基于知识图谱的人工智能驱动小学五育融合跨学科教学路径构建与应用研究

引言

随着《新一代人工智能发展规划》和《义务教育课程方案（2022 年版）》的相继出台，人工智能与学科教学的深度融合成为教育创新的核心命题。知识图谱作为人工智能的关键技术，能够通过结构化知识建模实现学科知识的可视化关联，为跨学科教学提供智能支撑。与此同时，五育融合理念要求打破德育、智育、体育、美育、劳动教育的学科壁垒，构建整体育人体系。在此背景下，如何利用知识图谱技术驱动小学五育融合跨学科教学，成为亟待解决的关键问题。

1 基于知识图谱的人工智能驱动小学五育融合跨学科教学的重要性

在基础教育改革向纵深推进的当下，基于知识图谱的人工智能驱动小学五育融合跨学科教学具有不可替代的重要意义。从知识整合层面看，知识图谱能打破学科壁垒，将德育、智育、体育、美育、劳动教育相关的知识以可视化网络呈现，帮助学生构建系统、立体的知识体系，避免知识碎片化，促进对五育内涵的深度理解。于教学实施而言，人工智能可依据知识图谱分析学生学情，精准推送个性化学习资源，规划跨学科学习路径，让教学从“一刀切”转向因材施教，提升五育融合教学的效率与质量。

2 小学跨学科教学的现实困境

2.1 知识碎片化与系统整合的矛盾

传统小学跨学科教学往往依赖教师个人经验来关联不同学科知识，缺乏科学、系统的组织工具。以常见的主题式学习为例，教师在设计“春天”主题课程时，可能简单地将语文的诗歌朗诵、美术的绘画创作、科学的植物观察拼凑在一起。然而，各学科知识之间的内在逻辑联系并未得到深入挖掘和清晰呈现，学生难以理解这些学科内容是如何围绕“春天”这一主题形成有机整体的。

2.2 资源离散化与精准供给的矛盾

当前，优质的小学教学资源分散于各类教材、教辅资料、网络平台以及校本资源库中，呈现出离散化的状态。不同学科、不同主题的教学资源缺乏统一的分类标准和整合机制，教师在查找和筛选适合跨学科教学的资源时，往往需要耗费大量的时间和精力。而且，现有的教学资源大多未能充分考虑学生的个体差异和认知水平。在跨学科教学中，不同学生在知识基础、学习能力、兴趣爱好等方面存在显著差异，对教学资源的需求也各不相同。

2.3 评价单一化与过程可视化的矛盾

传统的小学教学评价主要以结果性评价为主，侧重于通过考试、测验等方式对学生的学习成绩进行量化评定。在跨学科教学中，这种单一的评价方式存在明显的局限性。跨学科教学强调学生在真实情境中综合运用多学科知识解决问题的能力，其学习过程具有复杂性和动态性，涉及知识获取、思维发展、团队协作、实践操作等多个方面。然而，结果性评价往往只能反映学生在某个特定时间点的知识掌握情况，无法全面、客观地记录和评价学生在跨学科学习过程中的表现和进步。

3 基于知识图谱的人工智能驱动小学五育融合跨学科教学路径构建与应用策略

3.1 基于知识图谱的跨学科知识整合与情境化课程设计

知识图谱通过构建学科知识间的语义关联网络，可打破传统学科壁垒，为五育融合提供结构化支撑。以南京市金陵中学实验小学的“智慧农场”项目为例，该校将人工智能物联网技术与劳动教育结合，在知识图谱中整合植物学、气象学、工程学等学科知识，形成“光照 - 土壤 - 作物生长”的关联模型。学生通过传感器采集数据，在知识图谱的引导下分析光照强度对植物光合作用的影响，同时结合美术课程设计生态标识牌，将劳动实践转化为跨学科探究活动。

3.2 个性化学习路径规划与动态调整机制

知识图谱可记录学生的学习轨迹与能力模型，结合人工智能算法生成个性化学习方案。例如，在蒲江县文靖学校的“人工智能 + 科学”课程中，系统通过分析学生在编程、机器人操作、科学实验等任务中的表现，在知识图谱中标记其知识掌握节点与能力短板，自动推送分层任务：对逻辑思维较弱的学生提供“流程图设计”微课，对动手能力强的学生开放“传感器调试”挑战任务。

3.3 跨学科项目式学习中的智能协作支持

知识图谱可为项目式学习提供协作框架与资源导航，促进五育目标的协同达成。以金陵中学实验小学的“长征路线图”互动墙项目为例，学生需运用历史知识（德育）、地理测绘（智育）、3D 建模（美育）、团队协作（体育精神）完成作品。

3.4 多模态数据驱动的跨学科评价与反馈优化

知识图谱可整合学业成绩、行为日志、作品档案等多模态数据，构建五育融合的立体化评价体系。例如，在科利华中学的“体育运动与心率”跨学科课程中，学生佩戴智能手环记录运动数据，系统将心率变化曲线（体育）、函数图像绘制（智育）、实验报告撰写（德育）、数据可视化设计（美育）等成果关联至知识图谱，生成“五育发展雷达图”。

结语

综上所述，在教育改革持续深化、追求学生全面发展的时代浪潮中，基于知识图谱的人工智能驱动小学五育融合跨学科教学路径构建与应用研究具有重要的理论价值与实践意义。通过本研究，我们清晰地认识到知识图谱与人工智能技术为小学五育融合跨学科教学带来的全新机遇与变革力量。从理论层面来看，本研究丰富了五育融合与跨学科教学的理论体系。知识图谱以结构化的方式呈现五育相关知识的内在联系，为跨学科教学提供了清晰的知识框架与逻辑脉络，使五育融合不再停留于理念层面，而是有了具体可依的知识支撑。

参考文献：

[1] 小学数学课堂结构化教学的几点思考 [J]. 郑云芳 . 中小学教学研究 ,2023(06)

[2] 培养小学生数学模型意识的教学策略 [J]. 徐晓倩 . 小学教学研究 ,2024(35)