建立私有云系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)下打通系統(tǒng)的壁壘。移動設備運用在辦公環(huán)境中，涉及不同操作數(shù)據(jù)互訪的問題，又由于移動設備與臺式電腦操作模式的區(qū)別，導致數(shù)據(jù)無法互通。學校引入校內網(wǎng)絡存儲設備建立私有云系統(tǒng)，在不同類型操作系統(tǒng)之間統(tǒng)一了交互使用界面并實現(xiàn)了學生的學習數(shù)據(jù)、教師的辦公數(shù)據(jù)、學校的管理數(shù)據(jù)的互通。逐步向無紙化辦公過渡的同時也為將來教學研究提供了數(shù)據(jù)支持。把設備建立在校內形成私有云系統(tǒng)，這是數(shù)據(jù)安全的有力保證。

六、未來的展望

AI人工智慧課堂有利于信息技術在學校科普活動的深化，為學校將來實現(xiàn)無紙化教學和無紙化辦公提供了實踐依據(jù);同時，比較兩種不同的科普教學模式中提取數(shù)據(jù)相互比較，各取所長，促進教師和學生之間互相學習，也有利于優(yōu)化實施的科普教育模式;依托優(yōu)越、先進的教學環(huán)境，在同區(qū)學校中引領推進先進信息化的發(fā)展，同時推廣嶄新的科普教學理念起到輻射作用。

AI人工智慧課堂在科普活動中的應用已經(jīng)深入到各個學科的日常教學中，在將來也必定能成為常規(guī)教學中不可缺少的重要手段。但由于本項目在我校處于剛剛起步階段，在實踐探索中難免會遇到各種問題。現(xiàn)提出項目實施過程中所遇到的問題，供大家探討并以此作為將來研究需要解決的方向：

1.電子屏書寫能否取代傳統(tǒng)紙張書寫？

在本項目實施過程中，對象是一年級學生，用手動筆書寫是小學生特別是一年級學生必須掌握的基本技能。在項目中使用的電子屏和電子觸控筆無論在質感和使用感受上離傳統(tǒng)的紙張和筆還是有一定距離。比如，目前使用的平板電腦的屏幕所使用的材質光滑且硬度較高，這與紙張的自帶阻力和柔軟的特性剛剛相反，材質的區(qū)別造成在實際使用當中使用的力度和書寫方法必然會與傳統(tǒng)方式有所區(qū)別，這對于剛剛學習寫字的低年級學生來講肯定會很難適應。畢竟學生在學習過程中電子設備目前還不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)書寫，學生還是需要拿起筆書寫作業(yè)、完成試題。目前，傳統(tǒng)紙筆應不應該被電子產(chǎn)品取代或者會不會被取代，仍是有待研究探討的內容。

2.未來的AI人工智慧課堂應該朝著什么方向發(fā)展？

科技領域的發(fā)展速度不可想象，幾乎每天都有新技術、新產(chǎn)品的出現(xiàn)。AI人工智能技術的出現(xiàn)更是一個“可怕”的新興產(chǎn)業(yè)，可怕是因為這項技術一旦成熟，可能會難以控制。在教育領域，AI能否減輕學生學業(yè)和教師的工作負擔這個已經(jīng)毋庸置疑，那到底將來的智慧課堂將會以一個什么的形態(tài)出現(xiàn)，“AI+教育”會不會是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的下一個形態(tài)？這是智能技術的技術開發(fā)者和教學一線工作者都值得思考的問題。

參考文獻

[1]蘇小龍.智慧課堂環(huán)境下精準教學的實施策略[J].新教師，2019（08）：64-65.

[2]辜蘋蘋.基于網(wǎng)絡學習空間實施智慧課堂的教學[J].華夏教師，2019（10）：75.

[3]高巧鶯，楊艷.精準定位深化互動——智慧課堂環(huán)境下提升教學實效性研究[J].福建基礎教育研究，2018（12）：35-36.