和學生一起用AI丈量太陽系

隨着大語言模型的跨越式發展，人工智能正在突破傳統教育工具的功能邊界，爲科學教育帶來新的可能。在蘇教版小學科學六年級上冊“太陽系大家族”一課的教學中，筆者面對“行星位置關係”“天體比例關係”等教學難點，通過引入人工智能技術，幫助學生自主建構科學模型，培養學生抽象思維、系統分析和科學推理能力。

課堂伊始，投屏出課前學生通過市級雲平臺上傳的目前自己對太陽系認識的作品，引導學生對比分析。“老師，這個木星畫得比太陽還大，不太可能。”“老師，海王星離地球太近了，它應該是最遠的！”……學生們指着屏幕紛紛討論着。筆者順勢提問：“如何用有限的紙張呈現真實的太陽系？”問題拋出後，課堂焦點轉向對太陽系八大行星之間大小和距離的關係的理解。

爲用模型還原出真實的太陽系，學生提出需要八大行星直徑和八大行星與太陽距離的數據。筆者啓動豆包數字人，學生對話虛擬“天文學家”，即時獲取詳細參數。看到木星直徑14萬千米、地球距太陽1.5億千米等龐大數字，學生面露難色。

筆者引導學生思考後，有的學生提議修改單位爲釐米，有的學生主張除以相同的數，本質上都指向了科學建模的“比例思維”。數字人此時以可視化方式解釋“比例縮放”原理：若將太陽比作籃球，地球只是芝麻大小，而兩者距離相當於標準籃球場的長度。這種跨尺度對比有效突破了學生空間想象的認知屏障。

有了方法，學生開始小組協作建模，但新的難題出現：按照等比例縮小，要麼行星小得畫不出來，要麼把行星畫清楚紙張又不夠大。這一矛盾恰好成爲理解宇宙浩瀚的契機。筆者隨即打開用DeepSeek製作的交互式HTML程序，屏幕上動態展開真實比例的太陽與八大行星的模型。學生縮放滑動平板觀察，發現即便地球縮至1毫米，八大行星的間距也很大，最遠的海王星要滑動半天才能找到。“原來太陽系這麼空曠啊……”一名學生低聲感嘆。從參數獲取到比例認知，從建模衝突到空間感悟，教學完整再現了科學建模思維的真實發生過程。

模型完成後，學生總結髮現：行星大小差異懸殊，木星體積是地球的1300多倍；行星間距遠超自身尺寸，宇宙的空曠程度遠超想象。

本課中，人工智能成爲學生探索學習的有力支架，不僅讓學生掌握了比例思維，更在數據與模型的轉化中，完成從“想象”到“科學”的認知躍遷。正如課後一名學生在日誌中寫道：“以前覺得太陽系就是課本上的插圖，今天才發現它如此壯麗。技術讓我‘看見’了看不見的真相。”宇宙的奧秘無窮無盡，而人工智能與教育的結合，正爲學生打開一扇通往星辰大海的大門。

（作者單位：江蘇省南京市百家湖小學）

《中國教育報》2025年06月24日 第04版

作者：夏全猛