小學科學課中AI智能與STEAM的巧妙結合

王 賓

（福州教育學院附屬第三小學 福建福州 350000）

郁波指出：“人工智能時代剛剛來臨，人工智能發展方面人才缺口大，同時國內中小學校的STEAM 科學教育課程也亟待加強，這是促進素質教育的有力突破口。”由此可見，將AⅠ智能技術和STEAM 理念進行巧妙融合，以此搭建出充滿科學元素與時代氣息的科學課堂，是提高整體課堂質量的必要突破口。而在具體的實施階段，一方面要考慮小學生的認知范圍、理解能力；另一方面要遵從小學生的興趣喜好，以及時代發展需要。只有從不同的維度和層面出發研究教學方案，才能構建出具有現實意義和教育意義的課堂模式，并讓學生在這期間獲得充足的養分，得到循序漸進的提升。

一、構建生活情境，讓課堂更真實

站在生活的層面剖析知識，可以近距離地增強課堂的代入感，讓學習變得更富有趣味性。在思考如何將AⅠ智能技術與STEAM 理念結合在一起的時候，我們可以從生活的角度入手，緊緊抓住學生的眼球。例《什么叫機械？》一課，在給學生闡述該知識點之前，首先將一個智能機器人拿到了課堂中，瞬間吸引住學生的注意力。隨后教育者詢問學生“是否知道這是什么？”，待學生回答完畢，教師總結“這是一個機械，而在我們的生活中包含了許許多多的機械，有的復雜無比，比如這個機器人，有的操作簡單，原理單一”。為了讓學生更透徹地了解機械，教師又展示了數張圖，其中包括了衣服的拉鏈、自行車的車輪、汽車的發動機等等。隨后，作者又圍繞機器人展開描述，從它的工作原理、零部件等一一描述，讓學生明白如此神奇的機器人為何可以工作，以及它的零件、程序等又是如何運作的。

二、跨領域交叉，讓課堂更豐富

（一）發散學生的思維

發散性思維能力的培養有助于學生科學素養的提升，并且可以幫助學生快速吃透所學知識點，延伸學生的科學體驗。在圍繞AⅠ智能與STEAM 理念激活學生發散性思維期間，教師可以適當地給學生展示一些情境小實驗，以此讓學生在身臨其境的體驗中變得更愉悅。例如在《聲音的傳播》一課，為了幫助學生更透徹地了解聲音傳播的原理，以及相關的媒介問題，作者開展了以下實驗。首先利用智能機器人的語音系統播放了一段優美的兒歌，然而將其放在事先準備好的鐘罩里面。鐘罩內部蠟燭的不斷燃燒，當學生發現蠟燭熄滅的時候，已經無法再聽到機器人發出的聲音。當時有的學生表示“難道是機器人沒電了嗎？”，對此作者將鐘罩拿開，優美的歌聲再次傳來。就這樣，學生意識到空氣是傳播聲音的主要媒介之一。當然，可以在這個基礎上鼓勵學生延伸思考。譬如真空保鮮膜可以保障一些食物不會迅速腐敗。那么，假如將食物放在沒有空氣的鐘罩里，是否也可以達到保存食物的效果呢？這個問題可以交給學生課后實踐。比如利用一周的時間，觀察放入無空氣鐘罩中的食物和放在空氣中的食物，了解二者之間腐敗的速度。

（二）讓學生接近生活

智能機器人作為一種依靠電力來實現工作的科技產品，其中蘊含了許多適合于小學生接觸的知識點。比如能源轉換的技術——太陽能，以往，學生了解了太陽能熱水器的工作原理，但是對于太陽能充電的原理相對模糊。所以，作者將智能機器人的太陽能電子版面展示給學生，通過講解讓學生意識到，通過太陽能充電不但可以將余出來的電力存在機器人的電池中，而且可以降低對生活的污染（固定充電系統，無需替換電池）。另一方面，為了豐富學生的課堂體驗，作者還將智能機器人的太陽能電池板的工作原理，以及相關的制作材料進行了拆分式的講解，以此幫助學生一五一十地了解相關知識。在結束新課教學時，作者又進一步地圍繞太陽能的知識點鼓勵學生自主創造太陽能電池板，然后利用中午時分實驗一下他們制作的太陽能電池板是否可以正常運作。這樣一來，不但可以有效地將所學知識貫穿于生活之中，同時可以促進學生的實踐體驗，幫助其形成完善的知識結構。長此以往，可以為學生開展創客活動鋪墊基礎。

三、創客交流活動，讓課堂更科學

借助AⅠ智能與STEAM 理念構建創客交流活動，調動學生的設計情趣，開發他們的創造性思維，讓他們在實踐與探索中創造出屬于自己的科學產品，不但有利于學生科學思維的形成，并且能讓他們在以后的理科學習中取得更多的能力優勢與認知優勢。具體實施階段，每次活動的時間為七十分鐘，其中包括了學習與實際應用兩個部分。例如“目標檢測”和“人臉識別”兩個部分，首先給學生講解兩門技術的使用方法和功能原理，然后引導學生利用計算機對兩項技術進行實踐，借此引導學生訓練出自己的AⅠ引擎并使用它們檢測出各種物體、識別出不同人臉。在這期間，為了提高學生對技巧的運用熟練度，我們還可以結合生活元素和設計活動理念。比如有些智能機器人中會安置目標檢測功能，這時可以引導學生嘗試對機器人進行拆分，然后找到負責進行目標檢測功能處理的一部分進行觀察。

四、實施多元評價，讓課堂更民主

評價作為課堂教學的重要組成部分，是幫助學生洞察個人短板，了解問題不足的關鍵措施。但是，傳統的評價模式并不利于學生提升自我，我們要善于在評價的時候將問題說到根處。例如有的學生在參加創客活動時，或者是在接受交叉性元素情境體驗期間，注意力容易分散。對此，我們可以告訴他們站在知識重點的角度去思考問題，以網狀的思維模式將問題集中在一個點上，做到抽絲破繭、順藤摸瓜。

AⅠ智能技術的高速發展給教育注入了新的發展動能，也讓我們的課堂教學變得不同于以往。在此背景下，學生不但可以獲得更多愉悅的學習體驗，同時還可以養成良好的科學素養。隨著STEAM 技術的合理引入，可以讓學生站在不同的層次去觀察科學、感知科學，有效增強他們對科學與生活的體驗和理解。