小学人工智能跨学科融合的实践与研究

摘要：随着科技的飞速发展，人工智能已逐渐融入社会生活的各个领域。在教育领域，将人工智能与小学各学科进行跨学科融合成为一种新的教育趋势。本文探讨了小学人工智能跨学科融合的重要意义，分析了融合过程中面临的问题，并结合具体实践案例阐述了有效的融合策略，旨在为推动小学人工智能跨学科教育的发展提供参考，培养具有创新思维和综合素养的新时代小学生。

关键词：小学；人工智能；跨学科融合；实践；研究

引言

人工智能作为当今最具影响力的技术之一，正深刻改变着人们的生产生活方式。教育肩负着培养适应未来社会人才的重任，小学阶段作为基础教育的重要时期，开展人工智能跨学科融合教育具有前瞻性和必要性。通过跨学科融合，打破学科界限，让学生在多学科知识的交织中理解和应用人工智能，不仅能提升学生对新技术的认知，更有助于培养他们的综合能力和创新精神。

一、小学人工智能跨学科融合的重要意义

（一）培养综合素养

传统学科教学往往注重单一学科知识的传授，而人工智能跨学科融合涉及数学、科学、信息技术、语文等多个学科领域。例如，在设计简单的人工智能程序时，需要运用数学知识进行算法设计，利用科学原理理解数据背后的规律，借助信息技术实现编程操作，通过语文准确表达项目思路和成果。这种融合有助于学生将不同学科知识相互关联，形成综合素养。

（二）激发学习兴趣

人工智能本身具有趣味性和新奇性，容易吸引小学生的注意力。将其与各学科融合，能够为传统学科教学注入新的活力。如在语文教学中，利用人工智能语音识别技术进行课文朗读和听写，或者通过图像识别技术辅助阅读理解，使学习过程更加生动有趣，从而激发学生的学习兴趣和主动性。

（三）适应未来社会需求

未来社会对人才的要求越来越多元化，具备人工智能相关知识和跨学科思维能力的人才将更具竞争力。小学阶段开展人工智能跨学科融合教育，能让学生从小接触和了解这一前沿技术，培养他们适应未来社会快速变化的能力，为其未来的职业发展和个人成长奠定基础。

二、小学人工智能跨学科融合面临的问题

（一）教师专业素养不足

目前，大部分小学教师在人工智能方面的专业知识储备有限，缺乏跨学科教学的经验和能力。要实现人工智能与多学科的有效融合，教师不仅要精通本学科知识，还需掌握人工智能基础知识以及跨学科教学方法。然而，现有的教师培训体系在这方面的支持相对薄弱，导致教师在开展相关教学时存在一定困难。

（二）课程资源匮乏

适合小学生的人工智能跨学科教材和教学资源相对较少。市场上的教材要么过于专业深奥，超出小学生的理解范围；要么内容简单零散，缺乏系统性和深度。此外，配套的教学案例、课件、在线学习平台等资源也不够丰富，难以满足多样化的教学需求。

三、小学人工智能跨学科融合的实践案例

（一）“智能植物养护助手”项目

学科融合：该项目融合了科学、信息技术和数学学科。在科学课上，学生学习植物生长所需的环境条件，如光照、温度、水分等知识；信息技术课中，学生利用编程软件设计智能植物养护系统的程序，实现对传感器数据的采集和分析；数学课上，学生运用数学模型计算植物生长的最佳参数。

实施过程：首先，教师引导学生观察校园内植物的生长状况，提出如何利用人工智能技术更好地养护植物的问题。然后，学生分组进行调研，收集相关资料。接着，在信息技术课堂上，学生根据科学知识和调研结果，编写程序代码，使智能设备能够实时监测植物生长环境并自动调节。最后，学生在校园花园中安装调试设备，并持续记录数据，运用数学知识分析数据，优化养护方案。

教学效果：通过这个项目，学生不仅深入理解了植物生长的科学原理，掌握了基本的编程技能，还学会运用数学方法解决实际问题。同时，学生的团队协作能力、问题解决能力和创新思维得到了锻炼，对跨学科学习产生了浓厚兴趣。

（二）“人工智能助力古诗词学习”活动

学科融合：此活动将语文与人工智能技术相结合。语文教学中，学生学习古诗词的内涵、意境和文化背景；借助人工智能的语音合成、图像识别等技术，为古诗词学习增添新的元素。

实施过程：教师先选取一些经典古诗词，让学生进行朗诵。然后，利用语音合成技术将学生的朗诵转化为富有韵律的音频，并通过图像识别技术为每首诗词匹配相应的图片或动画。学生在课堂上可以通过互动设备欣赏自己朗诵的音频和对应的视觉素材，加深对古诗词的理解和记忆。此外，教师还引导学生利用人工智能工具创作与古诗词相关的小故事或绘画作品，进一步拓展学生的思维。

教学效果：这种融合方式使枯燥的古诗词学习变得生动有趣，学生对古诗词的理解更加深入，语言表达能力和艺术创作能力也得到了提升。同时，学生感受到了传统文化与现代科技的碰撞，增强了对语文学习的热情。

四、小学人工智能跨学科融合的策略

（一）加强教师培训

学校和教育部门应重视教师人工智能及跨学科教学能力的培训。一方面，组织专门的人工智能知识培训课程，包括基础概念、常见应用场景、简单编程等内容；另一方面，开展跨学科教学方法培训，如项目式学习、问题解决式学习等，帮助教师掌握跨学科教学设计和实施技巧。此外，鼓励教师参加学术交流活动，分享教学经验，不断提升自身专业素养。

（二）开发丰富的课程资源

教育机构、学校和专家应合作编写适合小学生的人工智能跨学科教材，教材内容要遵循小学生的认知规律，由浅入深，注重趣味性和实用性。同时，配套丰富的教学案例、练习册和多媒体资源，方便教师教学和学生自主学习。

利用互联网平台，整合优质的在线教学资源，如教学视频、虚拟实验室、互动游戏等，构建开放共享的人工智能跨学科学习资源库，满足不同地区、不同层次学生的学习需求。

结语

小学人工智能跨学科融合是教育适应时代发展的必然选择，对于培养小学生的综合素养和创新能力具有重要意义。尽管在实践过程中面临诸多问题，但通过加强教师培训、开发课程资源和完善评价体系等策略，能够逐步推动人工智能与小学各学科的有效融合。在未来的教育教学中，我们应不断探索和实践，让人工智能跨学科融合教育更好地服务于小学生的成长和发展，为培养适应未来社会的创新型人才奠定坚实基础。

参考文献：

[1]基于综合实践活动课程构建小学人工智能教育课程模式.张建发.基础教育研究，2022（15）

[2]人工智能的教学应用浅探.张思亮.教育视界，2025（01）

[3]小学信息科技教学中融入人工智能启蒙教育的实践探索.付颖.科幻画报，2024（05）