点燃好奇，启迪思维

引言

小学科学教育作为培养学生科学素养的启蒙阶段，对学生未来的成长和发展起着至关重要的作用。在传统的小学科学教学中，受教学资源、教学手段的限制，教学往往难以充分满足学生的好奇心和求知欲，导致学生对科学知识的理解较为浅显，缺乏深入探究的能力和兴趣。随着人工智能（AI）技术的飞速发展，其强大的交互性、个性化以及资源整合能力，为小学科学探究式学习带来了前所未有的机遇。AI 技术能够模拟复杂的科学现象，为学生提供沉浸式的学习体验；能够根据学生的学习情况，精准推送个性化的学习资源；还能打破时间和空间的限制，让学生随时随地获取丰富的科学知识。深入探究 AI 辅助下小学科学探究式学习的实践路径与效果，对于提升小学科学教育质量、培养具有创新精神和实践能力的未来人才具有深远意义，也为广大教育工作者提供了切实可行的教学指导方向。

一、AI 辅助小学科学探究式学习的原则

（一）以学生为中心原则

在 AI 辅助小学科学教学的过程中，学生始终处于核心地位。教师借助各类 AI 工具，如功能强大的智能学习平台，能够对学生的学习状况进行全方位、深层次的精准分析。通过收集学生在科学概念理解、实验操作模拟等环节的表现数据，智能学习平台能够清晰地呈现出每个学生的学习进度、知识掌握程度以及兴趣偏好。例如，当学生在学习“认识空气”这一单元时，平台若发现某学生对“空气占据空间吗”这一知识点理解困难，便会立即为其推送相关的详细动画，生动展示空气在不同容器中占据空间的现象；同时，提供深入浅出的科普视频，从理论层面解释空气占据空间的原理；此外，还会针对性地布置相关练习题，帮助学生巩固所学知识。并且，AI 对话功能，如智能语音助手，随时待命，学生在学习过程中遇到任何疑问，都能及时得到解答。这种个性化的学习支持，让学生能够根据自身的节奏和方式进行科学探究，真正实现了以学生为中心的探究式学习，极大地提高了学生学习的自主性和积极性。

（二）适度应用原则

尽管 AI 技术为小学科学教学带来了诸多便利和强大功能，但在实际教学中，必须秉持适度应用的原则。AI 仅仅是一种教学辅助手段，绝不能完全替代教师的引导以及传统教学资源的价值。以“研究土壤”单元的教学为例，在讲解“土壤的成分”时，虽然可以借助AI 模拟实验，以直观、生动的方式展示土壤在不同检测手段下呈现出的各种成分，帮助学生初步建立对土壤成分的认知。然而，这并不能替代学生亲自采集土壤样本，在实验室中通过观察、触摸、实验分析等方式，亲身体验和探究土壤成分的过程。教师应当精准把握AI 应用的时机和程度，在学生对抽象科学概念，如“热空气和冷空气”的流动原理难以理解时，巧妙运用 AI 的可视化功能，通过制作精美的动态模型和演示视频，帮助学生理解；而当学生对基础知识有了一定掌握后，应及时引导学生回归到传统教学方式，通过实地观察、实验操作等，让学生在亲身体验中深化对科学知识的理解，避免学生过度依赖 AI，从而确保学生在实践和思考中稳步提升科学素养。

（三）融合创新原则

推动 AI 与小学科学教学的深度融合，关键在于持续创新教学方式。教师可以充分结合AI 技术与项目式学习，精心设计综合性的科学项目。在学习“地球上的水资源”单元时，教师利用AI 大数据分析功能，引导学生收集本地河流、湖泊的水质数据、水位变化数据等，通过对这些数据的深入分析，了解本地水资源的现状及面临的问题。同时，借助 AI 图像识别技术，学生能够轻松识别校园内不同植物的种类，探究植物与水资源的关系，了解生态系统中水资源的重要性。此外，学生还可以运用 AI 创作工具，如制作环保科普短视频，以生动形象的方式向同学们介绍节约用水的重要性；设计环保宣传海报，呼吁大家共同保护水资源。通过这种多维度的融合创新，打破了学科之间的界限，拓宽了学生的学习视野，充分激发了学生的创新思维，使AI 真正成为推动小学科学教学创新发展的核心动力。

二、AI 辅助小学科学探究式学习的实践策略

（一）利用AI 创设情境，激发探究兴趣

AI 技术能够为小学科学课堂创设出高度逼真、生动有趣的科学情境，迅速吸引学生的注意力，激发他们的探究兴趣。教师借助虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等先进的AI 技术，为学生打造沉浸式的学习环境。在讲解“神秘的太阳系”相关知识时，通过 VR 技术，学生仿佛身临其境，置身于浩瀚无垠的宇宙之中，能够近距离、全方位地观察行星的运转轨迹、太阳耀斑的爆发过程等壮观景象，直观感受到宇宙的神秘与奇妙，极大地激发了学生对宇宙科学的探索欲望。AI 还能生成贴近生活的模拟场景，在学习“固体和液体”单元时，创设“厨房中的科学”场景，利用 AI 智能设备详细展示食物烹饪过程中发生的物理变化，如冰块融化成水；以及化学变化，如食物在加热过程中的成分转变。这种将抽象科学知识具象化的方式，让学生能够从熟悉的生活场景中敏锐地发现科学问题，并主动积极地进行探究，显著提升了学生的学习兴趣和课堂参与度。

（二）借助AI 提供个性化学习支持

每个学生都有独特的学习节奏和方式，AI 技术的应用能够实现个性化学习支持，满足不同学生的学习需求。智能学习系统通过对学生答题情况、学习时长、课堂互动等多维度数据的深入分析，精准定位学生的知识薄弱点和优势领域，为学生量身定制专属的学习计划。以“人的呼吸和消化”单元学习为例，系统若发现部分学生对呼吸过程中气体交换的原理理解困难，便会立即推送相关的微课视频，由专业教师详细讲解气体在肺泡与血液之间的交换机制；同时，提供虚拟实验练习，让学生在模拟环境中亲身体验呼吸过程中气体的变化，强化对知识的掌握。而对于已经熟练掌握基础知识的学生，系统则会提供拓展性内容，如深入探究不同运动状态下呼吸和消化功能的变化，以及相关的前沿科学研究成果，激发学生进一步探索的热情。此外，AI 智能辅导工具随时在线，如同贴心的专属学习伙伴，学生在学习过程中遇到任何疑问，都能及时得到详细解答和指导，陪伴学生在科学探究的道路上不断前行，确保每个学生都能在科学学习中充分发挥自身潜力，实现个性化成长。

（三）运用AI 实现高效反馈与评价

传统教学中的反馈评价往往存在滞后性，难以满足学生及时调整学习策略的需求。AI技术的引入，能够实现即时、全面的反馈，有效提升教学效果。在学生完成科学实验报告、探究作业后，AI 批改系统迅速发挥作用，快速、准确地对作业进行评估。以“把盐放到水里”实验报告批改为例，系统不仅能够指出学生在实验步骤描述方面是否清晰、有条理，数据记录是否准确无误，还能对结论推导的合理性进行深入分析，精准指出学生在知识理解上存在的偏差，并给出具有针对性的改进建议。学生在第一时间就能清晰了解自己的学习成果和不足之处，从而及时调整学习策略，优化学习过程。同时，教师借助AI 数据分析功能，能够全面、宏观地掌握班级整体学习状况，精准发现学生在学习过程中存在的共性问题，如对某一科学概念的普遍误解或实验操作中的常见错误。基于这些数据，教师能够有的放矢地优化后续教学安排，调整教学内容和方法，提高教学的针对性和有效性，实现教学质量的稳步提升。

三、AI 辅助小学科学探究式学习的效果分析

（一）提升学生学习兴趣与参与度

AI 辅助教学为小学科学课堂带来了革命性的变化，使课堂充满趣味性和吸引力，显著提升了学生的学习兴趣与参与度。以往对科学课兴趣不高的学生，在 AI 技术营造的丰富多样的情境和个性化学习体验的吸引下，逐渐转变态度，积极主动地参与到课堂讨论、实验探究等学习活动中。在学习“热空气和冷空气”时，AI 通过模拟热空气上升、冷空气下降的动态过程，配以生动的音效和色彩变化，让学生直观地理解了这一抽象的科学概念。学生们被这种新颖的教学方式深深吸引，纷纷主动参与讨论，分享自己的观察和思考，课堂发言的积极性和小组合作的活跃度都得到了极大提升。这种积极的学习氛围进一步激发了学生对科学学习的热情，使他们从被动接受知识转变为主动探索知识，为科学学习注入了源源不断的动力。

（二）促进学生科学思维与探究能力发展

在 AI 技术的有力支持下，学生的科学思维与探究能力得到了全方位、深层次的锻炼和提升。通过 AI 模拟实验、数据分析等强大功能，学生能够亲身经历提出假设、设计实验、收集处理数据、得出结论的完整科学探究过程，有效培养了逻辑思维和实践能力。在“河流与湖泊”的学习中，学生利用 AI 提供的地理信息数据和模拟软件，自主设计探究河流形成原因、湖泊生态系统特点的实验方案。在这个过程中，学生需要运用逻辑思维，分析各种因素之间的关系，提出合理的假设；通过实际操作模拟软件，收集相关数据，并运用数学方法对数据进行分析处理，最终得出科学结论。AI 技术还鼓励学生从不同角度思考问题，拓展创新思维。面对复杂的科学问题，学生能够借助 AI 资源，尝试多种解决方法，突破传统思维的局限，培养创新意识和实践能力，为未来的科学学习和研究奠定坚实基础。

（三）助力教师教学与专业成长

对于教师而言，AI 辅助教学具有多重积极意义，不仅有效减轻了工作负担，还显著提升了教学质量，有力促进了教师的专业成长。AI 自动批改作业、分析学生学习数据的功能，让教师从繁琐的重复性工作中解脱出来，得以将更多的时间和精力投入到教学设计和对学生的个性化指导中。通过 AI 教学平台，教师能够便捷地获取丰富多样的教学资源，如精美的教学课件、生动的实验视频、前沿的科学案例等，拓宽了教学思路，丰富了教学内容。同时，教师还可以通过平台与其他教师交流 AI 教学经验，参与线上专业培训，不断提升自身的信息技术应用能力和教学水平。在实践过程中，教师不断探索创新教学方法，将 AI 技术与传统教学深度融合，适应新时代小学科学教育的发展需求，实现自身专业素养的持续提升。

四、总结

AI 辅助小学科学探究式学习在激发学生好奇心、启迪思维方面展现出了巨大的潜力和显著的成效。通过遵循以学生为中心、适度应用、融合创新的原则，实施创设情境、个性化支持、高效反馈评价等实践策略，AI 技术有效提升了学生的学习兴趣与参与度，有力促进了学生科学思维与探究能力的发展，为教师教学与专业成长提供了强大助力。然而，在应用过程中，也需要高度关注技术稳定性、数据隐私保护等问题，确保 AI 技术安全、可靠地服务于教学。展望未来，随着 AI 技术的不断发展和完善，应持续深入探索其与小学科学教育深度融合的路径，充分发挥 AI 的优势，为学生提供更加优质、高效、个性化的科学学习体验，培养出更多具有创新精神、科学素养和实践能力的新时代人才，推动小学科学教育迈向更高水平。

参考文献：

[1] 黄金艳 . 网络资源平台支持下小学科学探究式学习模式构建 [N]. 科学导报 ，2025-05-09（B04）.

[2] 谷玉萍 . 探究式学习视角下小学科学教学资源在科学课堂中的探究与应用 [A]2024年文化信息发展论坛论文集（二）[C]. 中国文化信息协会、中国文化信息协会文教成果交流专业委员会， 中国文化信息协会，2024：4.

[3] 田 千 . 新 课 标 背 景 下 小 学 科 学 探 究 式 教 学 策 略 研 究 [J]. 理 科 爱 好者 ，2023，（04）：158-160.

[4] 费 薇 . 新 课 程 下 小 学 科 学 探 究 式 教 学 中 课 堂 提 问 的 策 略 [J]. 天 津 教育 ，2022，（05）：97-99.