AI 驱动的小学英语与科学跨学科PBL 模式创新实践与效果评估

引言

随着人工智能技术的快速发展与广泛应用，教育领域正经历深刻变革。小学阶段作为基础教育的重要阶段，融合英语与科学两大学科，开展跨学科教学，能够培养学生的综合素养与创新能力。项目式学习（PBL）因其注重实践与探究的特性，成为促进跨学科融合的重要教学方法。本研究融合 PBL 与 AI 技术，探索小学英语与科学跨学科 PBL 模式的创新实践，旨在解决学科壁垒的现实困境，提升学生的语言表达与科学探究能力。通过系统的效果评估，分析 AI 辅助跨学科教学的实际成效，为教育改革提供实证支持。

一、新工科理念与AI 技术背景下的跨学科PBL 模式设计

基于杜威的‘做中学’理论，跨学科教学顺应现代教育趋势，聚焦知识整合与应用，契合新工科对复合型人才的培养需求。随着 AI 技术发展，其与项目式学习（PBL）深度融合，为教育注入新活力。

本文设计的 AI 驱动跨学科 PBL 模式，以小学英语与科学融合为切入点，构建多维互动教学框架。智能教学平台借助大数据与机器学习，实现个性化资源推荐、学习行为跟踪及精准辅导。例如，在“环境保护”项目中，学生通过英语探讨环境问题，利用 AI 虚拟实验室完成科学实验，既提升语言表达，又培养科学思维。

教学中，教师转变为指导者，依托 AI 平台动态调整教学策略。项目紧扣“动植物观察”“物理实验”等真实场景，激发学生兴趣，强化团队协作。这种模式突出学生主体地位，既促进跨学科知识整合，又提升实践与创新能力，有效推动综合素质培养。

二、AI 辅助工具在跨学科PBL 中的应用实践

在跨学科 PBL 教学中，AI 辅助工具的应用正重塑课堂生态。智能语音识别系统让语言学习突破地域限制，某山区小学开展“英语情景对话挑战”，学生通过语音识别APP 模拟问路、购物等场景，系统即时标注发音错误，如将“th”咬舌音误读为“s”，并推送针对性训练，据该校标准化测试数据显示，两个月内班级口语达标率提升 40% 。

自然语言处理技术助力学生突破写作瓶颈。在“校园生态调查报告”项目中，学生利用 AI 写作助手分析逻辑漏洞，例如优化“垃圾分类现状”章节的数据表述，将模糊描述转化为“可回收垃圾日均处理量减少 23% ”。工具还能推荐专业术语，使报告兼具科学性与可读性。

虚拟实验室则打破实验条件桎梏。在“植物光合作用”探究项目中，学生借助 VR 设备进入微观场景，观察叶绿体吸收光能的动态过程，亲手调整光照强度、二氧化碳浓度等变量，直观验证理论知识。某中学使用虚拟实验室后，学生实验报告的误差分析准确率提升至 92% ，显著高于传统实验教学效果。这些AI 工具的协同应用，真正实现了个性化学习与深度跨学科融合。

三、教学实施过程与学生表现分析

在 AI 驱动的小学英语与科学跨学科 PBL 教学中，“未来农场”项目生动展现教学实效。学生借助智能语音识别系统模拟农场采购对话，系统实时纠正“tomato”等单词发音，推送连读示范，显著提升口语准确性；用英语撰写“植物生长日记”时，AI 写作助手优化语法与句式，强化语言表达能力。

科学探究环节，虚拟实验室突破现实局限，学生可模拟不同光照、水分条件下的植物生长实验，观察数据变化，设计“智能灌溉系统”方案，并使用 AI绘图工具制作模型。小组汇报时，学生用英语清晰阐释科学原理与设计思路，实现跨学科知识融合。

教师通过 AI 学习平台监控学习状态，针对学生在光合作用理解等方面的薄弱点，精准推送动画微课与互动测试。最终学生完成的双语科普海报逻辑严谨、创意新颖，充分体现英语听说、科学探究及跨学科整合能力的全面提升。

四、教学效果的量化评估与反馈

为全面评估 AI 驱动的跨学科 PBL 教学效果，研究团队通过问卷调查、测验成绩和访谈收集多维数据。量化结果显示，学生英语水平和科学成绩显著提升，特别是在语言运用和实验操作方面表现突出。大部分学生反馈该模式学习过程有趣且具挑战性，激发了持续学习动力。教师普遍认为该模式提升了教学效率和课堂管理，促进了专业成长。评估也发现部分学生在自主学习和时间管理方面存在不足，影响部分任务完成质量。为此，建议优化教学支持，加强自主学习能力培养，完善个性化辅导，提升整体教学效果和学生综合能力。综上，AI 驱动跨学科 PBL 模式在促进学生能力提升和教师发展方面潜力巨大，值得广泛推广。

五、结论与未来展望

AI 驱动的小学英语与科学跨学科 PBL 模式通过技术赋能与教学创新，有效促进了学生语言能力和科学素养的协同提升。实践证明，该模式不仅提升了学生的学习兴趣和综合能力，也推动了教师教学理念和方法的转变，为基础教育跨学科融合提供了可借鉴的范例。未来，应持续深化AI 技术与教育教学的融合，完善智能化教学平台功能，提升个性化教学服务能力。加强教师培训，增强跨学科教学设计与实施能力，推动教育评价体系向过程性和多元化发展。随着技术进步和教学理念更新，AI 驱动的跨学科 PBL 模式将在小学教育中发挥更大作用，助力培养具备创新精神和实践能力的新时代人才。

参考文献：

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