摘要：本文聚焦于基于人工智能的小学科学跨学科课程资源开发与应用研究。通过分析人工智能技术对小学科学教育的变革作用，阐述如何借助人工智能开发丰富且优质的跨学科课程资源，探讨其在教学实践中的有效应用模式，旨在为提升小学科学教育质量、培养学生综合素养提供理论支持与实践参考。

关键词：人工智能；小学科学；跨学科课程；资源开发；课程应用

引言：

随着时代的发展，对人才的要求不再仅仅局限于单一学科知识的掌握，而是更强调具备跨学科思维、创新能力以及解决复杂问题的能力。而人工智能技术凭借其强大的数据处理、分析和模拟能力，为小学科学跨学科课程资源的开发与应用提供了新的契机，有望打破传统教学的局限，为学生带来更丰富、多元的学习体验。本研究旨在深入探索如何利用人工智能技术开发小学科学跨学科课程资源，并研究其在实际教学中的有效应用路径，以提高教学效果，培养学生的创新思维、实践能力和综合素养。

一、人工智能在小学科学跨学科课程中的作用

（一）丰富课程资源内容

人工智能技术能够整合海量的科学知识和信息，将文字、图像、音频、视频等多种形式的资源进行融合，为小学科学跨学科课程提供丰富多样的教学素材。例如，通过人工智能搜索引擎，如基于知识图谱技术的智能搜索平台，学生可以快速获取关于宇宙探索、生物进化等科学主题的前沿研究资料。这些资料不仅涵盖了最新的科研成果，还能以生动形象的方式呈现，如通过科普动画、虚拟实地考察视频等，拓宽学生的知识面[1]。

（二）优化课程资源呈现方式

在小学科学跨学科课程中，人工智能的虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术，能够将抽象科学概念转化为直观、立体学习场景，显著优化课程资源呈现方式，为学生带来沉浸式学习体验，极大提升学习兴趣与效果。

在讲解“地球内部结构”这一复杂且抽象的知识点时，VR技术可构建逼真的地球内部虚拟场景。学生佩戴VR设备后，仿若开启一场地底冒险，从地壳表层逐步深入，依次穿越地幔，直至抵达炽热的地核。在这个过程中，学生能够直观地观察到不同地层的物质形态、颜色变化，感受其温度差异，清晰地理解地球内部圈层结构。这种沉浸式体验，让原本只能通过书本平面图片和文字描述来想象的知识，变得触手可及，极大地增强了学生对地球科学的认知深度。

当涉及“动物的生命周期”教学内容时，AR技术的运用则能为学生展现出生动鲜活的生命演变过程。学生只需通过手机或平板电脑扫描教材上的动物图片，屏幕上便会呈现出该动物从出生、生长发育到繁殖、衰老直至死亡的完整动态周期。以蝴蝶为例，学生可以看到蝴蝶从卵孵化成幼虫，幼虫经历多次蜕皮后化蛹，最终破蛹成蝶翩翩起舞的全过程。这种直观呈现方式，让学生仿佛亲眼见证了生命的奇迹，加深了对动物生命周期这一抽象概念的理解，同时激发了学生对生命科学的浓厚兴趣[2]。

在教授“光的折射”知识时，AR技术通过对现实场景的增强，让光的折射现象清晰可见。教师在课堂上准备一些透明介质，如玻璃、水等，学生利用设备扫描这些介质，就能看到虚拟光线在其中传播的路径以及发生折射的瞬间。学生可以通过调整光线的入射角度，观察折射角的相应变化，亲身体验光的折射规律。这种互动式、可视化的学习方式，将原本晦涩难懂的光学原理变得生动有趣，帮助学生快速掌握知识点，提高学习效果。

在“建筑结构与力学”跨学科课程中，VR技术可搭建虚拟建筑场景，学生能进入场景中，从不同角度观察各类建筑结构，如框架结构、拱券结构等。通过模拟不同外力作用下建筑结构的受力情况，学生可以直观地看到结构的变形、稳定状态的变化，从而深刻理解力学原理在建筑设计中的应用。这种将抽象力学知识与具体建筑场景相结合的呈现方式，有助于学生建立跨学科思维，提升综合素养[3]。

二、基于人工智能的小学科学跨学科课程资源开发策略

（一）明确课程目标与主题

结合小学科学课程标准和学生的认知水平，确定跨学科课程的目标和主题。以“人工智能与生活”为主题，课程目标可以设定为让学生了解人工智能在日常生活中的应用，培养学生对科学技术的兴趣和创新意识。围绕这一主题，开发与之相关的课程资源，如智能家居、智能交通等方面的案例和资料。

（二）整合多学科知识

在开发课程资源时，深入挖掘科学与其他学科之间的联系，将不同学科的知识有机整合。在“植物的一生”跨学科课程中，除了科学知识外，融入语文的观察日记写作，让学生记录植物生长过程，培养学生的观察力和文字记录能力。融入数学的统计知识，统计植物的生长数据，如高度、叶片数量等，通过数据分析了解植物的生长规律。融入美术的绘画技巧，描绘植物不同生长阶段的形态，提高学生的艺术表现力和对植物的感性认识。通过这种方式，使学生在学习科学知识的同时，提升其他学科的能力。

（三）利用人工智能技术创新资源形式

借助人工智能的智能辅导系统、智能评测系统等开发互动性强的课程资源。例如，开发一款针对小学科学实验的智能辅导APP，学生在进行实验时，APP可以实时提供实验步骤指导、安全提示，还能对学生的实验操作进行评价和反馈，增强学生的自主学习能力。当学生进行电路连接实验时，APP能通过摄像头识别学生的操作步骤，一旦发现错误，及时给予纠正提示，并提供相关的知识讲解，帮助学生更好地完成实验。

三、基于人工智能的小学科学跨学科课程资源应用实践

（一）课堂教学应用

在课堂教学中，教师可以利用基于人工智能开发的课程资源创设教学情境。在讲解“声音的传播”时，通过播放一段利用人工智能技术制作的动画视频，展示声音在不同介质中的传播过程，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。同时，运用智能教学工具，如智能白板、互动教学软件等，让学生参与课堂互动，如通过在线答题、小组讨论等方式，加深对知识的理解。教师可以在智能白板上展示声音传播的模拟实验，学生通过点击白板上的操作按钮，改变实验条件，观察声音传播效果的变化，并在互动教学软件上进行讨论，分享自己的观察和思考。

（二）课外拓展应用

鼓励学生利用课后时间，通过人工智能学习平台进行自主学习和拓展。学生可以在平台上选择自己感兴趣的科学主题进行深入探究，如人工智能在医疗领域的应用、人工智能与环境保护等。平台还可以根据学生的学习情况，推送个性化的学习资源，满足学生的不同学习需求。例如，对于对人工智能在医疗领域感兴趣的学生，平台推送最新的医疗人工智能研究成果、案例分析等资料。此外，组织学生参加与人工智能和科学相关的课外实践活动，如参观科技馆的人工智能展览、参与人工智能编程比赛等，将课程资源延伸到课外，拓宽学生的学习渠道。学校可以定期组织学生参观科技馆，让学生亲身体验人工智能在各个领域的应用，激发学生的学习热情。

四、结论

本研究表明，人工智能技术为小学科学跨学科课程资源的开发与应用提供了有力支持。通过丰富课程资源内容、优化呈现方式和促进跨学科融合，能够有效提升小学科学教学质量，培养学生的综合素养。未来，随着人工智能技术的不断发展，小学科学跨学科课程资源的开发与应用将面临更多的机遇和挑战。一方面，需要进一步加强对人工智能技术在教育领域应用的研究，不断探索新的课程资源开发模式和应用方法；另一方面，要注重教师的专业培训，提升教师运用人工智能技术开发和应用课程资源的能力，以更好地推动小学科学教育的创新发展。

参考文献

[1]王彤辉.立足科学学科开展跨界整合--小学科学”跨学科教学”的实践与思考[J].2024（06）：21-22.

[2]韩金博.小学科学课程跨学科项目式教学案例的设计与实施[D].宁夏大学，2023.

[3]梁云真，蒲金莹，袁书然.大概念统摄下的”AI+小学科学”跨学科教学--以”探寻四季更替的奥秘”为例[J].现代教育技术，2023（11）：57-68.