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舟山普陀:AI赋能科学教育 数字技术激活课堂新样态 [复制链接]

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舟山普陀:AI赋能科学教育 数字技术激活课堂新样态


  为深化基础教育数字化转型,普陀区教育局于4月15日在城北小学举办小学科学数字赋能教学能力提升研训活动。本次8学时研训通过“理论浸润-实践开拓-评价革新”三维融通培训体系,重点展示AI和数字化技术在教育教学场景中的创新应用,为全区科学教师搭建数字化教学能力提升平台。


  一是理论筑基:数实融合构建育人新范式

  在理论浸润环节,倪瑜瑜老师的《场馆育人:轻负提质做好科学教育加法》专题讲座,系统构建了“数字化场馆+项目化学习”的数实融合育人新模式。她以城北小学“云田绿坊”智慧农场为实践案例,阐述教师借助动态数据建模平台来深度融合物联网技术与科学教育场景的具体做法,指导学生完成“环境变量调控-生长数据分析-栽培策略优化”的项目化学习闭环。这种数实融合的场馆育人范式,成功打通“认知-实践-创新”的教育链条,使学生在数字化场馆中充分接触农业科技、获得实践机会、拓宽知识边界,从而激发学生探索欲与动手能力,为科学教育增添助力。


  二是实践开拓:AI技术重构课堂新生态

  教学实践展示环节凸显AI深度应用。李彬彦老师在《八颗行星》教学中,依托“牛顿”语音交互系统进行数字比例建模,运用AI算法构建太阳系比例模型,使抽象的天文数据转化为可视化的三维动态演示,并进一步深化学生的实证意识。梁莎莎老师在《比较相同距离内物体运动的快慢》教学中,则通过AI视频生成技术创设“球球赛跑”虚拟情境,实现“情境导入-数据分析-结论生成”的探究式教学,增强了学生的代入感和课堂趣味性。两位教师的开拓探索充分展示了数字技术在科学教学中的潜力,推动课堂教学生态体系多维创新。


  三是评价革新:智能诊断驱动效能跃升

  评课环节创新引入AI课堂诊断系统。研修团队借助智能分析平台生成的数据报告,为两堂课的课堂互动频率、学生参与度、知识点掌握情况等进行了精准“画像”,同时,系统通过自然语言处理技术对课堂实录进行语义分析,针对课堂教学中高阶思维培养的薄弱环节给予多个维度的改进建议。研训教师依托数据“画像”开展靶向研讨,突显三大精准赋能优势:一是通过数据直观呈现学生概念掌握差异;二是精准定位教师课堂语言的逻辑断层点和改进方向;三是比对教学设计与实效产出数据,为教学反思提供可视化决策依据。这种深度融合人工智能技术的评价体系,成功推动教学评价从经验主义向数据驱动的范式转型。


  四是全球借鉴:国际经验拓宽教育新视界

  在国际经验借鉴方面,沈家门四小林浩副校长以《科学教育的国际经验与启示——例谈“新加坡教育”》为主题,重点解析新加坡“科学教育融合数字技术”的实施路径,介绍该国在线数字学习平台、虚拟实验室应用等具体举措,这些经验为拓宽学生学习渠道、提升区域科学教育工作提供更多参考。区教研员陈佩红在总结中强调,本次活动生动呈现了AI赋能科学教育的场馆案例和数字技术激活课堂的创新样态,标志着区域科学教育数字化转型进入提质增效新阶段。下阶段将持续跟进教师数字教学实践成果,组织定期研讨与成果分享会,推动打造更加充满活力、更加高效优质的普陀区小学科学课堂。(通讯员:城北小学  黄梦蓝)


6楼 《八颗行星》教学设计—六下宇宙单元(李彬彦

7楼 《八颗行星》课件PPT(李彬彦

8楼 《比较相同距离内运动的快慢》教学设计(梁莎莎)

9楼 《比较相同距离内运动的快慢》课件PPT(梁莎莎)

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理论筑基:数实融合构建育人新范式
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实践开拓:AI技术重构课堂新生态
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评价革新:智能诊断驱动效能跃升
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全球借鉴:国际经验拓宽教育新视界
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《八颗行星》教学设计—六下宇宙单元(李彬彦

【教学目标】

科学观念:通过阅读资料,知道太阳系有八颗行星,它们在其特定的轨道上绕太阳运转。

科学思维:1.能分析八颗行星的基本数据表,并利用比例关系处理八颗行星与太阳的平均距离、赤道直径数据,为建立八颗行星的位置关系模型作准备。2.对比观察八颗行星位置模型与教科书示意图,发现示意图与真实的太阳系相差甚远,体会到根据数据来建模的客观性。

探究实践:按一定比例对数据进行处理,并在此基础上用一定的材料建立行星相对位置关系模型。

态度责任:意识到太阳系中天体的运动是有规律的,并可以逐渐被人们认识。

【教学重难点】

重点:初步了解太阳系有八颗行星,它们大小不等,在其特定的轨道上绕太阳运转。

难点:处理八颗行星与太阳的平均距离数据,利用比例关系,使用一定材料建立行星相对位置模型。

【教学过程】

课前理答:

同学们,我们已经学习了第1课 太阳系大家庭,你知道太阳的直径是多少千米吗? 板书:太阳直径 你来说。学生说不上来

李老师帮你们找了外援,请出“牛顿”,并播放牛顿接通后的语音留言。

请你请教牛顿:太阳的赤道直径是多少啊?牛顿回答。板书太阳赤道直径1390000千米。

    学生能回答上来,请教科学家牛顿,是不是你们说的这个数据。

一、引出八颗行星

李老师带来了一个缩小很多倍的太阳模型,除了太阳,太阳系还有哪些天体呢?

(预设:还有8颗行星、水星、地球、彗星、地球、木星等等)

揭题:同学们,你们都提到了太阳系的行星,这节课我们就来研究一下八颗行星。板书课题。出示课本图片。

师提问:它们分别是谁?老师用手指图片上的行星,这是?这是?....

(预设:水星、金星、地球、火星、木星...)

教师按照学生回答,依次将八颗行星图片贴到黑板上。

二、按照八颗行星的赤道直径数据,建模

学生看着书本第43页中的8颗行星图片。

师提问:从这幅图片,你获得了哪些信息?

(预设:行星大小各不相同,各个行星离太阳远近不同海王星最远)

如果学生回答不出,问一句:八颗行星之间有区别吗?

(预设:颜色不同,大小不同)

师追问:最大的行星是?最小的呢?离太阳最远的呢?最近的呢?

(预设:最大的行星是木星,最小的是水星;离太阳最远是海王星,最近是水星。)

小结:这幅图片非常好,帮助我们得到了很多信息。

师提问:但图片中加了这么一句话:“本图不代表天体大小和距离的实际比例关系”  你来读。

这是什么意思呢?

(预设:实际上太阳系8颗行星的大小、距离的位置关系,可能与图中的不一样)

师:是的,你们提到的行星真实大小和距离,并不是我们书本上的样子。板贴“行星大小,位置关系”。(板贴)

:那如果要在教室的课桌上研究,行星大小和位置关系,怎么办?

(预设:模拟实验)师:是的,这种方法叫模型建构。(板贴)

学生回答不了

牛顿一直在听我们上课,你来提问牛顿:如果我们要在教室的课桌上研究八颗行星的大小和位置关系,有什么好方法?

牛顿回答

师:谁来重复一下牛顿的意思。

(预设:建立模型来研究)

师:很好,这种方法叫做模型建构(板贴)

1.处理行星赤道直径数据

师提问:好,我们先从行星大小开始研究。这是科学家测量得到的,行星赤道直径数据,我们可以直接拿来用了吗?

(预设:可以用)师追问:怎么做?

(预设:不行,数据单位太大,需要缩小建模,等比例缩小)

师追问:怎么缩小?

师继续追问:在比例选择上,模型1厘米代表多少千米合适?

(预设:模型1厘米代表实际1000千米,师:我们看看,去点小数点,小数点向左移动3位,水星4.878cm,看着挺合适,再看看木星142.8cm,比划一下142.8厘米,我们课桌放的下吗?

师追问:那怎么办?预设:1厘米代表10000千米,木星看看14.28cm,水星看看0.49cm,手指比划一下,拿在手上看的见。)

师:好,那我们就用这个比例来建立行星大小模型,板书1cm:10000千米

其他行星的模型直径呢? 大家一起快速说一说,出示换算后的数据。

师:大家看看,老师的这个太阳模型,符合这个比例吗?手指着黑板上的1cm:10000千米”。(预设:符合,师:算一下,我的这个太阳模型直径是多少?指着板书上的太阳真实直径来说。)

师:很好,按照这个比例,李老师已经把8颗行星的模型做好了。按照行星从大到小,上来8个同学展示一下。

2.根据比例,按换算后的行星直径数据建模

师:拿行星的同学相互比较一下,你的排位正确吗?(排好后报一下名称:我是最大木星......)

师提问:根据我们建立的大小比例模型,能验证书上的这句话吗?

(预设:能,师:具体说一说,学生说不上来,老师比划一下:看看这个太阳和书本上的这个太阳,模型行星与书本上的行星比较,拿木星、水星的同学去比一下)

学生说完,请大家把行星大小模型贴到名称下方。

师小结1:看来我们科学书很严谨。

小结2:通过这组模型的建立(行星大小),原来木星和水星的差距那么大,8颗行星与太阳的差距也..学生接:很大。

三、按照八颗行星与太阳的平均距离数据,建模

师过渡:那它们的实际位置关系是怎样的呢?你能继续建模吗?

(预设:能,师追问:怎么做?预设:用数据按照比例来建模,追问:然后呢?)

师提问:比例多少?

(预设1:还是按照1cm:10000千米,老师出示表格,学生辨析发现原比例不行。)

(预设2:按照1cm:100000千米,或者1cm:1000000千米,老师归纳0太多,我们把4个0换成万,情况很多种,出示表格,让学生小组讨论,学生点小数点,展示。)

师小结:我们采用比例 1cm:10000万千米,在课桌上建立行星位置关系模型最合适。 学生在书本上把行星距离数据点好小数点。

下发KT板,建模,要求说明,行星用小点表示。建模完成展示。

提问:怎么可以一目了然告诉我们模型对不对?

(预设:行星都在同一个圆上。师:圆代表什么,轨道。)

师:是的,大家对比书本和我们建立的位置关系模型,是否能再一次验证这句话的严谨性。

提问:你具体来说说。

(预设:学生观察行星位置关系模型,说发现:8颗行星之间的间距不均匀,前4颗都靠的很近,后4颗离的很远。离太阳越远,行星之间的间距越大......和书本中的不同)

师:现在我们已经对行星大小与行星位置关系建立了模型,思考一下,我们能不能把两种模型全放在一张图上。(老师拿着模型在行星位置关系板上试试)

(预设:不能放一起,比例关系不同。能放在一起,师追问:为什么?其他同学有没有不同意见。)

师:是的,科学上不同的比例不能放在同一张图上。如果按照用1cm:10000万千米,这个比例,行星的大小只能用小点表示,如果用这个比例1cm:10000千米,行星之间又相距很远。

出示图片:图片解释

最后小结:通过这节课对你有什么启发?你有没有获得新的学习方法?

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《八颗行星》课件PPT(李彬彦
3.2 八颗行星 (李彬彦).rar (, 下载次数:28)
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《比较相同距离内运动的快慢》(梁莎莎)





5. 《比较相同距离内运动的快慢》





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授课日期





教学目标



科学观念:运动相同的距离,可以用比较运动时间的方法来比较运动快慢:用时短,运动快;用时长,运动慢。

科学思维:以运动会等日常生活经验为基础,建构时间与距离之间的模型,解释现象和数据;基于获得的方法和数据,运用比较与分类、归纳与演绎的思维,建立数据与解释之间的关系。

探究实践:应用“相同距离比时间”的方法判断物体运动的快慢;会利用秒表测量物体的运动时间。

态度责任:愿意和同伴合作探究,能认真观察实验现象,并以事实为依据,开展交流讨论。



教学重点



应用“相同距离比时间”的方法判断物体运动的快慢。



教学难点



数据的处理。



课前准备



教师:学生实验材料一套、教学课件

小组:直线跑道、小球(运动速度不同)、秒表



教学流程



课前谈话

师:小朋友们,大家好,我是沈家门小学的梁老师,今天非常高兴可以和大家一起上一堂科学课。老师今天还请来了一位朋友,你看他打电话来了,让我们一起来接听一下吧。

师:同学们你们知道他是谁吗?预设:苏炳添)

是的,他是我们国家非常有名的运动员,苏炳添大哥哥,让我们一起欣赏一场他的精彩比赛吧。

师:这场比赛谁获胜啦?你是通过什么现象判断出来的?

预设:苏炳添获胜了,

预设1.因为他跑在最前面,他跑在其他人前面,他在每一个人前面,领先的,跑的第一名,超越了所有队员,所以他是第一个通过——终点线,第一个通过终点线的人用时最——短

预设2.因为他速度快,爆发力强,所以他是第一个通过——终点线,第一个通过终点线的人用时最——短

预设3他第一个冲过了终点线,他差不多碰到了终点线,你观察的真仔细!所以最先通过终点线的用时最——短

师:我们这节课的内容也和赛跑有关,让我们一起进入今天的课堂吧!

一、创设情景,聚焦问题

【播放制作的球球王国正在举办球球赛跑的AI视频】

球球王国在进行一场球球赛跑,小蓝球和小白球报名参加了1米短跑比赛,究竟谁能取得最终胜利?它们想请三年级的同学们来当它们的裁判,你们愿意接受这个挑战吗?

师:你们愿意接受这个挑战吗?预设:愿意!)你们非常勇敢,勇于挑战!

师:那你觉得当裁判最重要的是什么?(预设:公平)

二、判断运动的快慢

活动:两条轨道,比较小球运动的快慢

(一)方案设计

1.出示实验材料——设计比赛方案——领材料初步实验

师:老师给大家准备了这些材料,小组讨论:怎样用这些材料设计一个公平比赛?讨论好了来领取材料开始比赛,比赛完成坐端正。

4.录像记录比赛过程——发现问题生生补充——引出公平要素——边汇报边板书

师:老师用手机记录了几个小组的比赛过程,同学们认真观察,他们的比赛是否做到公平?

师:你有想法你来说

不公平

(预设1:蓝球放在了白球前面,没有放到起跑线)公平比赛下应该怎样做?也就是同起点

(预设2:蓝球先跑白球后跑,抢跑了,跑的时间不相同)公平比赛下应该怎样做?也就是同时放

(预设3:用手推了白球)

公平比赛下应该怎样做?(预设1:不能推)师:可以推,只是我们要做到力度相同,但是这很难把握,所以老师不建议你们推。

(预设2:要用一样的力度推)但是这很难把握,所以老师不建议你们推。

师:那他哪些地方做到了公平?

(预设1:轨道放在了同样的高度,角度一模一样)也就是同坡度

(预设2:长度相同,轨道相同)也就是同距离

小结:通过分析,我们知道了要使比赛公平,就要做到:

板书:公平

1. 同起点

2. 同终点

3. 同时放

4. 同坡度

5. 同距离

5.按照公平准则再实验

师:下面我们根据这个公平条件再次比赛,比较相同距离内蓝球白球运动的快慢。(板贴课题)完成比赛坐端正

提问:你们的比赛结果出来了吗?(预设:出来了)

最终谁获胜啦?(蓝球)

你们是通过什么现象判断的?(预设:因为蓝球先到达终点)

在相同距离的两个轨道上比较运动的快慢,我们可以看-谁先到达终点,先到达终点运动就快。

(板贴:两个轨道比赛我们看谁先到达终点)

【过渡】但是,小白球对比赛结果不满意,他这样说。

【播放小白球反对AI视频】哼,我不服气,肯定是轨道不同导致我失败的,我要求在同一根轨道上再次比赛。

活动:一根轨道,比较小球运动的快慢球球运动会之一条跑道)

1.提问设疑

师提问:那一根轨道怎么比快慢?(板贴:一根轨道)

(预设:可以用秒表测量蓝球和白球从起点到终点的时间,时间短的运动快)

你的思维真敏捷,马上想到用秒表计时比快慢,老师给你点赞!

2.讲解秒表使用方法及读数

师:下面我们看一下秒表如何使用。(右按右停左归零)

当秒表的数字这样显示的时候,我们将它记作1秒35。

3.讨论分工

师:合理的分工能提高我们的效率,接下来小组讨论1min,想一想,在公平的条件下怎样分工合作?

(预设:一个人放小球,一个人按秒表,一个人记录时间,一个人喊口令)

适时揭开蒙层

(温馨提示:当发令员喊放的时候,计时员,操作员要同时开始。)

4.分组实验

师:实验数据记录在作业本第10页的表格中,实验完成坐端正。

请每一组材料员拿一根轨道上来交换秒表开始实验。

5.数据汇报及处理

师:这是第( )小组和第( )小组的实验数据

那这三个数据如何选择?

(预设:取最短的,取最快的,取中间大小的数)

科学选择数据有三种方法:1、取众数:出现频率最高的数

比如:三组数据分别是6、6、7,那么众数就是出现频率最高的——6.

2、中位数:按大小排序居中的数

3、平均数:所有数据相加除以个数的数

因为3年级我们的计算能力有限,平均数的计算涉及到小数,所以我们一般不采用。通常我们用的比较多的是取中位数。根据数据特点,也可以取中位数。

师:下面请第()()小组派一个代表上来选择好数据,其他小组在下面选择,并完成表格填写。

师:我们来看这一小组的取值是否正确?这里最大的是,最小的是,中位数是?

师:这一次比赛谁运动的更快?

师:我们判断蓝球比白球运动快的根据的是什么?(板贴:比时间,用时短运动快)

过渡:适当的反思能让我们下次实验更加准确。

老师这里还有一个小组的实验数据,同学们认真观察 ,这一组数据有什么特点?同一个小球在同一条轨道上运动,理论上,这三次的时间应该大致相同,想一想,在合作操作中可能是什么原因导致数据差异大?

对于这种差距较大的数据,我们应该怎样处理?(去掉,重新实验)

今天由于时间的关系我们没办法重新实验,但是如果下次在实验过程中碰到差异大的数我们要果断去掉,重做一次实验,确保比赛公平。

三、应用

通过这两次比赛,相信同学们已经是合格的小裁判了。近期动物王国也进行了100米赛跑,小裁判能帮它们排排名次吗?

1. 动物王国也进行了百米赛跑,你能按照运动快慢排列名次吗?

2.通过今天的学习你们有什么收获?

(概括两条轨道看谁先到达终点,距离相同谁先到终点,谁用时短)


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《比较相同距离内运动的快慢》课件PPT(梁莎莎)
三下1-5 比较相同距离内运动的快慢(梁莎莎)(1).pdf_QQ浏览器文档瘦身.rar (, 下载次数:17)
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舟山市普陀区在AI和数字技术赋能小学科学教育中一直做加法,本篇报道介绍的数字场馆应用、课堂教学AI实践、智能诊断评课系统也许会给大家一定的借鉴启示和思考。普陀区精心设计组织每次培训活动体系也和大家分享,欢迎提出宝贵意见和建议。
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AI辅助教学的培训,很想去多多参加。
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很好奇“AI课堂诊断系统”是怎样的呢?
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