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摘要：《小学科学教学标准》突出了实验教学的重要性，开展实验教学是落实教学改革、满足学生需求的保障，同时还能提升学生自主操作能力，进而促进学生思维的发展。但随着科技的发展、教育改革的深入，小学科学实验教学中的问题依然没有得到解决，进而阻碍着学生科学素养的提升。随着人工智能、大数据技术的兴起，人类进入到了智能时代，教学只有顺应时代发展，加大人工智能的引入，才能提升学生科学技能。文章以小学科学实验为研究对象，简述了其发展趋势，并对人工智能在教学的应用进行了深入研究。
关键词：人工智能视域;小学科学;实验教学
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-09-119
为了应对未来社会对人才的需求，为了改变我国当前的人才结构，必须加强人工智能的引用，并注重对学生科学思维、数据分析能力的培养。小学生是未来人工智能的生产主力军，只有具备一定思维和创造能力，才能推动社会的稳步前进。
一、人工智能视域下小学科学实验教学发展趋势
科技的发展对小学科学教学产生了深远的影响，小学教育目标也有了全新的定位和发展方向。新时代下的教育教学，各国纷纷提出了将工程实践引入其中，并明确了以科技和工程为导向的人才培育目标。为了实现工程和科技人才的培养，美国改革了教学框架，并将科学和工程教育引入其中，注重学生科技和工程素养的培养。在2017年，我国也发布了以“工程与技术”为培养目标的《义务教育小学科学课程标准》，为学生实践能力的提升提供了全新的平台。但体现在实际教学中，很多教师还存在许多问题，特别是对实验课的指导，没有成功案例和成熟的建议指导。在2018年，美国发布了基于初高中阶段教学的“科学与工程”培育计划，这对我国教育教学的改革起到了很好的借鉴作用。
通过分析、对比中美科学课程的维度、构成要素，可以提取出共同的教学目标——“培养学生的计算思维”。计算思维即利用科学工具模拟抽象问题以寻求最优化解决方案的过程，由此很多学者提出将计算思维融入到科学实验教学中去，这和人工智能时代对人才需求具有高度的一致性。人工智能时代对人的思考力、创造力均提出了一定要求，要求学生能够整合相关知识解决复杂问题。而小学科学实验教学以提升学生实践能力为主要目标，所以人工智能在小学科学实验的应用，要注重发展学生计算思维。
二、基于计算思维的小学科学实验创新教学
计算思维最初开始于计算机领域，近年来一些研究学者尝试将计算思维融入到科学教学中去，但由于缺乏科学知识，很多研究学者难以用科学术语描绘计算思维，无法将两者整合起来。当前国内外专家就计算思维进行了深入研究和探讨，比如西北大学计算机系的David Weintrop提出的数据、建模以及计算问题解决等，华东师范大学研究学者提出的工程核心概念和计算思维要素，并结合小学科学实验教学特点、人工智能特点，从课程资源、课程设计、课程评价论述了计算思维在小学科学实验教学的应用。
（一）课程资源
21世纪的小学生处于信息化时代，对各种信息技术、智能技术都不陌生。为此在开发课程资源的过程中，教师要以工程设计、计算思维为基础，整合数字教学资源，一来克服传统实验教学安全性低、稳定差的缺陷;二来可以实现计算思维和实验教学的有效融合。基于计算思维开展小学科学实验教学，对技术的要求也很高，教师可以采取“外部引入+本校培训”的方式共同开展。在小学科学实验教学中，教师要注重实物模型、实验器材向培养学生计算思维方向发展，如今掌上实验室、科学实验模拟软件已经被广泛应用到了实验教学中。在实际教学中，教师可以立足计算思维，开展实验教学活动。当前一些研究机构也在加大对此方面的研究、教师只有借鉴优秀资源，吸收和模仿此类课程设计的优秀之处，将其融入到自身教学中来，才能实现实验教学的改革。
（二）课程设计
教师只有树立整合理念，将科学实验内容和计算思维实践结合起来，才能解决小学科学实验教学中的各项问题。具体，教师可以从如下两大维度完成课程的设计：一，基于计算思维实践，汲取数据、完成建模以优化科学内容，比如选择课程中的关于气候、土壤、化学反应等知识引导学生模拟、建模，并在实践开展中提升学生的实践能。二，基于计算思维，解决科学实验中的问题，教师通过生活实例的展现、生活问题的引入，引导学生在建模、数据分析中对问题开展探讨，进而在学生的实践探究中提升学生解决实际问题的能力。同时，教师在设计课程中，要基于小学生认知选择教学内容，处理好计算思维和科学内容的展现形式。另外，教师在开展实际教学中，可以借鉴工程设计和科学探究的有效方法。
（三）开展课程评价
以往的小学科学实验教学评价过分关注实验结果，忽视了过程性评价，而且在对实验开展评价中忽视了学生在实验中的表现、自主操作能力，存在很大的局限性，不符合当今社会对人才的需求。新课改对小学科学实验教学提出了全新的要求：学生要经历实验探究过程，同时基于计算思维做好对学生科学实验的评价，最佳的方法就是学生通过计算完成实验创作，并通过评价推动学生实验过程的优化。另外，学生的实验作品会经历最初设计——创作——修改——再创作的过程，所以对学生的评价要立足不同阶段，将过程性评价和结果性评价结合起来。
結束语：
人工智能技术的应用对教师和学生来讲是一个巨大的挑战。做好教学资源的设计、课堂教学、课程评价会对教学起到很好的作用。通过对教学活动的分析和研究发现：利用人工智能技术可以调动起学生学习热情，可以解决传统实验教学的不足，进而促进学生计算思维、创新思维能力的发展。
参考文献
[1]王胜明.张慧芳.张晨晨.彭翕成.人工智能视域下小学科学实验教学发展趋势与实践创新[J].中小学实验与装备，2020（1）：53-54.
[2]吴思琦.高洁.人工智能教育软件在小学科学教学中的应用——以“运动起来会怎样（一）为例”[J].中小学信息技术教育，2019（Z2）：116-119.
关键词：人工智能视域;小学科学;实验教学
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-09-119
为了应对未来社会对人才的需求，为了改变我国当前的人才结构，必须加强人工智能的引用，并注重对学生科学思维、数据分析能力的培养。小学生是未来人工智能的生产主力军，只有具备一定思维和创造能力，才能推动社会的稳步前进。
一、人工智能视域下小学科学实验教学发展趋势
科技的发展对小学科学教学产生了深远的影响，小学教育目标也有了全新的定位和发展方向。新时代下的教育教学，各国纷纷提出了将工程实践引入其中，并明确了以科技和工程为导向的人才培育目标。为了实现工程和科技人才的培养，美国改革了教学框架，并将科学和工程教育引入其中，注重学生科技和工程素养的培养。在2017年，我国也发布了以“工程与技术”为培养目标的《义务教育小学科学课程标准》，为学生实践能力的提升提供了全新的平台。但体现在实际教学中，很多教师还存在许多问题，特别是对实验课的指导，没有成功案例和成熟的建议指导。在2018年，美国发布了基于初高中阶段教学的“科学与工程”培育计划，这对我国教育教学的改革起到了很好的借鉴作用。
通过分析、对比中美科学课程的维度、构成要素，可以提取出共同的教学目标——“培养学生的计算思维”。计算思维即利用科学工具模拟抽象问题以寻求最优化解决方案的过程，由此很多学者提出将计算思维融入到科学实验教学中去，这和人工智能时代对人才需求具有高度的一致性。人工智能时代对人的思考力、创造力均提出了一定要求，要求学生能够整合相关知识解决复杂问题。而小学科学实验教学以提升学生实践能力为主要目标，所以人工智能在小学科学实验的应用，要注重发展学生计算思维。
二、基于计算思维的小学科学实验创新教学
计算思维最初开始于计算机领域，近年来一些研究学者尝试将计算思维融入到科学教学中去，但由于缺乏科学知识，很多研究学者难以用科学术语描绘计算思维，无法将两者整合起来。当前国内外专家就计算思维进行了深入研究和探讨，比如西北大学计算机系的David Weintrop提出的数据、建模以及计算问题解决等，华东师范大学研究学者提出的工程核心概念和计算思维要素，并结合小学科学实验教学特点、人工智能特点，从课程资源、课程设计、课程评价论述了计算思维在小学科学实验教学的应用。
（一）课程资源
21世纪的小学生处于信息化时代，对各种信息技术、智能技术都不陌生。为此在开发课程资源的过程中，教师要以工程设计、计算思维为基础，整合数字教学资源，一来克服传统实验教学安全性低、稳定差的缺陷;二来可以实现计算思维和实验教学的有效融合。基于计算思维开展小学科学实验教学，对技术的要求也很高，教师可以采取“外部引入+本校培训”的方式共同开展。在小学科学实验教学中，教师要注重实物模型、实验器材向培养学生计算思维方向发展，如今掌上实验室、科学实验模拟软件已经被广泛应用到了实验教学中。在实际教学中，教师可以立足计算思维，开展实验教学活动。当前一些研究机构也在加大对此方面的研究、教师只有借鉴优秀资源，吸收和模仿此类课程设计的优秀之处，将其融入到自身教学中来，才能实现实验教学的改革。
（二）课程设计
教师只有树立整合理念，将科学实验内容和计算思维实践结合起来，才能解决小学科学实验教学中的各项问题。具体，教师可以从如下两大维度完成课程的设计：一，基于计算思维实践，汲取数据、完成建模以优化科学内容，比如选择课程中的关于气候、土壤、化学反应等知识引导学生模拟、建模，并在实践开展中提升学生的实践能。二，基于计算思维，解决科学实验中的问题，教师通过生活实例的展现、生活问题的引入，引导学生在建模、数据分析中对问题开展探讨，进而在学生的实践探究中提升学生解决实际问题的能力。同时，教师在设计课程中，要基于小学生认知选择教学内容，处理好计算思维和科学内容的展现形式。另外，教师在开展实际教学中，可以借鉴工程设计和科学探究的有效方法。
（三）开展课程评价
以往的小学科学实验教学评价过分关注实验结果，忽视了过程性评价，而且在对实验开展评价中忽视了学生在实验中的表现、自主操作能力，存在很大的局限性，不符合当今社会对人才的需求。新课改对小学科学实验教学提出了全新的要求：学生要经历实验探究过程，同时基于计算思维做好对学生科学实验的评价，最佳的方法就是学生通过计算完成实验创作，并通过评价推动学生实验过程的优化。另外，学生的实验作品会经历最初设计——创作——修改——再创作的过程，所以对学生的评价要立足不同阶段，将过程性评价和结果性评价结合起来。
結束语：
人工智能技术的应用对教师和学生来讲是一个巨大的挑战。做好教学资源的设计、课堂教学、课程评价会对教学起到很好的作用。通过对教学活动的分析和研究发现：利用人工智能技术可以调动起学生学习热情，可以解决传统实验教学的不足，进而促进学生计算思维、创新思维能力的发展。
参考文献
[1]王胜明.张慧芳.张晨晨.彭翕成.人工智能视域下小学科学实验教学发展趋势与实践创新[J].中小学实验与装备，2020（1）：53-54.
[2]吴思琦.高洁.人工智能教育软件在小学科学教学中的应用——以“运动起来会怎样（一）为例”[J].中小学信息技术教育，2019（Z2）：116-119.