人工智能驅(qū)動下小學數(shù)學文化策略研究

摘要：《義務教育數(shù)學課程標準（2022年版）》提到：“要關(guān)注數(shù)學學科發(fā)展前沿與數(shù)學文化，大力發(fā)揚中國的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化?！币虼嗽谛W數(shù)學教學過程中凸顯小學數(shù)學文化的重要性，同時以人工智能為抓手，改變傳統(tǒng)文化教學中的不足。所以聚焦于人工智能驅(qū)動下小學數(shù)學文化教學的創(chuàng)新策略問題。通過分析小學數(shù)學文化教學現(xiàn)狀及人工智能的應用優(yōu)勢，尋求小學數(shù)學文化教學策略的新方向，推動數(shù)學文化教學與人工智能技術(shù)深度融合，促進學生數(shù)學文化素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：小學數(shù)學" 數(shù)學文化" 人工智能

一、人工智能在教學中的應用現(xiàn)狀

“科教興國”戰(zhàn)略的基本含義是堅持教育為本，把科技和教育擺在經(jīng)濟、社會發(fā)展的重要位置，科技和教育是興國的手段和基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，對小學數(shù)學教育也產(chǎn)生了重大的影響，信息技術(shù)被廣泛運用到了小學數(shù)學教學中。而傳承數(shù)學文化是小學數(shù)學教學的任務和目標。而當前的數(shù)學教學缺乏生動形象、富有吸引力的教學素材，難以讓學生真切感受到數(shù)學文化的魅力。

二、人工智能在教學中的應用優(yōu)勢

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能為小學數(shù)學文化教學注入新鮮血液，人工智能技術(shù)在教學中常用到的有自然語言處理、計算機視覺、機器學習、深度學習、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等。

（一）人工智能助力教學資源優(yōu)化與創(chuàng)新

在當今數(shù)字化時代，人工智能在教育領(lǐng)域的應用日益廣泛，尤其是在小學數(shù)學文化教學過程中展現(xiàn)出了巨大的潛力。教學過程中需要人工智能提供形象、生動、有趣的教學資源。[1]在小學數(shù)學文化教學過程中通過虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，教師借助動態(tài)圖片、視頻等呈現(xiàn)數(shù)學的歷史場景或者是數(shù)學概念。這樣就讓抽象的數(shù)學概念變得直觀可視化，以達到增強學生的學習興趣與理解能力的目的，為學生的未來發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

（二）人工智能助力個性化學習路徑規(guī)劃

傳統(tǒng)教學不能打破“精準評估”的壁壘，而“因材施教”是實現(xiàn)個性化教學的必經(jīng)途徑。[2]那么人工智能通過收集學生學習數(shù)據(jù)，利用計算機應用算法分析學生對知識的掌握程度，精準對學生的學習現(xiàn)狀進行評估，同時還能為學生生成一生一案一冊，以最優(yōu)的學習路徑和計劃去推送教學資源，從而使得小學數(shù)學文化傳播更具有針對性。

（三）人工智能助力互助伙伴共學

傳統(tǒng)教學中，學習互動形式往往采用二人合作小組或四人合作小組，但在人工智能教育過程中，利用ChatGPT、文心一言等AI工具，能夠?qū)崿F(xiàn)師生、生生之間的實時互動交流，像在線討論、小組協(xié)作這樣的形式。通過在線討論，學生可以各抒己見，碰撞思維的火花，教師能及時給予引導和反饋，從而搭建了一對一、一對多的互助教學方法。并且知識傳遞也有別于以往的人——人傳遞更改為人——機傳遞，讓學生在學習中遇到困難時運用智能輔助系統(tǒng)來解決。

三、人工智能在小學數(shù)學文化教學中的創(chuàng)新策略

（一）構(gòu)建教學場景，打破空間界線

情境引入是教學中一貫采用的教學方法，而在過去的教學中，學生只能依靠自己的想象去豐富文化情境，而現(xiàn)在我們可以利用AI技術(shù)為學生創(chuàng)設(shè)一個仿真學習場景，把抽象的內(nèi)容呈現(xiàn)在學生眼前。例如，在學習四年級“方向與位置”這節(jié)課內(nèi)容時，教師可以利用3D仿真技術(shù)，讓學生戴上VR眼鏡，模擬觀察不同位置下物體的變化。同時采用VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)古人探尋方向的困難情境，激發(fā)學生尋找方向的學習興趣，利用直觀的信息技術(shù)提升學生對古人發(fā)明指南針的理解和認識，從而增強學生對八個方向的空間感知能力，發(fā)展學生空間觀念的核心素養(yǎng)。

“現(xiàn)實體驗+視覺刺激”利用3D立體成像的技術(shù)，創(chuàng)作與小學數(shù)學文化相關(guān)的數(shù)字化故事與動畫。例如，將古代數(shù)學名著《九章算術(shù)》中的數(shù)學問題改編成動畫故事，通過生動的角色形象與情節(jié)設(shè)置，展現(xiàn)古人解決數(shù)學問題的智慧。這些動畫可以在課堂導入或課后拓展環(huán)節(jié)播放，吸引學生注意力。

（二）增添教學趣味，拓展視野維度

小學數(shù)學文化的傳承要求教師利用小學數(shù)學文化知識拓寬學生的視野維度。[3]在二年級學習軸對稱圖形這一單元，不能脫離數(shù)學知識讓學生感知圖形的對稱性，要利用特征創(chuàng)造出對稱美，課后我們利用幾何形狀識別器和AI技術(shù)設(shè)計圖形創(chuàng)作讓學生設(shè)計一個精美的窗花，讓學生在活動中學習數(shù)學知識，培養(yǎng)他們的數(shù)學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。讓學生在操作中直觀感受數(shù)學概念與規(guī)律，增加學習的趣味性與互動性。

（三）制訂個性方案，開啟多元互助

以往的教學設(shè)計忽略了學生的個體差異，并且缺乏全方位、多角度、多學科的精確評價。借助人工智能學習分析平臺收集學生在數(shù)學學習過程中的數(shù)據(jù)，包括學習時間、答題準確率、知識點掌握情況等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，運用智能算法為每個學生制訂個性化的學習路徑。對于數(shù)學基礎(chǔ)薄弱的學生，系統(tǒng)可推薦更多基礎(chǔ)知識鞏固練習與輔導資源，滿足不同層次學生的學習需求，使每個學生都能在自己的最近發(fā)展區(qū)得到充分發(fā)展。

人工智能驅(qū)動下的小學數(shù)學文化教學創(chuàng)新策略在提升教學質(zhì)量與學生素養(yǎng)方面具有顯著成效，讓學生更加主動地參與到數(shù)學學習中。[4]因此，一方面，學校應加強教師人工智能教學的安全意識，時刻牢記教育法律法規(guī)，保護學生的安全和隱私；另一方面，應加強教師人工智能專業(yè)培訓與學習。未來，需要進一步加強教育與技術(shù)領(lǐng)域的合作與研究，降低技術(shù)應用成本，提升教師能力，推動人工智能與小學數(shù)學文化教學的深度融合，為小學數(shù)學教育的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造更加有利的條件。

在教育領(lǐng)域，人工智能的應用也越來越廣泛，為教學帶來了前所未有的機遇與變革。在人工智能現(xiàn)代化信息技術(shù)支持下，教師能利用人工智能改變教學環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維，提高學生的數(shù)學素養(yǎng)和綜合能力。所以，教師應采用新型的人工智能教學工具，助力小數(shù)數(shù)學文化的新發(fā)展，構(gòu)建互動有趣的交互式數(shù)學文化新課堂，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與數(shù)學素養(yǎng)的新時代人才奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]黃玉春.核心素養(yǎng)視域下小學數(shù)學校本課程開發(fā)的思考與實踐[J].基礎(chǔ)教育論壇，2024（17）：33-35.

[2]尹鑫.人工智能時代小學數(shù)學智慧教學模式研究[D].杭州師范大學，2022.

[3]吳海珍.小學數(shù)學文化：內(nèi)涵特點、教育價值和教學策略[J].西藏教育，2023（07）：29-32.

[4]張芳.數(shù)學文化融入小學數(shù)學教學策略實踐研究[C].中國智慧工程研究會.2024中青年教師發(fā)展經(jīng)驗交流會——人工智能背景下基礎(chǔ)教育的挑戰(zhàn)與機遇論文集（上）.成都大學師范學院，2024：3.