当小观察家遇上AI助手：推动幼儿科学探究

一、研究缘起

AI技术作为推动科学进步的重要力量，为幼儿园科学教育带来新体验。其提供的动画化科学实验，能激发幼儿探究欲望、培养探究能力，助力幼儿通过自主发现、探究和解决问题的学习方式，逐步形成科学思维，保持对世界的好奇心。然而，当前幼儿探究活动的设计与实施存在问题，导致幼儿探究兴趣和能力培养不足。

1.幼儿探究活动的现状

1.1 探究活动浅表化

教师在组织活动时易以讲解或直接示范操作主导，缺乏有效引导，使幼儿被动接受知识，参与兴趣低。这种程式化模仿和对教师的过度依赖，导致探究活动难以体现培养科学探究能力与生活认知能力的价值，无法达成教学目标。表征记录离散性

1.2 表征记录离散性

幼儿通过绘画、语言等方式记录探究过程时，呈现碎片化、零散化特点，缺乏逻辑关联，难以串联观察、假设、验证等环节，阻碍系统化科学思维的形成。

1.3 探究结果虎头蛇尾

幼儿在探究各环节中产生大量素材，但因表达能力有限，需教师通过观察进行过程性和结果性评价。然而，教师常忽视评价环节，仅以简单总结收尾，缺乏个性化、客观性和发展性评价，使探究活动的结果价值大幅降低。

2.理性思考：AI 助力幼儿从表征碎片化迈向深度学习

当前幼儿探究活动问题丛生。教学理念上，教师主导过度，抑制幼儿内驱力，致探究浅表。幼儿探究浅表化过程中引用 AI 技术，去捕捉幼儿语音对话，以问题链激发孩子探究更加深入。幼儿表征记录离散，AI 助手扫描绘画作品，把幼儿的表征组合成动画，让幼儿更加感兴趣。探究结果不佳，因评价体系不完善，幼儿缺反馈难成长。因此，融合 AI 助手与表征记录十分必要，其能补资源短板、梳理逻辑、完善评价，推动深度学习，提升幼儿科学素养与综合能力。

引用 AI 能帮助教师调整教学策略，理解幼儿思维过程，能纪录，分析，反馈，提供实验方法，帮助教师引导幼儿科学探究，激励幼儿持续参与。

二、AI 助手助力幼儿科学探究的实践路径

科学探究中以“观察-假设-验证-交流”的科学闭环，引入 AI 助手进行深入探究。在观察的过程中使用了 AI 分析，假设中 AI 关联解析猜想，验证环节 AI 进行技术指导，交流环节中通过语音 AI 生成故事绘本。以中班“柳树折断”活动为例推进深度学习，笔者通过以下路径展开科学探究活动。（如图 1）

图 1：探究路径图

三、实践操作——基于校园事件的探究活动设计与 AI 融合

以中班幼儿偶遇校园柳树折断的真实事件为契机，依据《指南》科学领域 5-6 岁目标能通过观察比较与分析现象特征，构建 AI 赋能的科学探究模式。针对传统活动中 71% 教师依赖“示范-模仿”导致探究浅表化的问题，借助 AI 技术，协助幼儿深度观察。

1.观察：AI 捕捉现象，激发深度探究

1.1 自然观察中的兴趣聚焦

传统模式中，教师直接告知幼儿“柳树被风吹断”引导幼儿画出折断部位。AI 融合后，使用了语音笔纪录幼儿描述观察现象，绘画锯齿状裂痕生成动图，用动作模拟树枝摇晃过程。

案例 1：户外活动时豆豆在断枝旁观察了很久，用手指反复触摸着柳树。回到教室后，他在希沃白板上画出 6 条 Z 字形锯齿线，边画边说：“裂痕就像恐龙的牙齿，咬了一口树枝！”

AI 支持策略：根据孩子们的绘画和教师拍摄的照片，AI 豆包根据描绘的内容推送三种裂痕对比图（闪电状雷击/Z 字形台风撕裂/环状虫蛀），幼儿进一步观察发现柳树的裂痕和台风撕裂的最像！

案例 2：团团发现树根处有很多黑色蚂蚁在爬，边碰边数蚂蚁的数量，用树叶阻挡蚂蚁的行进路线，并画出蚂蚁纪录图。

AI 支持策略：当团团关注蚂蚁活动时，AI 推荐绘本《蚂蚁军团》树木与蚂蚁的共生关系，利用 AI 图像放大分析对比蚂蚁和蛀木昆虫的差异。

1.2 数据驱动深度提问

在传统教学中教师提问基于主观经验，导致幼儿猜想天马行空却缺乏数据，随机抽取 32 份幼儿裂痕绘画，AI 通过幼儿绘画特征提取使提问更加深入。

2.假设：AI 解析猜想，促进逻辑链条

传统观察记录存探究活动停滞、表征碎片化问题。AI 助手提问柳树能否存活？问题激发幼儿猜想。AI 通过语义分析，将幼儿语言表征的猜想整合分类为自然、生物、人为因素三类，推动建立逻辑关联。AI 系统生成差异化任务，让幼儿小组合作调查验证。

案例实录 1：支撑物

小烁对建构游戏特别热衷，在猜想环节中，他说：“我看到小区有很多大树是工人叔叔用木棍绑住的”，米可问：“是怎么绑的”“我知道”说着小烁拿着纸画了出来。

AI 支持策略：通过绘画 AI 豆包提供了用几种不同材料搭建支撑架，并提供了参考搭建图片。

教师支持策略：AI 助力突破经验局限，提供多样化的图片，推荐多元搭建方案，支持个性化探究，教师提供长短不同的树枝、木条、积木等助力幼儿操作探究，在观察对比中自主发现三角形的最稳固特征。

案例实录 2：土深浅

准备了种植箱，准备两根同样长度的树枝，一根插的浅，一根插的深，我们在露出泥土的位置做好标记。甜甜说：“我觉得浅的土树干会倒下”“深地土不会倒”。（如图 2）

图 2：树枝实验

AI 支持策略：通过语音提问，AI 豆包提供几种方法，用吹风机弱风，风扇中风，鼓风机强风，自然风力。

教师支持策略：设置风力观察本与参照物，用智能手机动态记录不同风力下深土、浅土树枝倾斜度。AI 提供对比方案，拓展实证深度，通过虚实融合模式提升幼儿科学认知能力。3.验证：AI 助力实践——柳枝再生实验

3.1 问题驱动：折断柳树能否存活？

在确认柳树因台风受损被修剪后，幼儿围绕“半截树桩能否存活”展开激烈争论。AI 助手通过幼儿表征内容分析发现： 42% 的幼儿认为“能活”，58% 幼儿认为“不能活”。根据幼儿的认知冲突，笔者通过 AI 豆包智能解答分析协助进行实验。

3.2 实践操作：柳枝扦插比对

围绕“断柳能否存活”问题，AI 豆包推荐土壤、水培进行比对实验。园林爷爷提供粗细长短接近的柳枝，家长协助准备了营养土、普通土、营养液、清水等材料。实验前进行猜测投票显示，多数幼儿认为柳枝插进营养土里和营养液更利于柳枝存活。分土培组和水培组进行实验。观察发现，营养土柳枝存活时间比普通土延长两天后枯萎，一个矛盾现象引发幼儿激烈讨论。

场景一：发现问题中的矛盾妹妹：营养土里的柳枝根变得像烤焦的方便面。

郁儿：黏糊糊像面团发霉了

原因分析：AI 豆包智能分析指出，营养土颗粒未溶解堵塞根系土壤透气性差致根部缺氧，直观解释现象原因。

场景二：专业指导中的具象比喻团团：柳枝长白毛是发霉了吗？

小组成员：吸管有小水珠在爬。

科学知识转化：AI 将根毛比喻为吸管精灵，用浓果汁黏住吸管类比营养液浓度过高阻碍根系吸收，帮助孩子理解根毛吸水的功能，

场景三：实践验证中的协作改造妹妹：给泥土造通风管道！

团团：洞洞要像淋浴头让根洗呼吸澡！

分析策略：AI 推送营养液稀释方案，教师引导分组实验沙土战士 vs原味蛋糕，培养对照实验思维。

场景四：成果展示中的认知升华班级分享会教师：为什么清水组最先长根？

郁儿：根毛精灵要穿干净睡衣工作！

教师思考：提问“清水组先长根”，郁儿用根毛精灵穿干净睡衣回答，说明孩子理解了纯净环境对根系生长的促进作用。

自然教育的延伸：柳树在自然条件下发出新芽，暗示植物生命力的顽强，孩子们体会到尊重自然规律的重要性。

实践成果分析：支持幼儿开展柳枝不同材料扦插对比创新想法，鼓励猜想、引导描述生长变化，锻炼观察与表达能力。AI 引导改进实验、记录总结，培养科学素养与探索热情。

4.分享交流——幼儿科学探究中多元互动分享

《纲要》提出，幼儿科学教育应培养幼儿“用适当方式表达交流探索过程和结果”的能力。“柳枝再生实验”中，构建 AI 支持的表达赋能模式，推动科学表达从现象描述向结构化经验转化。

4.1 集体分享：让每个声音都被“看见”

教师用录音笔记录幼儿发现根须像小绒毛，吸管吸果汁，转化为图文日记并制成《吸管大发现》故事书，供幼儿翻阅以延续探究热情、关联生活经验。

4.2 个别分享：私密表达走向开放探究

图书区悄悄话录音角吸引内向幼儿，教师生成问题卡引导思考，AI 分类录音主题推送动画，鼓励亲子共绘《柳枝复活日记》，让个别经验从私密转向开放探究。

4.3 双向联动：从碎片表达到经验生长

分析录音高频词捕捉认知难点，调整材料并生成“科学小问号”互动墙梳理探究脉络；整合多源信息形成“柳枝救援档案袋”，语音图片生成二维码实现可视化评价与经验共享。

四、评价总结——AI 助力幼儿科学教育的新突破

在“柳树探索”活动中，AI 技术的应用让幼儿科学教育发生了三个重要变化：

1.孩子的科学思维有了明显进步

AI 整合幼儿的绘画与语音生成“知识地图”，直观呈现科学逻辑，如用“吸管喝水”类比水培原理时同步播放根系动画，帮助幼儿理解植物生长机制。超半数幼儿能自主发现实验漏洞并改进，使用“我以前以为-现在发现”的反思表达频次增加，科学思维的逻辑性和批判性明显增强。

2.老师的教学方式更加精准有效

AI生成的能力报告支持个性化教学，如引导动手型幼儿模拟树根抓土，帮助思辨型幼儿分析数据对比。当幼儿提问“营养液为何不利于生长”时，AI 推送跨学科案例，助力教师深化对话 40% 。教师备课效率提高 1/3，教学策略更贴合幼儿认知特点。

3.教育环境变得更加智能开放

AI 生成的“成长故事书”激发 30% 家庭参与科学实验，如家长与幼儿共同探索植物生长机制。幼儿的原创方案被整理成数字故事，推动课堂从“按教案执行”转向动态生成。当 AI 建议与幼儿想法冲突时，教师引导双方案验证，形成“人机协同”的探究模式。

五、结语

实践表明，AI 支持“猜想—任务生成—动态探究”的模式可迁移至自然探究场景。未来将引入 AR 技术观察微观世界，构建更智能的支持系统，让科技赋能教师，助力幼儿科学成长。

参考文献

[1]李季湄，冯晓霞.中华人民共和国教育部.3—6 岁儿童学习与发展指南[M].北京：首都师范大学出版社，2012.

[2]周兢.学前儿童语言学习与发展核心经验[M].南京师范大学出版社，2015.

[3]施燕，何敏.学前儿童科学学习与发展核心经验[M].南京师范大学出版社，2021.

[4]李德华.幼儿园科学教学与信息技术的整合策略[J].教师，北京：人民教师出版社 2021（32）：61-62.