將“太陽家族”SSI教學與AI技術結合

〔摘" "要〕" 本文聚焦人工智能背景下小學科學課程中社會性科學議題（SSI）教學的實踐探索，以粵教版科學五年級下冊“太陽家族”一課為例，深入探討如何結合AI與SSI教學提升科學教育質量，培養學生的科學思維與核心素養。通過梳理相關文獻，闡述了教學實踐的理論基礎與方法論支持。在教學中，利用人工智能技術檢索太陽系的前沿研究成果、圖片資料及視頻資源，結合學校虛擬實驗平臺模擬八大行星運動軌跡等實驗活動，并創新性地引入詞云圖小組匯報的教學形式，顯著提升了課堂效果。通過課例實踐，將SSI教學與AI技術結合，不僅激發了學生對科學知識的探索興趣，還培養了其批判性思維、決策能力及社會責任感。然而，實踐也暴露出學生在信息篩選與語言表達方面的短板。本文論述為AI時代小學科學SSI教學提供了具有借鑒意義的實踐案例與研究思路。

〔關鍵詞〕" 小學科學；人工智能；社會性科學議題

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0034-03

一、引言

（一）"研究背景

在當今科技飛速發展的時代，社會性科學議題（SSI）已成為科學教育領域的熱點話題。SSI關注那些與科學技術緊密相連且在社會層面引發廣泛爭議的現實問題，如基因編輯技術、環境保護與可持續發展以及新能源開發等。這些議題復雜多元，不存在絕對的對錯，需要綜合科學知識、個人價值觀以及社會文化背景等多方面因素進行權衡探討。

傳統小學科學教育側重于知識的單向傳授，學生被動接受既定科學理論和事實。而SSI教育打破這一模式，將科學知識與社會實際深度融合。通過參與SSI討論，小學生能真切感受到科學與日常生活息息相關，不再是高高在上的抽象概念。這一過程不僅能鍛煉學生的批判性思維，使其學會從多視角審視問題，不再盲目接受現成答案，還能提升他們的決策能力，面對復雜問題時能權衡利弊、合理判斷，同時激發社會責任感，理解科學推動社會發展的使命。

隨著人工智能時代的來臨，AI在教育領域的應用越發廣泛。尤其是生成式AI技術的發展，為小學科學教育帶來了新的契機。它能夠以自然語言處理、圖像識別等技術為基礎，生成豐富多彩的內容，為教學提供更多的可能性。

（二）研究目的

本研究旨在以SSI教育為核心，充分借助人工智能（AI）技術，對小學科學教學展開創新性實踐。以粵教版科學五年級下冊“太陽家族”這一課程作為典型案例，深入挖掘AI與SSI教育在小學科學教學中的融合路徑與方法，期望能推動小學科學教育實現質的變革與發展。

本研究以全球暖化、太陽系探索等社會性科學問題作為切入點，旨在拓寬學生的知識視野，突破教材內容的限制，引導學生關注現實世界中的科學現象，以及這些現象背后錯綜復雜的社會關聯。通過對這些社會性科學議題的深入探討，學生能夠將科學知識與社會、環境、經濟等多領域知識有機融合，進而構建起更加全面、立體的知識體系，培養學生的跨學科思維能力。

在常規的40分鐘小學科學課堂中，融入SSI教育面臨著諸多嚴峻挑戰。SSI所涉及的知識范疇極為廣泛，以全球暖化問題為例，其中不僅包含氣候學領域關于大氣環流、溫室氣體效應等專業知識，還涵蓋生態學中生態系統平衡、物種生存與適應的相關內容，以及經濟學里能源結構調整、經濟發展與環境保護之間的權衡等知識。在有限的課堂時間里，僅依靠教師的講解，學生很難全面理解這些復雜的知識，更難以將這些知識融會貫通，形成完整的知識體系。

AI技術強大的搜索和整合能力可以有效解決這一問題。它能夠快速從海量的信息中篩選出多維度的資料，其中包括最新的科研成果、不同地區應對相關問題的實際案例，以及專家學者們的專業觀點等。通過對這些資料的系統分析與整合，學生可以從多個角度深入理解SSI，形成系統的認知。從課堂教學上看，也同時提升了教學效率和教學效果，擴充學生在課堂學習的知識量。

另外，由于SSI內容廣泛且復雜，小學生的知識儲備相對有限，在課堂討論時難以自主梳理關鍵論點。比如討論太陽系探索的利弊，涉及航天技術、宇宙資源開發及太陽系演化等多方面知識。學生因知識不足，難以深入探討，無法形成有價值的觀點。

在課堂討論環節往往難以自主梳理出解決社會性議題的關鍵論點。比如在探討太陽系探索的利弊時，其中涉及航天技術的發展現狀與未來趨勢、宇宙資源開發的可行性與潛在風險，以及宇宙科學領域對太陽系演化的最新知識，學生可能因為缺乏這些知識，難以深入探討，無法形成有價值的觀點。

生成式AI能夠快速生成與主題相關的資料、示例和觀點，為學生提供豐富的學習素材，解決資料不足的問題，同時引導學生從科學探索價值、社會影響及倫理道德等多角度深入思考。這種方式不僅鍛煉了學生的科學推理和非形式推理能力，還激發了創新見解，逐步培養了批判性和創造性思維。

本研究旨在探索AI在SSI教學中的應用策略與效果，構建創新的教學模式，以解決傳統教學中的難題，充分發揮SSI教育的優勢。通過激發學生對科學的興趣，全面提升其綜合素養，培養科學思維、創新能力和社會責任感，推動小學科學教育實現新突破，為未來社會培養創新型人才奠定堅實基礎。

（三）研究意義

以粵教版科學五年級下冊“太陽家族”課程為基礎，研究AI在SSI教育中的應用具有重要價值。教師可圍繞“人類探索太陽系的利弊”等議題，引導學生利用智能搜索引擎、文獻數據庫等AI工具，快速獲取相關信息。生成式AI能夠對這些資料進行整合與提煉，梳理出太陽系探索在科學研究、資源開發及社會文化等方面的核心內容，并通過具體案例幫助學生深入理解。例如，在探討科學研究影響時，AI可結合火星探測實例，說明其對行星演化認知的推動作用；在分析資源開發時，可引入月球資源研究及未來開發潛力等案例。

這一過程不僅幫助學生掌握AI工具的使用方法，提升信息獲取與處理效率，還能深化對SSI教育的理解。通過AI輔助分析，學生能夠更全面地思考科學探索與社會發展的聯系，增強推理能力，學會結合科學知識與社會實際進行邏輯推導。這不僅有助于提升學生的科學素養與綜合能力，也為他們未來的學習和生活奠定了堅實基礎。

二、案例實踐

（一）利用AI軟件，適配學生差異，突破知識儲備障礙

在“太陽家族”SSI教學中，學生知識儲備參差不齊是一大難題。AI軟件能為不同水平的學生提供個性化學習路徑。對于基礎薄弱的學生，AI軟件的動畫演示、語音講解功能，可將太陽系復雜的概念如行星的分類、運行軌道等以直觀易懂的形式呈現，幫助他們快速入門。而對于基礎較好的學生，AI軟件的深度數據分析、模擬探索功能，能滿足他們對知識的拓展需求，如探究太陽系形成的不同假說。教師可借助AI軟件的學習分析功能，了解每個學生的學習進度和知識掌握程度，有針對性地調整教學策略，實現因材施教，讓每個學生都能在自己的基礎上深入學習“太陽家族”的相關知識，克服因知識儲備差異帶來的學習障礙。

（二）借助AI整合知識，化解議題知識量大的困境

“太陽家族”議題知識量龐大，涵蓋天文學、物理學等多學科知識，傳統教學方式難以讓學生全面掌握。AI軟件強大的整合能力可有效解決這一問題。它能整合各類知識資源，將太陽系天體的特征、相互關系、探索歷史等知識，通過3D模型、信息圖表等形式進行可視化呈現，使復雜知識結構化、條理化。例如，學生在學習行星特征時，AI軟件可同時展示行星的圖片、數據、形成原因等信息，讓學生一目了然。而且，AI軟件還能根據學生的學習情況，智能推送相關知識，幫助學生構建完整的知識體系，避免因知識繁雜而導致的學習混亂，大大提高學習效率。

（三）以AI為教學助力，緩解師資不足的壓力

小學科學專職教師較少，專業科學教師更是稀缺，這嚴重制約了“太陽家族”這類綜合性較強的SSI教學開展。AI軟件可作為輔助教學工具，緩解師資壓力。教師可以利用AI教育平臺上豐富的教學資源，如優質課件、教學視頻、實驗模擬等，彌補知識和技能的不足。在課堂上，AI軟件能輔助教師進行復雜知識的講解，像模擬太陽系天體的運動，教師只需引導學生觀察、思考，降低了教學難度。此外，AI軟件還能承擔部分輔導工作，如在線答疑、作業批改等，讓教師有更多時間關注學生的個體差異，指導學生開展探究活動，保障教學質量，使“太陽家族”SSI教學在師資不足的情況下也能順利推進。

（四）借助AI增強綜合性教學效果，提升SSI教學質量

“太陽家族”的SSI教學綜合性強，涉及科學探究、社會討論、價值判斷等多個方面。AI軟件的融入可增強教學的綜合性效果。在科學探究方面，AI軟件提供的虛擬實驗室功能，讓學生能夠模擬太陽系中的各種現象，如日食、月食的形成，培養學生的科學探究能力。在社會討論環節，AI驅動的在線論壇、協作平臺，能讓學生與不同地區的同學交流對太陽系探索的看法，拓寬視野，培養學生的交流協作能力。在價值判斷上，AI軟件可以展示太陽系探索中的倫理、社會問題案例，引導學生思考，形成正確的價值觀。通過AI軟件的多方面支持，提升“太陽家族”SSI教學的整體質量，讓學生在綜合性學習中全面發展。

三、總結反思

（一）強化議題的融合開發

在“太陽家族”課程中，AI、小學科學與SSI教育的融合雖取得初步成效，但仍需進一步優化。學生在探討太陽系探索等議題時，雖能借助AI獲取多學科知識，卻難以將其與科學概念深度融合，理解往往停留在表層。這表明在當前教學中，缺乏有效引導學生建立知識內在聯系的策略。未來應優化教學設計，引入跨學科項目式學習任務，鼓勵學生運用AI資源解決實際問題，促進知識整合，深化對SSI議題的理解。

（二）學生能力多元化培養

學生在信息篩選判斷和語言表達方面表現不足，反映出教學重點的失衡。當前教學過于偏重知識傳授和AI工具使用，忽視了信息素養和表達能力的培養。后續應增設信息素養課程，幫助學生學會評估AI信息的可靠性；同時，通過科學辯論、故事講述等多樣化活動，提升學生表達觀點的能力，以滿足SSI教學對學生綜合能力的要求。

（三）教師轉化角色與提升專業能力

教師在AI輔助教學中的引導作用至關重要。然而，當前教師AI應用能力參差不齊，影響了教學效果。學校應加強相關培訓，提升教師的AI技術水平，使其能夠更高效地篩選資源并引導學生。同時，教師需轉變角色，從知識傳授者轉變為學習引導者，在學生借助AI探索SSI議題時，提供精準指導，促進學生自主學習能力的提升。

參考文獻

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