智能赋能：小学科学任务单的跨学科实践新路径

摘要

在科技赋能教育背景下，聚焦智能技术与小学科学表现性任务单融合，依托 VR、AI等前沿技术，提出分层任务设计、STEAM融合等创新策略。通过电路设计、桥梁工程等案例验证，这些策略能激发学生探究兴趣，促进知识迁移与科学思维发展，推动科学教学从知识传递向创新实践转型，为小学科学数字化转型提供实践范式，助力学生核心素养系统培育。

关键词

小学科学 / 表现性任务单 / 智能技术 / 跨学科融合 / 核心素养

《义务教育课程方案（2022年版）》为核心素养导向课程改革提供了政策支撑^［1］。在数字化转型驱动教育变革的当下，核心素养导向的教学创新成为基础教育高质量发展的关键命题。小学科学作为培养学生科学思维、实践能力与创新意识的核心课程，亟须突破传统课堂中知识灌输与情境割裂的桎梏^［2］。表现性任务单以“做中学”为理念，通过任务驱动实现知识迁移与素养内化，但其传统实施模式仍面临资源整合低效、评价维度单一、跨学科联结薄弱等瓶颈。智能技术的迅猛发展为教学重构提供了新动能：虚拟现实（VR）技术可构建沉浸式探究场景，人工智能（AI）支持个性化学习路径规划，物联网工具助力真实数据的动态采集与分析^［3］。

以智能技术赋能表现性任务单，破解学科壁垒，实现科学教育与工程思维、艺术表达、数据素养的深度融合，成为落实核心素养培育的重要突破口。笔者以“智能技术+跨学科实践”为双轮驱动，构建“五策”教育生态框架，通过典型课例验证其有效性，旨在为小学科学教学数字化转型提供可迁移的实践范式，助力学生高阶思维与复杂问题解决能力的系统发展。

1 智能技术赋能小学科学表现性任务单的内涵

智能技术赋能的小学科学表现性任务单，是以核心素养培育为导向，依托人工智能、虚拟现实等数字工具重构的任务驱动型学习载体^［4］。其以课程标准为框架，通过智能技术的动态诊断、资源适配与过程追踪功能，将传统表现性任务单升级为“目标—行为—评价”全链闭环的立体化学习系统。该系统突破静态文本形态，整合多模态资源、跨学科工具与实时交互平台，支持学生在虚实融合的情境中开展科学探究，实现知识建构与能力发展的协同增效。

2 智能技术赋能小学科学表现性任务单的特征

智能技术赋能的科学表现性任务单展现五大核心特征，推动教育深刻变革。①数据驱动精准诊断，AI测评如专属学习顾问，定位知识短板并推送资源；②多模态情境沉浸交互，VR/AR结合可穿戴设备，让抽象概念具象化；③跨学科资源高效整合，智能平台汇聚多学科工具；④过程性成长实时监测，LMS与物联网记录探究行为，生成成长轨迹；⑤创新成果可视化生成，如AI绘画、编程机器人等，鼓励学生将创意转化为数字作品，激发创新思维。

3 智能技术赋能小学科学表现性任务单的实施策略

在小学科学课堂中，智能技术帮助教师创设真实情境、提供学习支持，让表现性任务单更贴近学生生活。从主题选择到学科融合，分享5个易于操作的教学策略。

3.1 精选主题，激发兴趣

主题的精准选择是实施表现性任务单的逻辑起点，需要建立学科核心素养与真实情境的深度关联。例如，选择贴近学生生活且富有启发性的能源主题，可激发学生的学习兴趣和积极性。这样的主题既与学生的日常生活紧密相关，又能引导学生关注能源问题，培养学生的环保意识和社会责任感。在确定主题后，教师可以利用智能技术展示一些与能源相关的趣味视频或案例，进一步激发学生的好奇心和探索欲望。以四年级“电路”单元的学习为例，当学生掌握了基础电路知识后，教师可以布置一项既实用又有趣的表现性任务单，如表1所示。

兴趣不是简单的“好玩”，而是通过真实问题、角色代入、技术互动、成果验证和意义升华层层构建的。在“我是小小电工”表现性任务单中，学生从“发现耗电问题”到“验证节电成果”的全过程，始终被好奇心、成就感和责任感驱动，这正是“激发兴趣”背后的深层教育价值：让知识从课本走向生活，让学习从任务升华为热爱。

3.2 分层设计，挑战自我

依据维果茨基的“最近发展区”理论，通过动态评估精准干预教学。表现性任务单设计考虑学生差异，分层设置挑战，满足多样化发展需求。根据学生的个体差异，设计不同层次的挑战任务，以满足学生的多样化发展需求^［3］。对于学习能力较强的学生，设计一些拓展性表现性任务，鼓励他们深入探究和创新；对于学习基础较薄弱的学生，安排一些基础性表现性任务，帮助他们巩固知识和提升信心。例如，在学习了“桥的形状与结构”以及“用纸造一座桥”后，设计了适用于复习课的表现性任务单，如表2所示。

此表现性任务单通过“知识快检→限时挑战→反思提升”的闭环，既夯实基础知识，又培养工程思维，在40 min内完成复习强化，实现“低耗时、高互动、深巩固”的复习效果。

3.3 整合信息技术，丰富资源

多媒体技术的介入实质是构建多模态学习环境，促进具身认知的发生。多媒体元素可使教学内容更加生动形象，提高学生的学习积极性和参与度。例如，教师可在教科版科学四年级上册“呼吸与健康生活”一课中，设计表现性任务单（表3），充分利用信息技术，精心打造丰富资源，为学生开启一场充满趣味的“呼吸探秘之旅”。通过巧妙构思，该表现性任务单借助VR设备，引领学生深入多模态学习环境，亲身探索人体内部奥秘。在虚拟之旅中，学生不仅能够直观理解呼吸系统的运作机制，还能将健康生活习惯与器官功能紧密关联，实现知识与实践的深度融合。

3.4 微项目式学习，培养综合能力

微项目式学习作为核心素养落地的新型实践范式，以“小切口、深体验”为设计原则，通过生活化情境的深度解构与速效化任务的系统整合，实现知识建构与行为养成的双向赋能。以“校园节水微行动”为例，设计了如表4所示的表现性任务单。学生在40 min内经历从问题锚定到责任内化的完整学习循环：首先从生活场景切入，借助拍摄未关闭水龙头等实拍任务，在捕捉资源浪费现象的过程中培养观察力与归因思维；继而运用废纸盒、吸管等低成本材料制作实体装置模型，通过动手实践发展工程思维与原型设计能力；最终以手印墙签名、节水宣言录制等可视化承诺载体，将节水意识转化为可传播的公民行动。

这一表现性任务单的设计突破传统项目式学习的时空限制，通过实拍照片、实物模型与实践承诺三类递进式成果构建学习证据链，使核心素养的培养具象化为可观测、可展示、可延续的行为改变，既体现“做中学”的教育本质，又强化社会责任感的现实意义。

3.5 融入STEAM 教育，提升素养

STEAM教育通过跨学科整合，将科学探究、工程设计、艺术表达与数学建模有机融合，以真实问题驱动学生综合素养发展，其核心在于打破学科壁垒，通过“问题解决”这一黏合剂，将分散的知识点重组为可迁移的系统化能力^［5］。教师可将STEAM教育理念融入小学科学表现性任务单中，引导学生将知识应用于真实问题的创造性解决中，从而全面提升学生的综合素养。以“校园微型气象站”为例设计表现性任务单，如表5所示，旨在打破学科壁垒，使知识在解决“如何监测校园气候”的真实问题中自然流动，既培养工具创新能力，又唤醒学生对自然现象的审美感知与社会责任感。

该表现性任务单通过“实地观测→工具创造→故事表达”的表现性任务链，在探究自然现象的过程中，自然融合测量计算、工具改造、艺术设计等能力，实现“用学科知识解决真实问题”的素养目标。

4 结语

构建的“五策”教育生态体系（分层设计、STEAM融合等五策略）依托智能技术实现了表现性任务单的动态诊断、资源适配与过程追踪，显著提升了科学探究的深度与效度。典型案例验证了该模式在激发学习动机、促进知识迁移及培养高阶思维方面的双重价值：一方面，VR/AR技术支持的多模态情境重构了具身认知空间，使抽象概念可视化；另一方面，跨学科工具链的整合与微项目式学习设计，推动学生在解决真实问题中实现科学思维、工程实践与数字素养的协同发展^［1］。未来研究需进一步探索智能技术应用的伦理边界，如数据隐私保护、技术依赖风险防控等问题，同时深化家校社协同机制，构建更具包容性与可持续性的科学教育新生态。本研究为小学科学教学数字化转型提供了可复制的实践范式，也为智能时代基础教育课程改革的理论创新贡献了实证依据。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育课程方案（2022年版） ［S］.北京：北京师范大学出版社， 2022.

[2] 雷斌.人工智能赋能小学科学教学的思考［J］.甘肃教育，2025（20）：89-92.

[3] 吴鹏泽.技术赋能跨学科主题教学：关键问题、基本逻辑和实施路径［J］.中小学数字化教学，2024（12）：5-10.

[4] 焦晨东，黄巨臣.从数字崇拜到数字正义：人工智能时代的教育研究新范式［J］.电化教育研究，2025，46（04）：19-25.

[5] 曾召文，吴晟，徐善羡，等.面向STEAM的跨学科整合教学设计［J］.实验教学与仪器，2023，40（01）：5-9.

基金资助

徐州市第十五期教学研究课题“核心素养视域下小学科学探究活动中实施表现性任务单的实践研究”(KT15111)