邵群

现今，人工智能作为一个先进的研究领域，其应用已有十余年了，推动了各行各业的发展。但人工智能在小学科学教学方面的应用却有些滞后。未来，随着人工智能的快速发展，可以预测其在教育行业的发展也必然加速。老师恰当应用人工智能系统开展教育教学，将在很大程度上把科学教学推到一个全新的层次。

人工智能的定义可以分为两个部分，即“人工”和“智能”“人工”是指人力所能及的、人自身所能做到的，或者人所能创造的人工智能化。“智能”涉及其他诸如意识、自我、思维等问题。

一、人工智能为学生提供丰富的学习素材

人工智能的發展，为小学科学教学资源的积累、分享提供了极大的便利。在人工智能教育系统中，有多种形式的教学资源，为学生的科学学习提供了丰富的学习素材。例如，学生在做某个实验时，步骤不记得了，人工智能可以及时帮助学生从资源库中找出这个实验的步骤，帮助学生完成剩下的实验;或者学生在观察某个科学现象时，对于它的科学概念不是特别了解，人工智能也能及时帮助学生去资源库中找寻相关内容。在小学科学教学课堂中，不少内容属于材料收集或者材料阅读的类型。对于这部分课堂内容，老师可以利用人工智能，让学生在课堂上实时搜集相应的材料，并进行交流展示。

人工智能的资料库中资源丰富。在学生预习阶段，老师可以指导学生使用人工智能系统，预习、了解相关的知识内容，完成与即将学习的课程内容相关知识的预热。如，在预习五年级下册《地球的运动》这一课中，由于学生的宇宙相关知识相对较少，且这块内容比较抽象，老师就可以指导学生利用人工智能，查找关于地球的资料，观看宇宙相关的视频，以此丰富自己对地球与宇宙的知识。而后老师再开展这一内容教学 ，课堂教学效果就会大大提高。

人工智能的巨大信息量，大大地拓宽了学生的视野。一段文字、一段短视频、几张图片，就能将课堂中一些抽象的内容直观、形象地展示在学生面前。老师不用讲太多，学生就能学到很多，大大地提高了课堂教学效率。

二、人机交互让学生直观感受科学现象

在传统的科学教学过程中，能够进行现场操作的实验，可以选择让学生经历实验探究过程，但是某些实验由于难以改变的自然因素，仅用传统教育媒介，例如图片或视频的方式进行知识讲解，学生无法获得经历体验，导致难以直观理解知识内容。这时人工智能机器便为科学教学提供了新的传授方式，弥补了这一教学短板。例如，在《一年中的四季》一课中，学生只是通过图片无法直观体验，如果利用智能机器进行人机交互，则可以通过学生指令语调的变化，来改变外部条件，如阳光、温度、和降水状态、降水量、空气湿度，来模拟环境变化，让学生在短时间内直观体验四季的变化，获得身体感官的感受对比。此外，某些“区域性天气”、极端自然现象、地区性地貌特征，均可以通过智能机器来调节外部环境来让学生获得直观体验。

生物方面，例如，讲解《食物在人体内的旅行》一课时，学生可以化身“小食物”，通过智能机器模拟，感受食物在人体内的旅行过程，真切地感受食物经历的外部环境，更加清楚地认识人体内部器官的构造。物理方面，“电和磁”单元中的《用验电球做人体的导电实验》一课，老师要在教学中让学生理解人体也是一种导体，安全是首先要考虑的问题，那么利用智能机器能够充分规避这些风险。

三、记录仪让学生获取直观的实验数据

在科学实验教学中，经常需要组织学生开展小组实验活动。在传统的科学课教学中，学生的实验结果一般都用纸笔，以数据、图画等形式记录。如果学生的观察、记录发生遗漏或错误，就会影响实验结论的总结归纳。这时无法重现实验的情景，比对数据，再进行分析。

人工记录仪给学生实验记录提供了新的方式。在学生分组实验时，给每个组配备一台记录仪，对学生实验过程、实验数据进行记录。这样不仅可以监督学生的实验过程，还可以为学生提供相应的信息反馈，方便实验结果的分析、交流。

人工智能系统监控留下学生的实验操作过程，然后对学生的实验操作进行分析，系统会将其中的错误操作信息反馈给学生，同时也给老师提示。这样可以及时指导学生的不足，而且系统本身也会给学生提供正确的实验操作方法。这能够填补老师在实验操作过程中巡视课堂的空缺，有助于每个小组规范、正确地掌握实验操作方法，让学生能够及时地得到相关的反馈信息，从而很好地把握他们科学实验中不足的地方，然后加以巩固练习，从而掌握扎实的科学理论和实践知识。如，在发现异常数据时，利用拍摄的图片进行查证;学生有不规范操作动作时，利用拍摄到的图片进行指错、纠正等。

四、智能人脸识别调控学生学习状态

传统的科学课堂教学效果主要依靠学生学习的自主性和老师对课堂状况的“监控”。采用智能人脸识别系统，可以实时反馈学生的学习状况，老师能够实时调节自己的教学策略。比如，人工智能系统可以灵活捕捉到学生打哈欠的动作，得知学生的精神处于疲劳状态，继而将这一信息实时反馈到老师的智能接收设备上，老师就可以及时调节课堂氛围，或者让学生稍加休息，从而提高教学效率。目前已经有学校运用这种智慧课堂管理系统，来检测学生的课堂行为状况。

此外，还可以利用这种智能系统，通过图片和文字的分析处理技术，对学生课堂笔记的记录情况和课堂作业的完成情况进行识别和判断，帮助老师及时发现“问题学生”，及时纠正学生的学习行为。

未来的课堂，人工智能必将是小学科学教学的重要辅助手段，在优化小学科学教学的同时，能激发学生学习科学的兴趣，能使他们形成较强的参与意识和思辨能力，也有助于提升他们的创造力。这对学生学习方式的改进有巨大的帮助。