AI 助力小学科学实验教学中论证式学习的有效性分析

引言：

在当今科技飞速发展的时代，科学素养的培养成为教育的重要目标之一。小学科学实验教学是培养学生科学思维和探究能力的重要途径。论证式学习作为一种以证据为基础、以逻辑推理为核心的科学学习方式，对于学生科学素养的形成具有重要意义。然而，传统的小学科学实验教学在实施论证式学习过程中面临着诸多挑战，如资源有限、个性化指导不足以及反馈不及时等问题。随着人工智能技术的不断发展，其在教育领域的应用逐渐受到关注。AI 具有强大的数据处理能力、智能分析能力和个性化支持功能，为解决传统教学中的问题提供了可能。因此，本研究旨在探讨 AI 助力小学科学实验教学中论证式学习的有效性，以期为小学科学教学改革提供理论依据和实践指导。

一、AI 技术对论证式学习的多维支持机制

（一）基于学生认知水平的个性化资源推送

AI 技术可以为论证式学习提供丰富的学习资源，AI 可以根据学生的学习进度和学习状态，为学生推送一些适合其学习的科学知识、实验案例和研究资料，从而扩展学生的知识面，为教师的论证式教学提供更多的知识背景信息和证据来源，帮助教师可以更好地利用 AI 技术进行教学，比如学生在研究植物生长的实验的时候，AI 技术可以根据环境的不同从而改变植物的生长状态，从而帮助学生可以更好地收集科学的实验数据，帮助学生可以更好地理解实现现象并进行论证式的学习。AI 技术可以根据每个学生的学习行为、知识掌握情况和学习风格为学生量身定制个性化的学习路径和学习任务，在学生进行论证式的学习过程当中，AI 可以根据学生的论证水平和学习状态，为学生提供针对性的提示和相应的引导教学。

（二）跨时空科学现象的AI 可视化呈现

比如学生在学习“生物的多样性”的时候，教师可以安排学生对周边的一些常见的动植物进行记录，教师通过课堂上讲解的方式让学生了解这些植物的特性，并利用 AI 技术的大数据能力对学生们日常生活中不常见的动植物进行展示，并让学生了解这些动植物的特点，并逐步地进行论证式的学习，从而可以扩展学生的知识面。

二、AI 技术对学生科学思维和论证能力具有重要的影响

（一）论证逻辑的AI 范例学习

AI 技术所创造的情境化教学可以通过引导学生进行实验设计、数据收集与分析等过程，从而有效的培养学生进行观察、分析、推理和批判性思维能力，在论证式的学习当中，学生则需要充分地利用情境来构建合理的论证，从而有效的提升学生的科学思维水平，研究表明，在 AI 辅助的论证式学习环境当中，学生在实验设计的科学性、数据收集的准确性以及数据分析的深度等方面都有显著提高，这表明了AI 对于学生的科学思维能力的提升起到了积极的促进作用。AI 技术为学生提供了丰富的论证例子和模板，可以有效地帮助学生理解论证式学习的结构和逻辑关系，同时 ，AI 技术还可以提供及时的反馈以帮助学生及时地发现在论证过程当中所存在的问题并进行有效的改进，从而可以有效的提升学生的论证能力。

（二）即时反馈驱动的论证迭代

比如学生在学习“植物的生长变化”的时候，教师应当利用 AI 技术模拟植物的生长变化，并让学生对植物的形态变化进行思考，植物为什么会结果实，学生可以对这些简单的问题进行一定的深度思考，从而培养学生的科学思维和论证能力。

三、AI 技术对学生学习兴趣和学习态度具有重要的影响

（一）动态激励机制的心理学效应

AI 技术所创设的情境化教学可以有效地激发学生的学习兴趣，AI 所创设的情境具有一定的互动性和趣味性，AI 技术可以通过游戏化的方式来呈现科学的实验内容，让学生可以在轻松愉快的环境下进行论证式学习，比如 AI 可以设计一些科学实验闯关的游戏，学生可以在完成实验任务的过程当中获得一些奖励，从而可以有效地激发学生的学习兴趣。

（二）游戏化论证情境设计

比如学生在学习“声音”的时候，教师可以利用 AI 技术模拟一些声音让学生们进行猜测，并让学生模仿一些常见的声音让其他同学进行猜测，然后教师还可以解释为什么每个人的声音都是不同的，通过这种趣味式的教学方法，可以充分地激发学生的学习兴趣。

结语：

通过了本研究的分析，可以看出来 AI 在小学实验教学当中的论证式学习具有显著的提升效果，AI 技术所创设的情境化教学可以为学生提供丰富的学习资源、个性化的学习支持和即时反馈 ，还可以有效地提升学生的科学思维能力和论证能力，同时也是教师的教学效果得到了显著的提升，目前，AI 技术深度融合于情境化教学方法，可以是学生的论证式学习得到了更好的提升，但是AI 技术在教育领域的应用仍处于起步阶段，仍存在着一些很严峻的挑战，所以在未来的研究和实践当中，需要进一步探索 AI 与小学科学教学的深度融合，充分地将AI 技术的优势发挥出来，为小学的科学教育的发展提供有效的支持。

参考文献：

[1] 陆迎宾 . 借助信息技术提高小学科学实验教学成效的策略 [J]. 人生与伴侣 ，2025，（12）：82-84.

[2] 沈纪平 . 信息技术在小学科学实验教学中的有效应用研究 [J]. 中国新通信 ，2025，27（06）：109-111.

[3] 王飞 . 信息技术在小学科学实验教学中的运用 [J]. 中小学电教 ，2025，（Z1）：59-61.