淺談智能實驗教學環境下各學科實驗教學模式與教學策略研究

張開花 胡學軍

摘要：實驗作為中小學理科教學中不可分割的一部分，是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑，對于提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創造性思維能力和團隊合作能力，培育學生的興趣愛好、創新精神、科學素養和意志品質，具有重要意義[1]。我國大部分地區中小學校實驗室已按本地區標準將實驗器材配置齊全，滿足開展實驗教學的基本條件。部分發達地區還將前沿的實驗設備、先進的教育理念引入實驗教學中，在完成教材和課標規定的傳統實驗之余，為學生的自主探究搭建平臺。我國中小學實驗教學取得的成果不可謂不豐碩，但目前實驗教學正處在探索階段，很多方面尚不完善，加之各地區發展理念及實驗教學資源差異較大，很難形成統一的標準，中小學實驗教學仍任重而道遠。

關鍵詞：小學;智能實驗;融合

2018年4月，教育部發布的《教育信息化2.0行動計劃》中明確提出要構建智慧學習支持環境，開展以學習者為中心的智能化教學支持環境建設，并且提出啟動“人工智能+教師隊伍建設行動”，推動人工智能在教師各方面的支持工作。學習環境指人們在進行學習時所面臨的周圍的情況，包括物理學習環境、資源學習環境、技術學習環境和情感學習環境。大數據技術的發展，新的學習環境——智慧學習環境被廣泛提出。智慧學習環境是一種能識別學習者特征、感知學習情景、便利的互動工具與提供合適的學習資源、自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間。最終使學習者達到輕松、投入和有效的學習。

一、智能教學實施現狀

很多老師由于缺乏相關的專業知識，在進行智能實驗教學時會顯得力不從心，教學內容對于其屬于復雜的教學任務，因此有些老師對于這一類型教學內容容易產生忽視心理，使得智能實驗在教學上僅僅停留在表面。再加上小學生的科技素養不高，對于略顯復雜的智能教學內容難以掌握，從而導致師生共同忽視人工智能模塊的教育和學習。因此，開展智能實驗教學，需要學校、家長和社會的大力支持。

二、如何在小學開展智能實驗教學？

1.實驗室建設

開展智能教學的學?？梢愿鶕延袑嵺`室的建設情況，結合日常教學的需求，合理補充課程所需的硬件設備。學?？梢酝ㄟ^升級或改造原有信息技術教室、創客實踐室或者未來教室的方式建設“智能教育實驗室”;建議教育主管部門牽頭，與相關高校、企業等聯合制定建設標準，并下撥專項建設經費，同時出臺經費的使用指導意見，定期檢查實驗室建設情況，確保經費能落到實處，以保障人工智能實驗室順利建設。

2.打造以智能實驗為核心的教學體系

智能技術中的許多代表性內容，如圖像（人臉、數字等）識別、搜索、機器學習、深度神經網絡等，算法較難。在基礎教育階段，如何將類似的人工智能技術的工作過程讓中小學生能夠形象的學習和了解，并加以復現，是當前開展人工智能教學需要思考的問題。立足當前課堂教學現狀，教師只能關注應用和體驗，以及相關程序模塊的應用和硬件實現。也就是說，教師在課堂上可以輔導學生按照教程編程和搭建做出一個作品，實現人臉識別等功能，而對人工智能技術的基本原理、思想和方法，目前只能淺層涉及，讓學生有初步的機器學習的概念，無需深入學習。從學生的長遠發展考慮，建議教育主管部門組織專家制定小學和初中課程標準，重新審視《標準》中人工智能的相關內容，制作專業的學習教程，立足于中小學生的知識水平和認知特點，幫助學生循序漸進地學習和掌握人工智能的相關原理和方法，讓學生除了會用、會做，還要懂，做到舉一反三。比如隨著人工智能時代的到來，AI技術被廣泛地應用到生活中。目前，為了快速實現計算機與人類的有效溝通，編程是至關重要的。從當前人工智能的應用狀況來分析，編程學習的重中之重是神經網絡算法、機器學習算法。通過應用這兩種算法，促使人工智能技術更加靈活，并進一步滿足了計算的實際需求。作為一名小學信息技術教師，要科學、合理地運用編程技術，構建編程教學體系，搭建智能學習平臺。通常情況下，編程教學體系分為以下五個階段：第一階段，依據教學內容，合理創設教學情境。教學活動開始之前，教師要借助游戲導入新課，目的旨在強化學生的學習熱情，這種教學方法通常針對低年級的小學生。第二階段，實施并指導Scratch圖形化編程，對于小學信息技術教師而言，其要引導學生深入學習Scratch圖形化編程，進一步理解Scratch圖形化編程，通過學習編程，小學生在腦海中樹立編程思維，便于利用編程解決相關問題。第三階段，圍繞具體項目，指導具體項目，同時還要開展項目測試工作，以提問的方式幫助學生建構起整體性思維，確保學生慢慢具備糾錯能力、分析能力和判斷能力。第四階段，強化學生分析能力、列表能力和總結能力。信息技術課堂上，教師通過植樹問題等對學生算法的掌握程度進行檢驗，此方法通常適用于高年級的小學生。第五階段，初步學習編程機器人。通過編程的形式，實現與機器人的互動。

我們還可一借助網絡平臺搜索廣泛的文本素材，學生在各種軟件范讀的學習情境中，朗讀起來更加通順流暢，咬字更為清晰準確;尤其對于散文、詩歌需要朗誦技巧和感情色彩的教學，則要求學生通過網絡搜索名家朗誦的作品，用心品味，捕捉他們朗誦的技巧所在及真情的表達，以提升自身的誦讀素養;此外，通過網絡素材的整理和展示，學生猶如親臨實地一般，把親眼所見、內心所想通過書面的形式描寫出來，實現了自身寫作素養的提升。在開展《海濱小城》一課教學中，教師以視頻形式帶領大家一起觀光了這個美麗的城市，主要展示了海上、海灘、庭院、公園、街道等五處場景，全面突出了小城無與倫比的美麗，指點學生如何了解突出特色的重要詞組和句式，并播放了名人朗誦的這首課文的視頻資源，師生一起大聲地跟隨著誦讀，收尾階段，教師展示了網絡搜集的幾篇景物描寫的優秀作文，并要求學生總結出每篇作文的寫作亮點，接下來將自己的所見所想，依據觀察景象的順序，準確把握不同的景象特點，以筆頭形式盡現于紙上，言之有物，以物言情，寫出個性鮮明、優質的作文，潛移默化中促進寫作素養的提升。

綜上所述，信息技術催生了人工智能時代的來臨，這也給教育界帶來了空前地大變革，提供了新的契機。智能實驗與語文知識的高效融合，實現了教學模式的更替和創新，較大程度地喚醒了學生學習的求知欲，給他們帶來更真實.更深人地學習體驗，保障了小學語文教學獲得喜人的效果。

參考文獻：

[1]郭慧.基于智能語音系統的小學教學優化[J].中國現代教育裝備，2020（16）：9-10+12.

[2]黃濤，龔眉潔，楊華利，王涵，張晨晨.人機協同支持的小學語文寫作教學研究[J].電化教育研究，2020，41（02）：108-114.

[3]王燕，黃云和.運用新課程理念優化小學語文教學設計[J].產業與科技論壇，2016，15（19）：146-147.

[4]李鳳琴.從抓課堂教學入手不斷深化素質教育[J].教學與管理，1998（10）：13-14.