为贯彻落实国家教育数字化战略行动，持续深入推进信阳市国家中小学智慧教育平台应用推广工作，宣传并分享在平台应用过程中涌现的创新思路与典型做法，信阳市现代技术教育服务中心将对2025年国家中小学智慧教育平台应用优秀案例征集活动中评选出的优秀案例进行展播，欢迎大家收看。
【摘要】
在科技飞速发展的今天，教育领域正积极引入新技术以革新教学模式、提升教学质量。本文聚焦于二年级科学《不同的天气》课程，深入探究国家中小学智慧教育平台与人工智能教育在此过程中所发挥的关键作用。借助国家中小学智慧教育平台丰富的教学资源，包括各类天气的高清图片和生动视频，学生能够直观感受晴天的阳光明媚、雨天的淅淅沥沥以及阴天的云层厚重等特点，从而有效激发学生的学习兴趣。同时，通过“央馆AI人工智能教育平台（AI科学实验模块）”的智能互动功能，如虚拟天气场景模拟，让学生身临其境地体验不同天气现象，针对学生提出的问题给予精准解答，引导学生思考天气对生活和动植物的影响，进而锻炼学生的科学思维能力。
【关键词】
央馆 AI科学实验；二年级科学；不同的天气；教学应用。
引言
在教育数字化转型的浪潮中，国家中小学智慧教育平台为课堂教学变革提供了崭新的载体。信阳市浉河区第十小学在二年级科学《不同的天气》教学中，长期面临三大现实困境：
1.认知具象化难题：低年级学生主要依靠具象思维进行认知，对"天气"这类抽象自然现象的理解存在明显困难。课前调研数据显示，仅有32%的学生能够清晰区分"阴天"与"多云"，而大多数学生在描述天气时仅能使用"晴天"或"下雨"等简单表述。
2.探究过程追踪难题：课程标准明确强调"观察—记录—分析"的科学探究链，然而学生课后的观察记录往往零散不成体系，教师不仅批改负担繁重，还难以系统分析共性问题，导致课堂反馈主要依赖经验判断，缺乏有效的数据支撑。
3.资源整合与跨学科融合难题：教师们虽然意识到可以融合语文儿歌、美术绘画等内容来丰富课堂，但苦于资源分散且筛选过程耗时，难以快速构建符合低龄学生认知特点的结构化教案。
为此，我们依托"央馆人工智能教育平台（AI科学实验模块）"，引入国家中小学智慧教育平台开展教学重构。平台的价值不仅限于提供资源，更体现在其AI互动实验、虚拟场景模拟、学情数据追踪与智能资源推荐等功能上，能够精准解决上述痛点：将抽象知识可视化、将探究过程数据化、将跨学科资源结构化，从而为低年级科学教学提供系统化解决方案。
目标与思路
依托国家中小学智慧教育平台与"央馆人工智能教育平台（AI科学实验模块）"，系统解决了二年级科学《不同的天气》教学中存在的抽象知识难理解、探究过程难追踪、资源整合难高效三大难题。
1.认知目标：借助央馆AI科学实验的虚拟场景与具象化呈现，使90%以上学生能准确区分晴、阴、雨、雪等常见天气现象，清晰描述气温、降水、风向等核心概念，突破抽象知识理解难点；
2.能力目标：通过国家中小学智慧教育平台搭载的探究工具（央馆AI科学实验、希沃白板、伏羲大模型），培养学生“观察—记录—分析”的科学探究习惯，实现探究过程可追踪、可复盘。
3. 素养目标：借助豆包、文心一言等通用型AI工具开展天气播报创作与创意表达，丰富学生课外AI素养，提升数字化表达与跨学科整合能力。
4.教师发展目标：依托国家中小学智慧教育平台“用AI”资源推荐功能，整合科学与语文、美术等学科适配资源，构建符合低年级学生认知水平的结构化教学方案，帮助教师高效解决资源整合难题，形成“智能备课—数据驱动—跨科融合”的数字化教学能力。
本案例旨在依托国家平台资源与央馆AI科学实验，构建“智能备课—沉浸探究—拓展延伸”三阶教学模式，实现抽象知识具象化、探究过程数据化。
实施过程：平台深度融合，分步推进
课题名称：《不同的天气》
对应教材：教科版二年级上册第二单元第4课
（一）课前：智能备课与资源整合
主备教师登录国家中小学智慧教育平台，点击课程资源并筛选小学科学教科版二年级上册《各种各样的天气》课程资源，通过课程包观看课程教学视频，查看课件和教学设计（见【图1】）。
【图1】：国平台课程视频、课件以及教学设计
主备教师将平台课程包中的视频、课件、教学设计等资源保存至个人资源库。其中，实验视频可直接应用于课堂教学，有效弥补了部分实验因材料或环境限制而无法现场演示的缺陷，助力学生直观理解科学现象，增强了实验教学的可行性与生动性。课件和教学设计可以根据需要进行二次修改。（见【图2】）
【图2】：转存视频、课件、教学设计保存至“我的资源库”在教学实施过程中，我们依据本班学生认知特点与学校信息化设备条件，对平台课件进行了针对性调整。具体操作如下：
首先，登录国家中小学智慧教育平台，进入“我的资源库”调用已保存的课件，通过“课件编辑”功能，使用平台内置的“蒙层贴纸”创设天气现象猜测环节，并添加“动画效果”模拟云朵移动、雨滴下落等过程，增强课堂互动性与趣味性（见【图3】）。其次，利用课件编辑器的“插入链接”功能，无缝接入腾讯视频中的《天气歌》童谣及中央电视台《天气预报》节目片段。其中，《天气歌》在课堂导入环节播放，有效激发学生兴趣；《天气预报》片段则引导学生对比信阳、北京、海口三地天气，理解气候差异。
【图3】：在资源库修改课件
主备老师修改完善后将课件以及教学设计分享至群组教研群，辅备老师提出修改建议（见【图4】【图5】）。
【图4】：《不同的天气》主备教师与辅备教师分工流程图
【图5】：教研群研修活动
为了丰富本节科学课程内容，激发学生对自然现象的探索热情，主备教师围绕"雨的形成"主题精心设计了课堂小实验。在教学准备阶段，主备教师充分利用国家中小学智慧教育平台"人工智能教育"板块中的"央馆AI科学实验"科学教师助手，仔细筛选并优化了实验方案设计，确保实验内容既符合学生认知水平，又能有效激发其参与积极性，使科学课堂充满活力与趣味，帮助学生更深入地理解雨的形成原理。（见【图6】、【图7】）
【图6】：“央馆AI科学实验”生成科学实验流程图
【图7】："科学教师助手"生成的三个不同实验
（二）课中：沉浸式探究与互动学习
1.课堂导入环节
授课教师登登录国家中小学智慧教育平台，点击我的资源库找到自己修改的课件进行授课（见【图8】）。
【图8】：“天气歌”视频导入环节
2.伏羲天气大模型展示
授课教师通过国家中小学智慧教育平台进入"国家智慧教育公共服务平台"，依次点击"AI实验试场"-"AI工具"-"科学研究"-"伏羲天气大模型"。"伏羲天气大模型"能够提供全球范围内未来15天逐小时的天气预报，学生可以点击任意国家或城市查看相应地区的天气情况，从而直观感受人工智能对日常生活和生产实践的影响（详见【图9】、【图10】）。
【图9】：教师课堂介绍“伏羲天气大模型”
【图10】：学生运用"伏羲天气大模型"查询信阳当日天气
3.央馆AI科学实验课程授课
授课教师通过国家中小学智慧教育平台中的"人工智能教育"—"用AI"—"央馆AI科学实验"—"科学实验课程"路径，直接找到并开展二年级科学实验课程《观察常见的天气现象》。此外，"科学实验课程"模块还包含众多"基础性实验"和"数字化实验"，这些丰富的实验资源使我们的科学课堂变得生动有趣（见【图11】、【图12】）。
【图11】：丰富多彩的科学实验课程
【图12】：授课教师基于“科学实验课程”观察常见的天气开展教学
- 学生沉浸式学习场景（见【图13】）
【图13】：授课教师带孩子们进行了一次特别的“天气观察之旅”
- 探究活动：模拟降雨实验（小雨滴旅行记）见【图14】。
【图14】：教师课堂上模拟降雨实验
6.跨学科融合绘画作品展示（见【图15】）
在本教学活动中，学生将今日所学的天气知识通过绘画形式进行直观呈现，并在班级内交流分享。这一过程不仅有助于知识巩固，还能有效激发学生的创造力与表达能力，促进同学间的互动与思维碰撞。
【图15】：部分学生作品展示
课后：拓展延伸与数据反馈
1.课外智能作业：“小小播报员”（见【图16】、【图17】）
基于本次课堂教学内容以及国家中小学智慧教育平台的优质资源，我精心布置了“小小播报员 AI 活动”作业。
【图16】：学生1智能作业：小小播报员
【图17】：学生2智能作业：小小播报员
- 课后问卷调查及数据反馈（见【图18】、【图19】）
【图18】：授课教师在二一行政班的课后问卷调查
【图19】：课前课后学生知识掌握对比
取得的成效
（一）定量成效：数据对比显提升
学生认知达标率显著提升。应用前，班级学生对晴天气的认识准确率从52%提高至97%，对雨天气的认识准确率从34%提高至89%，对雪天气的认识率从39%提高至94%，对多云天气的认识率从31%提高至78%，核心知识点掌握度提升明显。
应用平台前，课堂主动发言学生占比约为45%，小组讨论有效参与率（能清晰表达观点）为58%；应用后，主动发言学生占比增加至79%，小组讨论有效参与率达到86%，课堂互动频次提升约60%。
学生能在家长协助下，利用平台"育小苗"AI智能体助手输入主题关键词直接生成智能文案，借助通用型豆包、文心一言等工具进行语音播报，提升了学生的AI科学素养。
教师整合了科学与语文、美术等学科资源，构建符合低年级学生认知水平的结构化教学方案，有效帮助教师解决资源整合难题，形成“智能备课—数据驱动—跨科融合”的数字化教学能力。
（二）定性成效：反馈与体验见实效
1.学生反馈：通过对二一班38名学生进行问卷调查：92%的学生认为“AI虚拟实验”“伏羲天气模型”让天气知识更有趣，87%的学生表示通过“小小天气播报员”活动增强了表达自信，多名学生提到“能亲手模拟下雨过程，比看图片好懂多了”。
2.教师反馈：参与教学的教师一致认为，平台AI资源推荐功能解决了跨学科融合难题，“平台学情数据分析报告”让教学精准度大幅提升，“学生的观察记录不再是模糊描述，AI分析能快速找到共性问题”。
3.家长反馈：
家长1：“孩子放学拿着手机就开始鼓捣，以为是玩手机，结果孩子通过抖音生成了好玩又好看的AI天气预报视频”。
家长2；“孩子主动给我聊天解释不同的天气特点，还在家模拟了雨的形成实验，孩子动手能力增强 ”。
家长3：认为平台作业形式新颖，既能巩固知识又能培养科技兴趣，“和孩子一起完成天气播报，亲子互动更有意义”。
4.教学质量认可：该教学案例在学校教研活动中展示后，获得校领导和老师们的认可及好评。
结论
本案例通过系统整合国家中小学智慧教育平台的资源与工具，借助央馆AI的技术赋能，成功构建了“以具象化体验为核心、以数据驱动为支撑、以跨学科融合为拓展”的低年级科学数字化教学模式。
（一）形成可复制的教学范式
我们总结出“三阶六步”AI赋能教学流程：
1.课前智能预学：教师利用平台AI助手生成差异化教案；学生观看平台预学视频。
2.课中沉浸探究：依托VR/虚拟实验实现天气现象具象化；通过平台互动工具开展实时协作与评价。
3.课后拓展延伸：依托平台发布AI作业（如天气播报），系统自动分析学情，支持个性化辅导。
（二）明确适用场景与条件
本模式尤其适用于：低学段（一至三年级）抽象概念教学；实验条件有限或现象不易观察的科学主题；希望开展跨学科融合教学的教师群体。
（三）实践价值与推广展望
本案例不仅是单一课例的成功，更是对“教育数字化战略行动”在基层课堂落地的一次有效回应。它证明了：技术能够有效服务教学本质，AI与平台并非炫技，而是破解教学难点的关键工具；数据驱动能够实现精准教学，让教师的“教”与学生的“学”可见、可导、可优化。
未来，我们将尝试把此模式迁移至《利用太阳的位置辨别方向》《观察常见的动物》《观察常见的植物》等课程，（见【图20】）形成系列化校本课程资源，并积极探索与项目式学习（PBL）的融合，将人工智能教育与教育教学融合，提升学生科学素养。
【图20】：有助于二年级科学教师授课的科学实验课程
参考文献：
[1]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]. 西南大学学报（社会科学版），2025（S1）：127-133.
[2]张明远.国家中小学智慧教育平台与小学科学教学的深度融合研究 [J]. 教育信息技术，2025（4）：45-49.
[3]王莉.二年级科学《不同的天气》信息化教学设计 [J]. 小学科学教学参考，2025（10）：68-70.
[4]李娟.基于智慧平台的小学科学探究式教学实践 —— 以《不同的天气》为例 [J]. 基础教育课程，2025（20）：56-60.
案例实践单位：信阳市浉河区第十小学
案例主持人：程玉婷
案例成员：杜豆、张世香、陈悦、魏利
案例指导：河南陶长霞专家指导团队
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