人工智能與小學數(shù)學教學的深度融合的策略研究

張云香

一、 引言

按照新課改的要求，小學數(shù)學教學需要隨著科學技術與時代的發(fā)展進行創(chuàng)新和優(yōu)化，從而滿足社會發(fā)展過程中對學生多元化成長的需求，而這對教師而言，是機遇，也是挑戰(zhàn)。想要將人工智能合理且成功地應用在小學數(shù)學教學中，不應局限在課堂教學中，而是將其應用在課前預習、課后鞏固復習等多個方面，并且利用電腦、手機等多種智能設備為學生學習提供方便，以便全面提高學生自主學習能力以及數(shù)學能力。

二、 課前預習中應用人工智能

預習是學習過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，做好預習能夠使學生在課堂教學中更為快速理解知識點、接受新知識，并且小學階段學生普遍比較活躍，難以專心致志的學習知識，面對乏味的自主預習，很多時候會出現(xiàn)不耐煩的情況。因此，需要教師針對學生的這一特點合理應用人工智能設計教學方案，抓住學生感興趣的內容，將其思維鎖定在知識點的教學上，幫助有效預習知識，提高預習質量，為增強教學效果做好前期準備工作。

例如：在“角的初步認識”的教學中，為保證教學活動的有效性，教師需要提前利用人工智能設計好教學方案，要求學生利用課余時間預習。教師可以利用圖片的方式對學生呈現(xiàn)正方形、圓形、三角形等，并用彩色標注出角，這會讓學生通過人工智能對角的知識有一個初步概念。同時，人工智能的主要運用優(yōu)勢在于，它能夠最大限度地尊重學生的個性，并以此為依據(jù)為學生提供智能化的教育服務，為不同的學生定制不同的教學模式。而一旦發(fā)現(xiàn)學生運用這種方式的學習效果不夠明顯，人工智能會進行分析、推理，以此不斷矯正服務模式，直到定制出與學生個性特征及學習能力最相符的學習輔助方案。在角的初步認識學習環(huán)節(jié)，人工智能系統(tǒng)會根據(jù)學生之前掌握的幾何圖形的認知能力，為學生制定更加個性化的預習方案，能滿足不同層次學生的學習需求。包括讓學生尋找主題圖上的“角”、尋找校園中的“角”，尋找家庭中的“角”等，以此提高學生對角的認知領悟能力，為后續(xù)學習更多幾何圖形做好鋪墊。

三、 自主學習中應用人工智能

人工智能涉及計算機技術和網(wǎng)絡通信技術，以此為基礎在小學數(shù)學教學中應用人工智能技術，能夠激發(fā)學生對知識的強烈渴望，并且能夠全面調動學生的積極性，從而更好地完成教學任務和目標，幫助學生有效學習數(shù)學知識。在這個階段的學習中，學生的個體化學習是一個非常重要的層面，即學生自主進行學習的重要前提條件。在傳統(tǒng)的教學中，教師如果針對班級中的每一位學生個體化學習進行指導，那么工作量將會非常大，且效果難以得到保證，導致教學活動的實施受到嚴重限制。但是，利用人工智能落實這項教學活動，則能夠輔助教師進行差異性教學，實現(xiàn)學生的個體化學習，進而提高小學數(shù)學教學成效，促使學生順利完成學習任務、實現(xiàn)學習目標。在人工智能技術和設備的輔助下，學生自主完成教師布置的習題，智能設備根據(jù)學生的答題情況將其劃分到合適的組別中，提供相應的練習題，這樣學生可以選擇適合自己能力的習題進行學習，不僅能夠獲得成就感，還能夠逐漸提高學習質量。

例如：在學習“公頃和平方千米”知識點的過程中，學生在完成課后練習內容后，可以在人工智能技術的輔助下，了解自己的學習情況，然后，可以根據(jù)系統(tǒng)給出的問題進行自主學習，這會確保不同層面學生都可以獲得進步。比如，考查成績相對較差的學生，人工智能系統(tǒng)會出示一些基礎問題，以幫助學生鞏固基礎知識。對中等生，人工智能系統(tǒng)會出示一些簡單的計算問題，比如，已知正方形邊長為1000米，其面積應是多少？而對考查成績較好的學生，人工智能系統(tǒng)會出示一些難度較大的問題，比如，有一塊瓜地，寬180米，長230米，求這塊瓜地的面積是多少公頃？通過這種與學生實際學習能力相符合的習題推薦，能夠使學生獲得針對性的提升。

四、 課堂教學中應用人工智能

傳統(tǒng)形式的小學數(shù)學教學主要有教師講解知識、板書以及課后鞏固等幾個環(huán)節(jié)，學生早已經習慣在這樣的模式下學習，常常會出現(xiàn)困頓、厭倦等情緒和表現(xiàn)，影響數(shù)學學習質量。教師都了解學生對知識的學習源自自身的興趣，只有激發(fā)學生的興趣，才能使學生注意力集中在教學中，才能掌握知識，進而幫助學生學會知識。對課堂教學進行創(chuàng)新，利用人工智能落實教學活動，使用智能設備展示知識，將學生的注意力和興趣集中在教材知識和課堂上。

例如：在“認識時間”的教學中，教師的身份發(fā)生變化，輔助課堂教學，而不再是“主講人”，將智能化教學軟件作為教學的主要設備，并且將智能設備的聲音設定為兒童的聲音，為學生營造一種聽“同齡人”講課的氛圍，使其在這樣的環(huán)境中學習；同時，教師所選擇的設備和軟件還要有問答功能，能夠自主回答學生大多數(shù)的問題。如，學生提問：“下午4點12分是什么時間？”此時使用的設備或者是軟件需要準確地回答學生：“按照二十四小時制是16點12分?！边@樣學生會認真聽課，并記住時間的不同表達方式。教師在利用人工智能進行數(shù)學課堂教學時，需要對教學方法和形式進行創(chuàng)新，將多種教學手段以及元素融入教學活動中，能夠取得非常好的教學效果。作為一線教師，需要在教學中融入自己的方法以及理念，主要調動學生的興趣和注意力，促使學生自主學習，為加深學生對知識的理解和應用奠定基礎。

五、 復習鞏固中應用人工智能

學習數(shù)學知識理解很重要，復習鞏固也非常重要，而最為常用的復習鞏固則是做大量的習題，也是比較有效的方法。但是教師沒辦法二十四小時陪著學生做題，難以保證隨時隨地解答學生的問題。利用人工智能進行教學，則可以解決這一問題，尤其是目前有很多的學習輔助型App，能夠在手機等智能終端設備的輔助下幫助學生解答疑惑，完成知識的復習鞏固，能夠實現(xiàn)教學目標。

例如：在學習“除法”知識時，由于這部分知識內容具有一定學習難度，為幫助學生理解，教師可以利用人工智能為學生講解除法概念的產生過程。比如，有4個小朋友，平均分20個蘋果，每個小朋友能分到幾個蘋果？由這一問題引申出除法的概念，并利用人工智能分別在4個小朋友拿著的圓盤中放好5個蘋果，這種動態(tài)畫面會讓學生有效領悟除法概念。然后，再通過人工智能對學生發(fā)布除法練習題，以此鞏固學生的除法計算能力。

六、 課后輔導中應用人工智能

人工智能技術中一個非常重要的功能就是數(shù)據(jù)處理，可以利用這一特點在小學數(shù)學教學的課后輔導中應用人工智能技術，從而提高課后輔導質量以及效率，提高學生的數(shù)學能力與素養(yǎng)。教師在傳統(tǒng)模式下批改學生的家庭作業(yè)以及試卷，需要消耗大量的精力以及時間，而利用人工智能技術則能夠快速完成作業(yè)以及試卷的批改，統(tǒng)計分數(shù)以及學生錯題，并且能夠在課后輔導教學知識，科學的自動化管理，既可以提高教學水平和學習質量，又能夠提高學生的自主性。同時，教師可以利用人工智能技術對作業(yè)批改的效果和效率進行優(yōu)化，且按照學生作業(yè)完成情況給予恰當?shù)慕ㄗh，能夠幫助學生認識到自身的不足，進而提高其自主學習能力。如使用“作業(yè)幫”“小猿口算”等人工智能進行課后輔導，學生將作業(yè)上傳，進而實現(xiàn)作業(yè)的自動批改，指出錯誤，學生可以自主學習，教師可以看到學生的作業(yè)完成情況。也可以利用“作業(yè)幫”發(fā)布作業(yè)，學生直接在軟件上完成作業(yè)，提交后自動完成審核，并且對學生的作業(yè)情況進行統(tǒng)計，教師可以通過后臺直接查看數(shù)據(jù)，進而有針對性地對學生進行輔導。由此可見，人工智能與數(shù)學教學的深度融合，可以將該技術應用在課后輔導中，能夠簡化課后輔導，并顯著提高輔導質量，實現(xiàn)小學數(shù)學教學成效的顯著優(yōu)化。

例如：在學習“兩位數(shù)乘兩位數(shù)”知識內容的環(huán)節(jié)，由于這部分知識點的計算對小學生而言較為煩瑣，學生出錯的概率也較大，若想有效提高學生的計算能力，則需要長期練習、積累，才會形成量變到質變的突破，通常這類練習又會耗費大量的時間，所以，在課后通過“小猿口算”對學生的計算結果進行評判，將錯誤內容進行反復、重復性練習，這樣能讓學生了解到自身的知識盲區(qū)，進而進行針對性較強的訓練，能夠節(jié)省時間、提高效率。

七、 教學評價中應用人工智能

評價環(huán)節(jié)是教學活動中不可缺少的環(huán)節(jié)，是對學生學習效果的評價，也是對教學活動合理性、有效性做出的評價?？茖W的評價不僅能夠使學生認識到自己的不足，了解自己的優(yōu)點，有利于學生改善學習方法，從而提高學生的自主學習能力，并且方便學校和教師了解學生、家長的意見，通過采納合適意見的方式改善教學活動，進而提高教學水平。利用人工智能進行教學評價，需要對該技術進行全面地探究與分析，使其與教學活動有效融合。而將人工智能應用在小學數(shù)學教學評價活動中，能夠提升該技術應用的實效性，有利于教育事業(yè)的良性發(fā)展，全面提高教學成效。同時，學生以及家長對教學活動做出的評價能夠為教學工作的優(yōu)化和創(chuàng)新提供有效意見和思路，這樣才能使得教學活動不斷得到改善，使得數(shù)學教學更加符合學生的學習需求和成長需求，并且科學、高效地完成數(shù)學教學工作，實現(xiàn)教學活動各個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)化創(chuàng)新和優(yōu)化。

八、 口算教學中的人工智能

小學階段的學生正是打基礎的關鍵時刻，而口算學習又是數(shù)學學習中的重要內容，通過學習口算，能為學生在后續(xù)環(huán)節(jié)學習數(shù)學知識夯實基礎，也可以有效提高學生的數(shù)學邏輯思維能力，培養(yǎng)學生的數(shù)字感知能力，讓學生產生較強的數(shù)學知識學習意愿。但傳統(tǒng)層面的口算練習存在練習時間長、練習數(shù)量多等特點，這給教師造成了較大的工作負擔，而課堂教學時間又十分有限，進而導致學生學習壓力大，而教師批改作業(yè)的壓力也大，不利于學生口算能力的提高。所以，教師應結合人工智能模式對學生開展教學引導，可以利用人工智能批改口算作業(yè)的方式輔助學生練習口算，讓學生能夠了解到自身口算存在的問題。同時，人工智能還具有口算糾錯本，將計算錯誤的內容進行整理，學生可以單獨計算這部分錯題，以此增強口算學習的針對性。

例如：在學習“100以內加減法”知識內容的過程中，教師應鼓勵學生自主應用人工智能的方式批改口算作業(yè)，學生在做完一張口算測評內容后，就可以利用人工智能進行批改，這會有效提高學生的學習效率，也能滿足不同能力學生的口算學習需求。學生在利用人工智能批改過口算試卷后，還可以利用人工智能觀看正確的數(shù)字計算演示，它大多利用動畫的模式對學生開展教學，通過卡通人物形象，以形象、生動的方式為學生講述正確的計算方式，包括破十法、湊十法等口算練習方法，這有利于學生接受，也能夠更好地幫助學生突破口算學習瓶頸，降低口算問題學習難度，也更有助于學生掌握口算學習方法，確保學生可以通過口算方法進行計算，以此提高學生的口算計算效率和質量。

九、 線上線下教學中應用人工智能

數(shù)學是一門邏輯性和抽象性均較強的學科，教師單純依靠語言引導，較難讓學生深入、具體的體會到學習內容，這會降低小學生數(shù)學知識的學習效率。而人工智能這種教學模式，能夠將抽象化的問題變得生動形象，這會降低數(shù)學知識學習的難度，確保學生可以更加高效的理解數(shù)學問題。而且，人工智能可以通過真實的案例，確保學生能夠在問題中尋求答案，使得學生的學習質量能夠獲得提高。人工智能與教育教學相結合，能夠通過處理自然語言、識別語音、分析理解語音、識別圖像、情感計算等方式引導學生學習知識。尤其在小學數(shù)學課堂教學環(huán)節(jié)，應用人工智能可以讓學生從更加具象化的層面認知數(shù)學知識，尤其能夠通過人工智能對學生開展線上線下綜合教學，以此突破學生數(shù)學知識學習的時空壁壘，增加學生的學習時間，擴展學生的學習空間，讓學生能夠有更多的同人工智能進行交流的機會。比如，可以利用智能學習云平臺、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)開展線上線下交流活動，這種豐富多彩的人工智能教學模式，增加了師生的交流頻次，使學生能夠更好地解決不同的數(shù)學問題。

例如，在學習“數(shù)字編碼”知識內容的過程中，為降低數(shù)學知識的理解難度，教師可以結合生活實例引導學生開展學習，讓學生懂得本知識點并非單純教材中的理論內容，它與生活息息相關，這會激發(fā)學生的學習興趣。同時，教師應利用人工智能學習平臺、PPT軟件等模式，引導學生以猜測、比較、觀察的方式對數(shù)字編碼的建檔方法進行探索，讓學生掌握用數(shù)進行編碼的能力，進而達到提高學生數(shù)學概括能力與抽象認知能力的目的。此外，教師也應鼓勵學生結合生活實際展開聯(lián)想，嘗試利用數(shù)字對簡單的生活問題進行解決。在課堂環(huán)節(jié)，教師可以讓人工智能機器人充當“教師”，讓機器人以語音的方式向學生講述數(shù)字編碼的理論知識，比如，數(shù)字編碼就是按照一定的規(guī)律將數(shù)字進行排列組合。同時，教師還應引導學生通過遙控、手寫等方式探索如何排列數(shù)字。而在課后環(huán)節(jié)，教師同樣可以利用人工智能對學生進行后續(xù)教學引導，在人工智能與小學數(shù)學教學相結合的基礎上，通過多學科協(xié)作的信息數(shù)據(jù)平臺，創(chuàng)造出趣味性更強的學習模式，真正實現(xiàn)小學數(shù)學線上線下同步的人工智能教學模式。

十、 結語

人工智能與小學數(shù)學教學的深度融合，需要教師對人工智能技術進行全面分析，采取多元化的措施進行教學，對教學工作的各個環(huán)節(jié)實施優(yōu)化，提高工作成果與效率，并且為信息技術在教育工作中的發(fā)展提供新的方法和途徑，為我國發(fā)展建設培養(yǎng)和輸送更多的人才。目前，可將人工智能應用在預習自主學習、課堂教學、復習鞏固、課后輔導以及教學評價等環(huán)節(jié)中，以便全面優(yōu)化教學活動，提高教學水平以及學生自主學習的質量。