浅谈智能化技术在小学科学实验教学中的应用

浅谈智能化技术在小学科学实验教学中的应用

赵庆升  ,张静

山东省邹城市兴隆小学

山东省邹城市兴隆小学

摘要：随着社会的进步和科技的发展，特别是现代信息化程度的提高和智能化的实现，作为小学教师的我们首先受到巨大的冲击，当代智能化技术的带给教育系统的不仅是手段与方法的变革，它打破了“粉笔加黑板，教师一言堂”的传统教学方法，不但在小学科学技术教学中起到事半功倍的效果，而且有利于提高学生的学习兴趣和分析、解决问题的能力，大大提高了教学效率和质量。

关键词：智能化技术  科学技术  小学教学

在《全日制义务教育科学（3～6年级）课程标准》（实验稿）的实施建议中明确指出：在一切有条件的地方，科学课程的教学应尽可能地运用诸如各种音像资源、计算机软件、网络等现代教育技术为教学内容服务。合理使用互联网的科学课堂教育丰富了教学资源，拓展了教学模式，也包括教育观念与教育模式在内的一场历史性变革。教育系统受到信息革命的冲击，最突出的是小学科学技术课程在教育实践中的应用，这给义务教育阶段带来了新的格局和新的气象。

1.小学科学技术教育发展现状

现阶段小学科学教育课主要呈现以下情况：首先体现在发展的不均衡上，这已经成为我国小学科学技术教育发展面临的一个重要问题。在经济相对发达的东部省份，科学教育已经在中、小学学校如火如荼地开展，相对于落后的“老少边贫”地区，由于受经济实力的限制，不仅教育理念比较落后，教学的硬件设备也无法同沿海省份相提并论；其次在科学教学设施建设方面，国家的投资逐年增加，但是距离全员参加还有很长的路要走，很多地区对于科学技术课程的支持力度不像音乐、美术、体育一样重视，对学生在科学教育的学习上支持力度不强。第三，社会认知的不足以及专业教师比较匮乏，部分家长认为科学教育课对于孩子的素质提高没有明显的衡量标准，不如学习文化课有用，同时很多学校缺乏专业的科学教师，不得不由其它学科的老师兼职，在一定程度是影响了小学科学教育的发展。

2.小学科学技术教学的难点

科学技术课上有很多学生自主探究的素材，要求学生在教师的指导或引导下去进行调查、考察或实验，但有些活动课堂上是无法用实验的形式完全展现的，如《植物怎样喝水》这一课，反反复复讲解理论学生都很难理解。再比如《岩石》，这课中岩石的风化既是教学的重点，也是课堂上学生难以观察到的现象。在小学科学教学中，利用传统的投影机、多媒体，在部分课程上是能满足教学需要，但很多课程的变化和学生的理解力是不相匹配的。传统的教学模式在很大程度上是难以胜任的，以探究性学习为主的科学课堂教学，网络技术和网络环境打破了传统的时空限制，显示了更大程度的自由性和开放性，将学生带入无比辽阔的世界。在新课改的形势下，要求培养学生自学能力、合作探究能力。丰富的教学设备资源为学生的自学提供了极大的方便，合理利用智能化的教育资源，可以成为学生学习科学知识和解决问题的有力助推器。

3.智能化设备为小学科学技术课发挥优势

3.1智能机器人，激发学生学习兴趣

小学科学技术课在教室内摆放一个具有人工智能的小机器人， 在学习的过程中，机器人在教室与同学们一起学习，可以逐渐的从与学生的交流对话中不断进化，变得越来越智能，比如在开始阶段，同学们只能和机器人说一些程序内设定好的对话模式，在经过一段时间的学习后，机器人就可以在生活学习等多方面与同学进行完整自认的交流，在学习上可以和同学们答疑解惑，帮助同学们在人工智能的辅助下获得更好的学习体验。人工智能机器人还可以结合当天的天气、气温等要素来提醒同学们出门是否需要带伞，是否需要添加衣服等变得越来越智能化，使同学们不由自主的去亲近人工智能技术。        

3.2VR设备模拟环境更易参与其中

小学自然科学课程，让学生开始从书本中了解自然，了解科学，但纸上得来终觉浅，不易于学生理解与想象。VR设备的出现就很好的解决了这个问题，与小学课本向对应的VR软件，让学生眼前出现虚拟的环境，根据课程的内容将虚拟环境随时切换到草原、大海，甚至可以虚拟在草原中老师带领学生观察草原上的各种动物，领略蓝天、白云，并与老师进行交流讨论，甚至可以进行英语对话。对于一些实操性的科学实验，学生在虚拟的实验室内通过操作虚拟实验器材进行实验，这样可以避免绝大多数老师所担心的课堂安全问题，VR的虚拟场景就解决了这个担心，而且学生可以多次进行实操，使学生更加深刻地、形象地理解科学原理。

3.3智能化技术给科学实验提供有效的补充 

小学科学课程与其他课程的重要区别之一是：很多情况下学生要通过动手做来学习科学，比如：做实验，制作模型……。这些活动不仅是学生喜欢的学习方式，也是学生理解科学概念的重要经验支撑。然而，科学课时常要求学生学习一些超距离、超时空的科学知识，这些知识无法组织学生通过真实的实验进行探究，也无法组织学生亲临现场进行感知。以计算机、网络、3D为基础的现代化教学媒体及技术正成为科学课堂上师生重要的认知工具，它可以创设虚拟的情境，模拟科学实验，给学生以身临其境的感受。例如，小学科学三年级下册第七单元“漂移的大陆”第1节《漂移的大陆》一课就是超距离、超时空的科学知识，具有很强的抽象性，为了让学生直观地认识大陆漂移说的理论，从网络上查找到的科普动画片《大陆漂移》，通过3D动画演示，学生直观地认识了大陆漂移的过程，也了解了河流、山脉、海沟等的形成原因。如讲雨的形成、行星等知识，就可以利用3D技术形象生动地再现给学生观看，通过这样虚实互补，学生对这类知识就不会只知理论却茫茫然了。 

4.结语

实践证明，智能化技术环境下的科学教学是现代教学技术发展必然的结果，不仅能够直观、生动、形象地展现科学课教学效果，大大降低教学的难度，还能活跃学生思维，激发求知兴趣。在新理念的指引下我们要重视智能技术环境下小学科学教学的研究，把握信息技术和教育相结合，不断探索智能技术与科学教学整合的新型教学模式。

【本文系全国教育科学“十三五”规划教育部重点课题“中小学智能实验教学系统的构建与应用实践研究”子课题（项目编号：DCA190327-37217）阶段性研究成果】