人工智能技術(shù)與小學數(shù)學教學的深度融合策略

江蘇連云港市建寧小學（222001） 王建華

江蘇連云港市蒼梧小學（222001） 張 靜

2017 年國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關(guān)課程”?！读x務教育數(shù)學課程標準（2022 年版）》也提出“合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)，提供豐富的學習資源，設計生動的教學活動，促進數(shù)學教學方式方法的變革”的理念。人工智能技術(shù)正是現(xiàn)代信息技術(shù)中極具代表性的技術(shù)方法，因此教師應充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，將人工智能技術(shù)與小學數(shù)學教學深度融合，加深學生對知識的理解，激發(fā)學生的學習動機，幫助學生樹立學習數(shù)學知識的自信心。

一、現(xiàn)狀：小學數(shù)學教學中存在的問題

1.教學模式單調(diào)，學生學習興趣缺失

受應試教育的影響，一些教師采取填鴨式的教學模式，導致學生“高分低能”的現(xiàn)象屢見不鮮。教師以講代思使得學生只會被動地獲取知識，缺乏主動學習的意識，主動性和求知欲沒有被激發(fā)。這樣必然導致師生間缺少情感交流，沒有思維的碰撞，學生也會缺少成功的學習體驗，進而造成學習效率低下，認知能力得不到發(fā)展，綜合素養(yǎng)得不到提升。

2.教學評價方式單一，學生學習效能低下

在傳統(tǒng)教學中，教學評價主要是教師根據(jù)學生的課堂反饋、課堂練習情況或書面測試情況得出的主觀判讀。這樣的評價受課堂觀察角度、觀察時間等因素的影響，依賴于評價者本身的經(jīng)驗，因此缺乏對學生綜合能力、素質(zhì)發(fā)展過程以及個性化差異的形成性評價，在評價的全面性、客觀性、有效性等方面可能會有所欠缺。

3.教學觀念落后，教師專業(yè)能力不足

一些教師是憑借自身多年的教學經(jīng)驗進行教學，沒有及時更新知識庫，對現(xiàn)代化的教學技術(shù)缺乏認識，完全沒想過把人工智能技術(shù)應用到課堂教學中去。另外，一些教師缺乏系統(tǒng)、專業(yè)的知識培訓，再加上為了節(jié)約時間，課堂上很少利用人工智能技術(shù)將抽象的數(shù)學知識直觀化，導致課堂教學較為抽象。

但是，在素質(zhì)教育的持續(xù)推行下，隨著人工智能技術(shù)時代的到來，社會對人才的需求也會發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，這些必然導致教育目標和教學模式發(fā)生變化。

二、思考：人工智能技術(shù)在小學數(shù)學教學中的作用

1.突顯學生主體地位

人工智能作為一門先進的技術(shù)，學生可以借助其搜集大量的學習資源，從而進行探究和反思，增強學習的主動性。另外，人工智能技術(shù)還便于教師根據(jù)學情及時調(diào)整學生的學習方案和學習內(nèi)容，增強學生對知識的理解和運用能力，使學生能更加專注于學習，極大提升學生學習的自主性，充分突顯學生的主體地位，培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)。

2.激發(fā)學生學習興趣

人工智能技術(shù)與數(shù)學教學融合能使知識的呈現(xiàn)形式更加豐富，以聲像結(jié)合、圖文并茂的方式呈現(xiàn)教學內(nèi)容，能使枯燥乏味的知識生動化和趣味化，更能吸引學生的注意力，激發(fā)學生的學習動機，增強學生的學習興趣。此外，人工智能技術(shù)可以使學生通過教育平臺、電子教材、虛擬課堂等在線學習知識，讓學生對知識的獲取可以隨時隨地進行，帶給學生新鮮的學習體驗。

3.豐富課堂教學評價方式

人工智能技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學評價方式，讓教學評價更富靈性。人工智能技術(shù)可以提供多元的過程化教學評價，使評價手段更加豐富、評價過程更加科學、評價結(jié)果更加準確。人工智能技術(shù)教學助手和人工智能技術(shù)評測系統(tǒng)的協(xié)同，可以為學生提供全面的學習診斷，并配以及時精準的學習干預，從而真正實現(xiàn)教學規(guī)?；c個性化的統(tǒng)一。

4.提高教學實效

小學生邏輯思維能力比較弱，對于抽象的數(shù)量關(guān)系，他們理解起來往往比較困難。而人工智能技術(shù)可以把抽象、復雜的數(shù)學知識轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗蠡⒕唧w化、易被學生接受的知識，讓學生更容易、更直觀地理解轉(zhuǎn)化的過程，突破學習重點和難點，增強學生學好數(shù)學的信心，提高教學效率。

三、實踐：人工智能技術(shù)與小學數(shù)學教學的深度融合策略

1.人工智能技術(shù)有效創(chuàng)設情境

人工智能技術(shù)不但可以將數(shù)學情境進行生活化模擬，而且結(jié)合VR技術(shù)還能創(chuàng)設虛擬情境，把學生難以理解的知識簡便化，使學生自然而然對所學知識產(chǎn)生濃厚的興趣和強烈的求知欲。例如，看動畫是學生喜歡的活動，教師應充分利用學生這一愛好，將數(shù)學問題融入生動有趣的動畫中，讓數(shù)學問題兼具情節(jié)性和生命力。

【教學案例】二年級下冊“圖形的運動”

教師的講解和多媒體課件的展示，雖然能在一定程度上直觀展示知識，但是學生參與互動的機會有限，而通過人工智能和VR技術(shù)創(chuàng)設虛擬情境，則能收獲意想不到的效果。一方面，在場景的創(chuàng)設上，可以通過各種圖形的衍生構(gòu)建一個夢幻的卡通世界，激起學生學習新知的興趣。在這個夢幻的卡通世界中，教師和學生可以隨意將圖形自由移動和變化，使學習過程充滿樂趣。另一方面，以虛擬情境中的各種事物作為道具進行良好的師生互動，可促進學生對軸對稱、平移和旋轉(zhuǎn)概念的深度理解，使得師生互動的方式朝著多元化的方向發(fā)展。

2.人工智能技術(shù)優(yōu)化教學方式

人工智能技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)時代的產(chǎn)物，課堂教學應充分利用人工智能技術(shù)獨特的優(yōu)勢，將教師、學生、知識串聯(lián)起來。教師課前可以利用微課視頻、網(wǎng)絡資源引導學生通過自主預習了解學習內(nèi)容，使學生課前就能基本完成基礎知識的學習，同時把難點和疑惑點都記錄下來，待教師課堂上重點解決。教師可以將教學重點放在對新知的拓展上，讓學生有更多深入思考和合作學習的機會，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、逆向思維等高階思維。

【教學案例】六年級上冊“長方體和正方體的認識”

本節(jié)課的知識是學生學習其他立體圖形的根基，也是學生對圖形認識的一個轉(zhuǎn)折點。從平面圖形過渡到立體圖形，對于學生空間觀念的形成更是一個挑戰(zhàn)。雖然說長方體隨處可見，但是要歸納它的特征對學生來說并不容易，特別是對于空間觀念薄弱的學生來說，本單元的學習是有一定難度的。課前，教師先通過任務單呈現(xiàn)本節(jié)課的學習任務以及目標，再讓學生通過觀看微課進行自主學習。通過觀察生活中的實物、微課中的動畫，以及教師的講解，學生初步了解了長方體和正方體的相關(guān)知識。課上，教師利用交流展示工具分析學生課前的自主學習情況，并針對共性問題進行講解。由于掌握長方體和正方體的特征是本節(jié)課的重點和難點，在啟發(fā)指導階段，教師可以利用多媒體、VR 和AR等技術(shù)加深學生對長方體和正方體的面、棱、頂點的理解，將抽象知識轉(zhuǎn)化為直觀生動的形態(tài)，并提供知識應用的虛擬場景，為學生的探究提供必要支撐。在總結(jié)階段，學生在教師和同伴的指導與幫助下再次內(nèi)化知識與技能，不斷重組、修改和優(yōu)化自己的認知結(jié)構(gòu)。

3.人工智能技術(shù)打造個性化課堂

人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，為實現(xiàn)個性化課堂奠定了堅實的基礎。利用人工智能技術(shù)的人機交互特色功能，能使學生有效地融合不同的知識，構(gòu)建富有個性的數(shù)學知識系統(tǒng)。例如，借助人工智能技術(shù)的計算功能采集、加工、處理、分析數(shù)據(jù)，并用智能機器人模擬教師的角色。智能機器人作為一種新型教學工具，擁有對話、知識檢索等能力，可以與人進行簡單的語言互動。與智能機器人互動，動靜結(jié)合、聲色俱備，能調(diào)動學生的各種感官，從而打造多維而立體的數(shù)學課堂。

【教學案例】四年級上冊“條形統(tǒng)計圖”

把智能機器人引進課堂：將學生喜歡看的電視節(jié)目錄入機器人智能游戲中，學生在游戲中分類整理、繪制圖表，得到條形統(tǒng)計圖。這個多元智能的空間能夠培養(yǎng)學生的思維能力，學生的綜合能力也能在輕松的教學環(huán)境下得到更好的發(fā)展。教學中利用智能機器人的對話功能對學生進行提問，當學生回答正確時，智能機器人就會實時評價“恭喜你回答正確”；當學生回答錯誤時，智能機器人就會發(fā)出嘀嘀聲，然后給出提示。這樣能夠使學生一步步掌握知識，從而構(gòu)建自己的數(shù)學知識系統(tǒng)。

4.人工智能技術(shù)完善評價體系

傳統(tǒng)的教學評價往往以學生的書面成績作為評價的主要標準，評價方式較為單一，而人工智能技術(shù)的自動化測評系統(tǒng)則為全面深化教育評價體系改革，推進新時代教育評價體系創(chuàng)新提供了契機?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的海量儲存和邏輯分析功能，可利用大數(shù)據(jù)分析學生的學習表現(xiàn)和考試成績，對學生的學習給予及時評價和反饋。教師可以根據(jù)學生的個體差異對教學進行調(diào)整，在提升課堂教學評價實效的同時促進師生教與學的改進。

【教學案例】六年級上冊“解決問題的策略”

借助人工智能技術(shù)的自動化測評系統(tǒng)可獲取學生對數(shù)量關(guān)系的掌握情況。在測驗結(jié)束之后，教師根據(jù)學生的表現(xiàn)以及問題回答情況對學生進行綜合打分。打分結(jié)束之后，系統(tǒng)自動篩選出每個學生沒有掌握的知識點以及掌握較好的地方，以便學生能夠有針對性地復習，從而完善認知結(jié)構(gòu)。人工智能技術(shù)還可以為教師分析在線課程中的各種問題，真正使教育評價信息“活”起來，實現(xiàn)對教育評價信息的充分利用。

5.人工智能技術(shù)賦能核心素養(yǎng)

利用人工智能技術(shù)極強的數(shù)據(jù)分析功能因材施教，根據(jù)學生的個人特點精準分析學生學習的薄弱環(huán)節(jié)，能幫助學生制訂個性化和具有針對性的學習計劃，進而結(jié)合相應的教學需求，建立數(shù)學知識圖譜。學生可以在智能學習伴侶、個性智能教學機器的陪伴下自主完成學習。值得注意的是，這樣一來，教師將面臨一個全新的工作環(huán)境，既要實現(xiàn)人機協(xié)同，提供個性化、多樣化的教學內(nèi)容，又要關(guān)注學生思維方式和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而后者尤為重要。

【教學案例】五年級下冊“圓的認識”

根據(jù)學生的實際情況和教材內(nèi)容，教師可以借助人工智能技術(shù)將知識點分層。首先將知識目標分別放在回憶、整理、拓展教學活動中，然后將圓的相關(guān)知識點講解放到智能平臺上，以便學生根據(jù)自身的學習情況隨時隨地進行自主學習。當然，還可以借助人工智能技術(shù)精密的算法，對知識進行自動化測量和評價，以便分析出每個學生適合學習的知識難度，有效開發(fā)學生的創(chuàng)新思維能力。

總而言之，隨著計算機技術(shù)的不斷進步，人工智能技術(shù)在教育領域的應用日趨成熟，有了人工智能技術(shù)的加入，小學數(shù)學教學從數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果反饋到教學評價方式等都變得多元化，不但小學數(shù)學教學質(zhì)量得到大幅提升，而且學生的數(shù)學核心素養(yǎng)也得到迅猛發(fā)展。