市一等奖AI赋能小学科学论文:人工智能助力游戏化学习进课堂——“保护消化和呼吸器官”一课的教学尝试

人工智能助力游戏化学习进课堂

——小学科学“保护消化和呼吸器官”一课的教学尝试

在小学科学课程中，健康主题教学长期面临“知识反复、认知浅表、参与低迷”的结构性困境。以三年级“保护消化和呼吸器官”一课为例，教材所涉及的“饭前洗手”“早晚刷牙”“不挑食”等知识点，学生在幼儿园阶段已有接触，至三年级再次呈现时，若仍以逐条讲解的方式展开，难以激发其学习兴趣。与此同时，学生虽能复述部分健康行为，却难以阐明这些行为与消化器官、呼吸器官功能之间的因果关系，知识呈现碎片化、浅表化特征。从学情角度看，三年级学生正处于具体形象思维阶段，注意力持续时间有限，面对以说教为主的讲授方式，容易游离于课堂核心任务之外。从课程衔接角度看，“保护消化和呼吸器官”一课的目标，在于引导学生将先前习得的器官结构与功能知识，转化为可迁移的健康行为习惯，即从“知道”走向“做到”。要实现“认知—行为”转化，需要有效的教学支架支撑。针对上述问题，教研组在集体备课时注意到两个值得关注的现实契机：其一，学生对桌游等游戏形式表现出较高的参与热情，游戏卡牌一经投放便能迅速吸引学生注意力；其二，教师借助人工智能（AI）工具生成练习题，展现出较高的效率和灵活性。由此，笔者提出将AI与游戏化相结合的教学思路——以AI辅助教师快速生成贴近学生生活的情境素材，以游戏化机制将零散的知识点整合为有意义的任务链[1][2]，尝试为健康主题的科学课提供新的教学路径。下面，笔者将回顾人工智能助力游戏化学习的设计思路，并总结教学经验。

一、AI与游戏化融合教学的着力点

为应用生成式人工智能支持游戏化教学，推动学生向知识建构与创新者转变，培养学生高阶思维，笔者梳理了三个相互支撑的着力点：对经典游戏机制进行教学化改造；用AI将静态知识变成动态情境；教师应用生成式人工智能快速开发学习游戏。这三条各有各的针对性。健康主题的知识点多以条目形式孤立出现，学生难以看出关联。游戏本身的叙事结构（闯关、收集、竞赛）天生就有整合碎片知识的优势，能将知识点嵌入有意义的任务序列中；传统的说教模式很难激活学生的生活经验，AI刚好能将“饭前洗手”这类枯燥文字条目，转化为“小明踢球后没洗手就吃面包，身体可能会出现哪些不适”这样的生活情境；再加上游戏化教学资源过去开发门槛高，学科教师很难独立完成，AI协同开发则能将这个门槛降下来。

（一）改造经典游戏机制使其为教学服务

教师不应简单地将游戏搬进课堂，而应对经典游戏机制进行教学化改造，使其真正指向素养目标。比如经典桌游《大富翁》里“抢占地盘”的竞技机制，教师将它转化为“学生通过正确回答问题获取健康徽章，为小组累积荣誉分值”，使竞争变成合作探究的动力。再如，将随机事件机制设计成知识上的“意外惊喜”，设置“健康宝箱”“挑战卡”等环节，让学生在游戏过程中不断遇到新刺激、新任务，始终保持参与的热情。改造时要守住一条底线：游戏机制是壳，核心素养才是核。每一个设计选择都要回头问一句——这个环节有没有帮学生真正理解保护器官的科学道理？如果没有，再好玩的机制也要调整。

（二）用AI驱动内容转译和情境生成

传统教学中，健康知识常以条目形式罗列，学生看了记不住、记住了用不上。教师借助智能工具（以DeepSeek为例），实现从静态知识到动态情境的跨越。具体做法有两种。一是内容的情境化转译。教师向AI输入“饭前洗手”“不随地吐痰”等知识点，AI能批量生成贴近学生生活的选择题或判断题。二是反馈的解析性深化。教师可以要求AI为每个选项生成“科学原理卡片”，用儿童化语言解释背后的科学道理，让学生答完题不只是知其然，还能知其所以然。

当然，AI生成的内容必须经过教师严格审核。举个例子，AI最初生成了“饭后立即剧烈运动会影响消化吗”的问题，教师审阅时发现“立即”这个词对三年级学生来说过于模糊——到底多少时间算“立即”？十分钟还是一个小时？科学上也更强调“饭后适量休息”而不是简单回答是否。于是我们修正提示词，重新生成更科学、更贴合学情的问题和选项。

（三）教师主导、AI协同，敏捷开发学习游戏

借助AI，教师可以成为学习游戏的“总设计师”。教师的核心职责是定义教学目标、规划游戏化学习流程、审核AI生成内容的科学性与教育性；AI则承担技术实现与素材生成，扮演“智能协作者”的角色。这种协作方式大幅缩短了资源开发的周期。在具体设计过程中，有两个细节值得注意。一是游戏时长要依据学生的实际情况来确定，中年级学生单轮游戏时长建议控制在2分钟左右，既保持紧张感又不至于疲惫走神。二是题型设计要多样化，少出单纯考记忆的选择题，多设计情境判断题和行为排序题，引导学生深入思考“为什么”和“怎么做”。

二、健康主题教学的创新实施

（一）目标与学情

“保护消化和呼吸器官”这一课，承接前面学过的消化器官和呼吸器官的结构与功能，聚焦“怎么保护”这个实践主题。课程目标围绕《义务教育科学课程标准（2022年版）》[3]“生命系统的构成层次”的内容要求展开，涵盖科学素养的四个维度：在科学观念上，学生能够列举保护消化器官和呼吸器官的方法；在科学思维上，能通过探究活动解释这些方法背后的科学原因；在探究实践上，能通过归纳总结前认知、自主阅读资料卡等方式获取信息；在态度责任上，能树立健康生活的意识，愿意在生活中践行这些方法。

从学情看，三年级学生偏好形象互动，虽然已具备基础的器官知识和一些零散的生活经验，但知识之间缺少关联，从认知到行动的转化也需要脚手架来支撑。他们大致知道要保护身体，却不清楚保护的具体行为和器官功能之间的因果关系。

（二）游戏设计与内容生成

围绕上述目标和学情，教学通过游戏机制的教学化适配以及内容与情境的双向生成，完成了这节课的教学设计。

首先是明确需求、锚定目标，完成大富翁游戏机制的教学化改造。教师将“金钱资产积累”机制改为“答题正确率、棋盘占领数量”的认知能力可视化载体，让学生一眼就能看到自己和小组的学习进展。同时，严格适配三年级学生的注意力特点，将单轮游戏时长控制在2分钟。

其次是教师与AI对话迭代。教师依托Deep-Seek工具完成了全链路教学内容的生成与优化，内容的打磨历经四个版本：1.0版本梳理游戏所需的基本功能和初始问题库；2.0版本针对游戏逻辑和操作中发现的问题进行修改；3.0版本进一步优化界面和题库的科学性与趣味性；4.0版本形成最终成品。

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