AI賦能科學課堂 培養學生創新思維

〔摘" "要〕" 社會的進步，科學的發展，對未來人才的創新思維提出了更高的要求。尤其是在AI技術得到廣泛運用的教育形勢下，創新思維的培養更成為各學科教學的重要任務。學生作為未來社會主義建設事業的主力軍，正處于身心發展的關鍵時期，在這一階段的教學中應更加關注對學生創新思維能力的有效培養與提升。

〔關鍵詞〕" 小學科學； AI；創新思維

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）15" " 0013-03

科學作為一門高度綜合性的教學課程，是培養學生科學創新思維的重要平臺，能推動實現學生科學素養、創新意識的啟蒙與發展。在AI時代背景下的小學科學教學中，教師應充分利用AI技術的教學優勢，進行科學創新思維能力培養策略的多元探究，讓學生在獲得創新思維的基礎上，更好地應對未來社會的發展需求。

一、AI對學生創新思維培養的影響

AI技術是人類科學技術發展的一大進步，AI技術與教育領域的結合，也是教育改革發展過程中的重要趨勢。而科學創新思維培養是小學科學教學的重要目標，AI技術的發展與運用，能對這一目標的實現，產生巨大的影響。

（一）優化教學理念

在以往的小學科學教學中，傳統的教學理念過度強調科學知識的傳授，而忽視了學生能力的發展。隨著科學技術的發展和課程改革的深化，現代教育理念深入人心，科學課程的教學重點由知識的傳授轉移到了學生自主學習以及對其創新能力的培養。而AI技術本身就是創新的產物，AI技術與小學科學教學的深度融合，能有效促進現代教育理念的落實，為小學科學創新思維的培養提供理論和技術支撐。

（二）更新教學方法

在AI時代背景下，AI技術與教育領域深度融合，不僅創新了教育輔助技術，同時也優化了教育教學方法。在這一教育背景下的科學教學中，為實現對學生創新思維的培養，教師應充分借助AI技術的優勢，不斷優化現有教學模式和方法，還要對信息化教學模式進行創新性的開發，這樣就能讓學生在更加多元的技術支持下，形成并發展創新思維。

（三）挖掘教學資源

在小學科學課程教學中，教學資源是最為重要的教學因素，同時也是制約教師教學質量的重要因素。在AI時代背景下，教學資源由原本的紙質資源轉化成了信息化資源，能通過互聯網技術得到廣泛傳播。這就使教師獲取教學資源的途徑更加廣泛，獲得的教學資源也更加豐富。這就為小學科學教學質量的提升、學生創新思維的培養，提供了技術及資源上的支持。

二、AI對學生創新思維培養的策略

通過以上的論述可知，在AI背景下學生科學創新思維的培養具有非常顯著的教育意義，既能促進教師教學思路的創新，同時也能促進學生綜合素養的全面發展。而AI技術作為當前最為先進的教育輔助技術，在對學生科學創新思維進行培養的過程中，發揮著不可忽視的重要推動作用。因此，在小學科學教學中，教師應借助AI技術，探索科學創新思維能力培養的策略，讓學生在教師多元的引導下，開展自主學習、獨立思考，從而形成與發展自身科學創新思維。

（一）借助AI技術，營造創新思維培養氛圍

小學階段學生的身心尚未完全成熟，學習心態、學習行為很容易受到周圍環境的影響。而教學氛圍作為重要的外部環境因素，發揮著重要的滲透、引領作用，能對學生的學習情感產生巨大的影響。因此，在小學科學教學中對學生進行創新思維的培養，教師就可以在AI技術的輔助下，營造濃厚的創新思維培養氛圍，讓學生在良好的教學氛圍中，激發創新的積極性，實現科學創新意識的培養。

比如，在教科版科學六年級下冊《太陽系大家庭》一課教學中，為了實現對學生創新思維的培養，教師就可以利用智能教學系統，給學生布置制作“太陽系大家庭合照”的學習任務，同時展示一些已經制作完成的作品。學生在欣賞這些作品后，將產生更加積極的參與意識，激發自身的創新思維，創作出更加優秀的作品。這樣，教師就為學生創設了濃厚的創新思維培養氛圍，讓學生在良好的教學環境的帶動下，獲得創新的靈感，增強創新的意識，提高創新的能力。

（二）借助AI技術，促進學生自主學習

自主學習、獨立思考是學生創新思維形成的重要基礎。學生只有在自主學習和獨立思考中，才能真正發揮自身的創新意識，實現自身創新思維能力的鍛煉與提高。由此可見，在對學生進行創新思維能力培養的過程中，教師首先應指導學生開展有效的自主性學習，只有這樣，學生才能在提出問題、分析問題、解決問題中提出疑問，并產生創新思維。在AI時代背景下的小學科學教學中，教師就應借助AI技術的教學優勢，組織學生開展自主性的學習，為學生創新思維能力的培養提供廣闊的空間。

如，在教學教科版科學三年級下冊《月相變化的規律》一課時，為了進一步提升課堂教學的效率，教師可以運用AI技術，引導學生開展個性化的學習。首先，教師可以通過課前的調查，獲得相關數據，利用數據分析功能，充分了解學生對這部分教學內容的知識基礎、興趣愛好等方面的情況，并結合學生的具體情況，具有針對性地進行學習資源的個性化推送，幫助學生結合自己的興趣，在學習資源的輔助下，開展更具個性化的學習，以此激發學生的學習興趣，個性化地發展學生的創新思維能力。

（三）借助AI技術，設計開放型分層化學習任務

小學階段學生的思維處于初步形成的階段，每個學生的思維能力都有著各自不同的特點。教師若采用“一刀切”式的教學方法，勢必不會取得良好的教學效果。因此，為實現學生創新思維的整體提升，就應借助AI技術的數據分析功能，客觀、全面地了解學生思維發展狀況，并通過布置開放型、分層化的學習任務，使不同思維能力的學生都能獲得適合于自己的鍛煉。教師在AI"技術的輔助下，因材施教，促進學生創新思維的培養與提升。

比如，在教學教科版科學四年級下冊《點亮小燈泡》一課時，教師首先對班級內學生的學習基礎進行了充分了解，為實施分層教學提供依據。結合本課教學內容，教師設計了不同難度的自主學習任務，“自己選擇合適的材料，設計電路，將電路中的小燈泡點亮”。為實現這一學習任務，學生運用了教師推薦的智能教育軟件，根據自己的學習基礎和學習能力，分別選擇難度不同的電路進行連接。這一教學軟件，能根據學生所選擇電路的難度、任務完成情況等，對學生的學習成果做出相應的分數評判，讓學生能清晰地認識到自己學習中的不足，以及與其他同學的差異，以此激發學生的學習積極性和創新思維意識。

（四）借助AI技術，構建可視化實驗探究模型

科學是一門以實驗為基礎的教學課程，實驗教學是小學科學教學中不可或缺的教學內容。但是長期以來，教師都是以“講實驗”的方法進行實驗教學，學生無法真正參與科學實驗的操作，無法在科學實驗中獲得創新思維。因此，要在小學科學教學中培養學生創新思維，教師就應注重科學實驗教學的質量和效率。教師不僅要為學生構建可視化的實驗模型，讓學生能親身參與實驗數據、實驗過程的觀察與分析，同時還應引導學生開展合作探究活動，讓學生在深刻理解科學實驗教學內涵的基礎上，獲得創新思維能力的培養。

比如，在教科版科學三年級下冊《物體在斜面上運動》一課的教學中，為了使學生更加清晰地認識到，不同形狀物體在斜面上會有不同的運動狀態，教師可以運用智慧教學平臺，向學生發布開展相關實驗活動的學習任務，要求學生以小組合作的方式對實驗過程進行設計，并收集實驗活動所需的物品，這時學生就能選擇不同形狀的物品，以此來觀察不同形狀物品在斜面上的不同運動情況。然后，學生可以將自己的觀察結果以及所獲得的實驗結論上傳至智慧教學平臺，給予教師實驗活動的反饋。教師也可以運用數據分析功能，分析、比較學生的實驗結論，以此對學生的實驗活動效果提出建議與意見，幫助學生認識到自己在實驗活動中需要進一步完善的地方。這樣，學生就在參與實驗活動中，鍛煉自身的創新思維能力，為創新思維的培養奠定基礎。

（五）借助AI技術，開展跨學科項目化學習活動

結合多學科知識，從多角度出發進行思考，探尋問題解決方法，是創新思維能力培養過程中最為顯著的教學特征。這與新課標倡導的跨學科教學存在高度的契合性。因此，在小學科學教學中，為了實現對學生創新思維能力的培養，教師應順應課程改革發展需求，積極組織開展跨學科項目式學習活動，讓學生在項目任務的驅動下，整合多學科知識、總結多學科學習方法，實現創新思維的發展，以此促進小學科學跨學科項目任務的完成。

比如，在教科版科學六年級下冊“小小工程師”單元教學中，為實現對學生創新思維能力的培養，教師可以實施跨學科項目式學習。首先，教師可以運用AI"技術的演示功能，向學生展示鳥巢、跨海大橋等工程，以此激發學生對工程學習的興趣。隨后，教師就可以根據學生的學習興趣，引出教學主題“我們每個人住的房子也是一項工程，下面我們可以結合自己家的住房結構來進一步了解工程”。這時，教師就可以將科學教學與美術教學加以融合，要求學生通過對自家房屋結構的繪畫來了解房屋工程中的結構。接著，教師可以結合學生對工程的了解，提出本單元設計、制作塔臺模型的項目任務，要求學生以小組合作的方式，完成這一項目任務。在這一過程中，學生的創新思維就可以得到培養與提升。

（六）借助AI"技術，優化完善科學教學評價機制

評價反思是小學科學課堂教學中的重要環節，它既可以對學生的學習效果進行科學的檢驗，有助于學生審辨思維的形成與發展，也能為教師的教學調整提供可靠的依據。在以往的小學科學教學評價中，教師總是以知識的掌握程度作為評價的主要指標，忽視了對學生創新思維能力的培養。隨著課程改革的深化發展和AI技術的廣泛運用，對學生創新思維能力的培養顯得格外重要，這就需要教師在AI技術的輔助下，構建更加完善的教學評價機制，不僅要將創新思維能力的培養作為教學評價的指標，同時更應將學生納入評價的主體，讓學生在自評、互評中發展審辨意識，認識到自己在創新思維發展方面的不足。這樣就能為學生提供良好的創新思維培養導向，進一步促進學生創新思維能力的培養。

仍以“小小工程師”的教學為例。在對學生項目任務成果進行評價時，教師可以借助智能輔導和評估系統，對學生的項目任務情況進行全面的評估，不僅要評估學生項目任務完成的情況，同時也應評估每個學生在任務實施中發揮創新思維的水平。這樣，教師就可以借助AI技術，為開展教學評價提供依據，從而使學生的創新思維能力在更加科學的教學評價中獲得提升。

三、結語

綜上所述，在AI時代，學生創新思維的培養已經成為重要的教學任務，它能使學生更好適應今后社會發展需求。因此，在這一教育背景下的小學科學教學中，教師不僅應將創新思維能力培養作為重要的教學目標，同時更應對學生科學創新思維能力的培養策略進行多元的探究。為此，教師應營造濃厚創新氛圍、輔助學生開展自主學習、設計開放性學習任務、構建可視化實驗探究模型、組織跨學科項目式學習活動以及優化完善教學評價機制，通過這一系列教學策略的實施，推動小學科學創新思維能力的培養，為學生今后的成長與發展奠定堅實的基礎。

【本文系福建省晉江市2024年度教育教學研究課題“人工智能背景下學生科學創新思維培養的實踐研究”的研究成果，立項批準號：JJ2024-ZX055】

參考文獻

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