〔摘""要〕"生成式人工智能作為一種能自主創(chuàng)造新內(nèi)容的人工智能系統(tǒng)，為新時(shí)期基礎(chǔ)教育課堂教學(xué)變革帶來(lái)新視角。本文以“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”單元為例，闡述應(yīng)用生成式人工智能技術(shù)對(duì)小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新融合的實(shí)踐路徑。采用“大單元—任務(wù)群—問(wèn)題鏈”模式組織教學(xué)，強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用與多學(xué)科融合，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)共同體，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。智能課堂環(huán)境的創(chuàng)設(shè)為多元化的科學(xué)教學(xué)提供了深度學(xué)習(xí)的最優(yōu)路徑。〔關(guān)鍵詞〕"小學(xué)科學(xué)；生成式人工智能；深度教學(xué)一、問(wèn)題的提出《教育部等十八部門(mén)關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見(jiàn)》的發(fā)布，意味著小學(xué)科學(xué)課程在核心素養(yǎng)時(shí)代迎來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。義務(wù)教育科學(xué)課程是一門(mén)體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性。科學(xué)教學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣，如何讓學(xué)生在吸收知識(shí)的同時(shí)搭建起知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，是每一位科學(xué)教師都應(yīng)著重思考的問(wèn)題。《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》提出，要建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺(tái)。生成式AI是一類能自主創(chuàng)造新內(nèi)容的人工智能系統(tǒng)，其核心在于通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的模式生成新的數(shù)據(jù)實(shí)例。在推進(jìn)素養(yǎng)導(dǎo)向的基礎(chǔ)教育教學(xué)革新與實(shí)踐的探索中，依托深度學(xué)習(xí)的核心理念將生成式人工智能與小學(xué)科學(xué)教學(xué)深度融合成為關(guān)鍵路徑。教師應(yīng)構(gòu)建以AI為依托的混合式教學(xué)模式，通過(guò)運(yùn)用前沿的AI技術(shù)，創(chuàng)造學(xué)習(xí)新樣態(tài)，設(shè)計(jì)多樣化與高品質(zhì)的教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)效能與品質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展與教師專業(yè)成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)人工智能對(duì)學(xué)習(xí)的深度賦能，共創(chuàng)深度學(xué)習(xí)社群。這一模式為小學(xué)科學(xué)教學(xué)注入新活力，提供高效多元的深度學(xué)習(xí)途徑，推動(dòng)科學(xué)教育深化發(fā)展。本文以“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”大單元設(shè)計(jì)為例，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，在小學(xué)科學(xué)探究實(shí)踐中靈活應(yīng)用人工智能技術(shù)，為學(xué)生提供真實(shí)有效的學(xué)習(xí)路徑：立足教材課標(biāo)，提煉單元主題；研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，明確教學(xué)目標(biāo)；依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，前置評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)；創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)計(jì)“任務(wù)群+問(wèn)題鏈”。圍繞“任務(wù)群”，筆者整合希沃白板、問(wèn)卷星、微課視頻等資源，并創(chuàng)新性地將AI繪畫(huà)、虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境、智能問(wèn)答系統(tǒng)等前沿技術(shù)融入教學(xué)。通過(guò)“如何科學(xué)規(guī)劃健康飲食”的現(xiàn)實(shí)情境，采用“問(wèn)題導(dǎo)向鏈”設(shè)計(jì)探究性學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)個(gè)性化與小組合作的融合。數(shù)字化工具與智能技術(shù)不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)了趣味性與互動(dòng)性，還實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的即時(shí)收集和高效處理。精準(zhǔn)的學(xué)情分析助力多維度評(píng)價(jià)學(xué)生素養(yǎng)，既強(qiáng)化了學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，又推動(dòng)了素質(zhì)教育背景下的多學(xué)科融合與創(chuàng)新發(fā)展。二、生成式人工智能賦能深度教學(xué)的實(shí)施路徑（一）立足教材課標(biāo)，提煉單元主題提煉核心概念可以幫助學(xué)生聚焦課堂的探究方向，有助于引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)。教師要立足課標(biāo)要求及學(xué)生的實(shí)際情況，提煉單元學(xué)習(xí)主題，圍繞主題將學(xué)科知識(shí)聯(lián)結(jié)起來(lái)。教師可精心篩選源自現(xiàn)實(shí)生活的主題素材，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用人工智能技術(shù)，圍繞主題的核心概念、基本原理及關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)深入探討。學(xué)生不僅能深化對(duì)知識(shí)的理解，還能更緊密地將所學(xué)與社會(huì)現(xiàn)象、自然環(huán)境及日常生活相融合，進(jìn)而培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)和目的意識(shí)，實(shí)現(xiàn)深度理解的學(xué)習(xí)目標(biāo)。“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”是基于教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)“呼吸與消化”單元中第4～8課關(guān)于“消化”的內(nèi)容進(jìn)行整合和設(shè)計(jì)形成的大單元，指向新課標(biāo)核心概念“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”和“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”。基于對(duì)課標(biāo)和教材的分析，確定以“如何科學(xué)規(guī)劃健康飲食”為驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)兼具挑戰(zhàn)性與真實(shí)性的任務(wù)，以及開(kāi)放多元、跨學(xué)科的探究主題，促進(jìn)人工智能與小學(xué)科學(xué)的深度融合，旨在消解學(xué)科間的界限，構(gòu)建一個(gè)層層遞進(jìn)、內(nèi)部邏輯嚴(yán)密的教學(xué)框架。在此框架中，學(xué)生可借助人工智能虛擬實(shí)驗(yàn)室、智能交互問(wèn)答系統(tǒng)等前沿技術(shù)工具，深入開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，不僅獲取知識(shí)，更能在實(shí)踐中靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的育人目標(biāo)。（二）研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，明確教學(xué)目標(biāo)明確的單元目標(biāo)提供了教學(xué)方向，確保教師在教學(xué)過(guò)程中不偏離核心內(nèi)容，幫助學(xué)生在眾多信息中找到重要學(xué)習(xí)點(diǎn)，從而更高效地吸收知識(shí)。此外，明確的目標(biāo)是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的基礎(chǔ)，只有當(dāng)教師清楚地知道要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)時(shí)，他們才能制訂合適的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而開(kāi)展系列學(xué)習(xí)活動(dòng)。李松林聚焦核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，提出“知道—理解—行為—態(tài)度”（KUDB）模式，該模式強(qiáng)調(diào)將學(xué)科核心概念深度融合于目標(biāo)設(shè)定之中。具體而言，其主要有四個(gè)維度：想要知道什么知識(shí)、理解什么問(wèn)題、能做什么事情、成為什么人。顯然，“KUDB”模式構(gòu)成了一個(gè)層次分明、循序漸進(jìn)的目標(biāo)體系，其中，“知道”“理解”為“行為”奠定基礎(chǔ)，而這一系列的發(fā)展過(guò)程最終促進(jìn)“態(tài)度”的形成，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升與正向價(jià)值觀的確立。基于對(duì)課標(biāo)學(xué)業(yè)要求的分析，根據(jù)“KUDB”目標(biāo)模式將“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下：“知道”方面，知道人體活動(dòng)需要的能量和營(yíng)養(yǎng)來(lái)自食物，知道食物進(jìn)入人體后經(jīng)過(guò)消化器官的順序，能描述各個(gè)消化器官的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能；“理解”方面，通過(guò)設(shè)計(jì)營(yíng)養(yǎng)菜譜理解平衡膳食的概念，理解消化系統(tǒng)的正常工作離不開(kāi)任何一個(gè)消化器官的健康運(yùn)作；“行為”方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握檢驗(yàn)食物中不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方法，觀看人體消化器官科普視頻以及應(yīng)用感官并結(jié)合AR、VR體驗(yàn)活動(dòng)，不斷完善食物旅行路線圖；“態(tài)度”方面，體會(huì)食物營(yíng)養(yǎng)與人體健康之間的關(guān)系，養(yǎng)成愛(ài)護(hù)消化器官、健康飲食的生活習(xí)慣，在探究活動(dòng)中學(xué)會(huì)表達(dá)、傾聽(tīng)和質(zhì)疑，感受人工智能對(duì)生活的影響。（三）依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，前置評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是鑒定教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)度的重要指標(biāo)，其設(shè)計(jì)需緊密?chē)@教學(xué)目標(biāo)，還要緊密關(guān)聯(lián)教學(xué)活動(dòng)，實(shí)施以證據(jù)為導(dǎo)向的多元化評(píng)價(jià)體系。在小學(xué)科學(xué)深度教學(xué)實(shí)踐中，借助生成式人工智能技術(shù)的賦能，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)應(yīng)與大概念教學(xué)目標(biāo)相契合，即明確什么值得學(xué)習(xí)、如何理解、如何學(xué)習(xí)以及設(shè)定期望表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。在課堂教學(xué)中，AI監(jiān)控系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)行為分析平臺(tái)被用于全程追蹤與評(píng)價(jià)教學(xué)活動(dòng)的執(zhí)行，實(shí)時(shí)捕獲過(guò)程性評(píng)估數(shù)據(jù)，確保評(píng)價(jià)任務(wù)貫穿于大單元教學(xué)的始終。結(jié)合智能系統(tǒng)的即時(shí)分析與反饋機(jī)制，以達(dá)到以評(píng)促學(xué)、以評(píng)促教的效果。在“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”大單元教學(xué)實(shí)踐中，教師基于“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”項(xiàng)目，依次開(kāi)展“我是營(yíng)養(yǎng)統(tǒng)計(jì)師”“我是營(yíng)養(yǎng)鑒定師”“我是營(yíng)養(yǎng)搭配師”“我是營(yíng)養(yǎng)研究師”“我是營(yíng)養(yǎng)守護(hù)者”等序列化評(píng)價(jià)任務(wù)，這幾個(gè)子活動(dòng)既相互獨(dú)立，又彼此支撐，共同確保大概念深度教學(xué)得以高效且有序地展開(kāi)。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，精心設(shè)計(jì)多樣化的學(xué)習(xí)輔助工具作為學(xué)習(xí)支架，其包括智能推薦的參考案例、匯報(bào)框架模板、概念圖構(gòu)建指南，以及人工智能虛擬實(shí)驗(yàn)室與智能問(wèn)答系統(tǒng)等信息化資源，旨在輔助學(xué)生順利完成各項(xiàng)任務(wù)。隨后，教師依據(jù)收集到的思維導(dǎo)圖、階段性作業(yè)、反思總結(jié)等材料，系統(tǒng)梳理學(xué)生的具體學(xué)習(xí)表現(xiàn)，并融合智能技術(shù)深度分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面而精準(zhǔn)的綜合評(píng)價(jià)。同時(shí)，分別設(shè)置“自評(píng)”“他評(píng)”和“師評(píng)”清單，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)主體多樣化，客觀地反映學(xué)生核心素養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況。（四）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)計(jì)“任務(wù)群+問(wèn)題鏈”創(chuàng)建單元情境和設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。在教學(xué)實(shí)踐中，要緊扣核心概念，將抽象的知識(shí)和技能融入生活情境，提出單元主題和單元驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。應(yīng)將單元主題任務(wù)分解成由若干子任務(wù)組成的學(xué)習(xí)任務(wù)群，將“單元驅(qū)動(dòng)問(wèn)題”分解為有助于理解的若干課時(shí)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，接著以課時(shí)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題為線索設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)問(wèn)。這種“單元驅(qū)動(dòng)問(wèn)題—課時(shí)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題—關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)問(wèn)”的“問(wèn)題鏈—任務(wù)群”設(shè)置，把整個(gè)單元的學(xué)習(xí)聚焦于單元重點(diǎn)，有效落實(shí)各級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)。此外，學(xué)習(xí)支持是促使學(xué)生順利開(kāi)展探究活動(dòng)的重要載體。在小學(xué)科學(xué)深度教學(xué)實(shí)踐中，生成式人工智能技術(shù)的融入，為教學(xué)各環(huán)節(jié)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，具體體現(xiàn)在情境構(gòu)建、行為追蹤、精準(zhǔn)供給與智能評(píng)估等關(guān)鍵方面：借助AI技術(shù)，創(chuàng)建了具有高度沉浸感與豐富交互性的學(xué)習(xí)環(huán)境，極大地提升了學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)體驗(yàn)；運(yùn)用智能設(shè)備實(shí)時(shí)捕捉并監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，包括互動(dòng)頻率、測(cè)試反饋等關(guān)鍵指標(biāo)；依托大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，深度剖析學(xué)生學(xué)情，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的個(gè)性化精準(zhǔn)推送，滿足學(xué)生差異化的學(xué)習(xí)需求；通過(guò)智能設(shè)備收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和智能評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，最終實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評(píng)”一體化，全方位培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，助力教學(xué)質(zhì)量持續(xù)優(yōu)化。在“我是小小營(yíng)養(yǎng)師”單元教學(xué)中，以國(guó)家體質(zhì)測(cè)試創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，提出貼近學(xué)生生活的核心問(wèn)題——如何科學(xué)規(guī)劃健康飲食？邀請(qǐng)學(xué)生擔(dān)任小小營(yíng)養(yǎng)師，共同制訂一份健康飲食計(jì)劃，并將其分解成系列子任務(wù)。以子任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，以問(wèn)題鏈為框架，以學(xué)習(xí)支架為支撐，讓學(xué)生帶著問(wèn)題完成挑戰(zhàn)任務(wù)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。課前利用問(wèn)卷星調(diào)查學(xué)生前概念，了解學(xué)生對(duì)健康飲食的前認(rèn)知，再利用人工智能App提供學(xué)習(xí)支持。例如：利用智能軟件創(chuàng)造一個(gè)智能體“學(xué)習(xí)伙伴”康康，康康是一名知識(shí)淵博的營(yíng)養(yǎng)師，會(huì)陪伴學(xué)生度過(guò)整個(gè)單元的學(xué)習(xí)，為學(xué)生解答疑惑，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的人機(jī)互動(dòng)。而且，它會(huì)根據(jù)學(xué)生的不同能力和興趣，個(gè)性化地定制教學(xué)內(nèi)容和方式，提高教學(xué)效果，最大限度地激發(fā)學(xué)生的探究興趣，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)融合創(chuàng)新。AR技術(shù)資源為學(xué)生呈現(xiàn)了全方位視角下食物在人體中的消化過(guò)程，仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生可多次進(jìn)行食物營(yíng)養(yǎng)成分鑒定實(shí)驗(yàn)，不受實(shí)驗(yàn)材料和時(shí)空限制，滿足學(xué)生的不同需求，營(yíng)造一個(gè)“沉浸式”的有趣科學(xué)探究課堂。三、生成式人工智能賦能深度教學(xué)的效果分析人工智能在小學(xué)科學(xué)教育領(lǐng)域的價(jià)值無(wú)可替代。首先，有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)互動(dòng)無(wú)邊界。通過(guò)構(gòu)建以人工智能為支撐的混合式教學(xué)模式，線上利用人工智能虛擬實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，提前熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；線下教師根據(jù)學(xué)生線上的學(xué)習(xí)情況有針對(duì)性地進(jìn)行指導(dǎo)和討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解和應(yīng)用。此外，還可以促進(jìn)教學(xué)資源內(nèi)容的多樣化且精準(zhǔn)化。過(guò)去，學(xué)生往往通過(guò)上網(wǎng)或查閱書(shū)籍搜集資料，容易出現(xiàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、資料關(guān)聯(lián)性低、收效甚微等問(wèn)題。生成式人工智能技術(shù)能為數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)查詢、優(yōu)化推薦提供智慧引擎，學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)也在此過(guò)程中得到精細(xì)加工和重新建構(gòu)，促進(jìn)了其認(rèn)知