人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合研究

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)逐漸成為教育領(lǐng)域變革的重要驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)方法亟須創(chuàng)新，以適應(yīng)新時(shí)代的多元化需求。在此背景下，探索人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)深度融合的路徑，不僅可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，還有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。本文旨在系統(tǒng)分析人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的融合，以尋求教學(xué)模式的創(chuàng)新和突破。

一、人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合的意義

（一）革新教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生課堂參與主動(dòng)性

人工智能技術(shù)通過多樣化的智能工具革新教學(xué)模式，顯著提升了學(xué)生在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中的參與主動(dòng)性。例如，希沃白板和智慧筆等智能應(yīng)用程序能夠構(gòu)建互動(dòng)性強(qiáng)的課堂場景，通過動(dòng)態(tài)演示和圖形繪制等功能輔助教學(xué)。這些工具能夠幫助學(xué)生直觀地展現(xiàn)思維過程，促進(jìn)課堂探究活動(dòng)的開展。同時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）等前沿技術(shù)，憑借其高沉浸感和交互性，營造了生動(dòng)的學(xué)習(xí)情境，使數(shù)學(xué)知識具象化，降低了學(xué)生的理解難度，讓學(xué)習(xí)體驗(yàn)更貼合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。此外，基于人工智能算法與大數(shù)據(jù)分析的智能化教學(xué)服務(wù)平臺，能夠根據(jù)學(xué)生個(gè)體特征精準(zhǔn)推送適配的學(xué)習(xí)資源、互動(dòng)模塊和教學(xué)工具。例如，金陵微校等平臺可為學(xué)生定制個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，使課堂學(xué)習(xí)更具趣味性及針對性，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）重塑學(xué)習(xí)范式，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

人工智能技術(shù)推動(dòng)了小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)范式的根本性轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。在智能交互平臺的支持下，群體協(xié)作學(xué)習(xí)模式得以有效開展。學(xué)生可以通過平臺共享學(xué)習(xí)資源、交流解題思路。在這一協(xié)作過程中，學(xué)生能夠相互啟發(fā)，共同攻克學(xué)習(xí)難題，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神與溝通能力。同時(shí)，該平臺還賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，使他們能夠自主設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)、規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)度，并借助自我評估功能及時(shí)了解學(xué)習(xí)效果，靈活調(diào)整學(xué)習(xí)策略。此外，借助微課視頻、社交媒體等數(shù)字化學(xué)習(xí)渠道，學(xué)生能夠利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)一步拓展學(xué)習(xí)空間。

（三）優(yōu)化評價(jià)體系，支撐學(xué)生個(gè)性化發(fā)展

人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合，為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)構(gòu)建了全新的評價(jià)體系，能夠有力地支撐學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。實(shí)時(shí)評價(jià)機(jī)制通過數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)，突破了傳統(tǒng)階段性評價(jià)的局限，對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)追蹤。借助即時(shí)反饋，教師能夠了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和薄弱環(huán)節(jié)，并為學(xué)生提供差異化的學(xué)習(xí)建議，指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方向。此外，實(shí)時(shí)評價(jià)機(jī)制全方位收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，不僅關(guān)注學(xué)業(yè)成績，還涵蓋學(xué)習(xí)情感、習(xí)慣養(yǎng)成、課堂表現(xiàn)等多個(gè)維度的信息，能夠全面反映學(xué)生的成長軌跡。通過對這些信息進(jìn)行分析，教師能夠制訂個(gè)性化教學(xué)方案，從而助力學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的成長。

二、人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合的原則

（一）目標(biāo)導(dǎo)向原則

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中引入人工智能技術(shù)，需將教學(xué)目標(biāo)作為行動(dòng)指南，把培育學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)、強(qiáng)化學(xué)生實(shí)際問題處理能力作為核心方向。教師需結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，仔細(xì)甄別適配的智能工具，確保這些工具能切實(shí)輔助教學(xué)、提升課堂質(zhì)量。同時(shí)，教師要注意合理、適度使用信息技術(shù)，充分挖掘傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢，合理定位人工智能在教學(xué)中的輔助角色，促進(jìn)智能技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法深度融合，協(xié)同推動(dòng)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）差異適配原則

考慮到小學(xué)生在數(shù)學(xué)知識儲(chǔ)備、學(xué)習(xí)習(xí)慣及興趣喜好方面存在較大差異，教師在融合人工智能技術(shù)時(shí)，應(yīng)將學(xué)生的個(gè)性化特征作為重要考量因素。教師可借助智能分析技術(shù)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面剖析，精準(zhǔn)定位學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展與知識薄弱環(huán)節(jié)，從而實(shí)施差異化的教學(xué)策略。此外，人工智能還能整合豐富的教學(xué)資源，搭建個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，為不同水平、不同需求的學(xué)生制訂專屬學(xué)習(xí)計(jì)劃，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，助力每一位學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中獲得最優(yōu)發(fā)展。

（三）多維互動(dòng)原則

借助人工智能技術(shù)，小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)可打造多元化的交互教學(xué)模式。教師可利用智能教學(xué)平臺，與學(xué)生進(jìn)行即時(shí)互動(dòng)，及時(shí)回應(yīng)學(xué)生的問題，并引導(dǎo)學(xué)生深入探索數(shù)學(xué)知識。學(xué)生也能夠借助智能學(xué)習(xí)工具，開展自主學(xué)習(xí)與合作探究活動(dòng)，共同攻克數(shù)學(xué)難題、交流學(xué)習(xí)心得。這種師生、生生間的多元交互模式，不僅能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能在互動(dòng)過程中鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與創(chuàng)新思維能力，有效提升數(shù)學(xué)教學(xué)效果。

三、人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合的策略

（一）創(chuàng)建情境，輔助教學(xué)

創(chuàng)建情境是實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)的重要策略。以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)三年級上冊“長方形和正方形”中周長的教學(xué)為例。借助智能圖像生成技術(shù)，教師能夠?qū)⒊橄蟮膸缀螆D形知識融入生動(dòng)的生活場景。在課程導(dǎo)入時(shí)，教師呈現(xiàn)校園運(yùn)動(dòng)會(huì)的動(dòng)畫場景，其中賽道的形狀恰好是長方形和正方形，引發(fā)學(xué)生對“如何計(jì)算跑道長度”這一實(shí)際問題的思考，從而自然地引出周長的概念，激發(fā)學(xué)生探究欲望。在知識講解環(huán)節(jié)，教師利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬校園場景，學(xué)生可以在其中親自測量校園花壇（長方形）和操場一角的正方形區(qū)域的邊長，并通過智能軟件的計(jì)算功能，直觀地看到周長的計(jì)算過程。這種親身參與的方式加深了學(xué)生對長方形和正方形周長計(jì)算公式的理解與記憶。同時(shí)，智能系統(tǒng)依據(jù)學(xué)生的操作情況給予個(gè)性化的提示和反饋，及時(shí)糾正學(xué)生在測量和計(jì)算過程中的錯(cuò)誤，確保學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確性和高效性。在知識鞏固階段，教師設(shè)計(jì)“校園圍欄修繕”的情境任務(wù)，學(xué)生需要根據(jù)給定的長方形校園區(qū)域和正方形花園的尺寸，計(jì)算出所需圍欄的長度。這一實(shí)際應(yīng)用場景促使學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)周長知識解決問題，強(qiáng)化了知識的遷移能力。而在合作學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師創(chuàng)設(shè)“校園布局規(guī)劃設(shè)計(jì)大賽”的情境，讓學(xué)生分組合作，利用智能繪圖工具設(shè)計(jì)包含長方形和正方形區(qū)域的校園布局，并計(jì)算出各個(gè)區(qū)域的周長，以滿足特定的面積和功能需求。在此過程中，學(xué)生相互交流、討論，共同優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，不僅提升了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，還進(jìn)一步強(qiáng)化了對知識的理解和應(yīng)用能力。

通過人工智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，教師將原本枯燥的數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為生動(dòng)有趣、貼近生活的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)了數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)效性，推動(dòng)了小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。人工智能技術(shù)與教育的有機(jī)融合，為學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，引領(lǐng)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)邁向智能化、情境化、高效化的新階段[1]。

（二）激發(fā)興趣，促進(jìn)互動(dòng)

通過開發(fā)具有趣味性和互動(dòng)性的教學(xué)游戲，人工智能技術(shù)能夠?yàn)樾W(xué)生營造一個(gè)輕松愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，在人教版小學(xué)數(shù)學(xué)五年級下冊“分?jǐn)?shù)的加法和減法”教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)“分?jǐn)?shù)探險(xiǎn)島”游戲，讓學(xué)生以探險(xiǎn)家的身份進(jìn)入神秘的島嶼進(jìn)行探索。在探險(xiǎn)過程中，學(xué)生必須解決散布在島上的分?jǐn)?shù)相關(guān)數(shù)學(xué)難題才能繼續(xù)前進(jìn)。這種游戲設(shè)計(jì)不僅讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，還通過游戲的趣味元素自然而然地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

隨著人工智能技術(shù)深度融入教育領(lǐng)域，教學(xué)游戲得以實(shí)現(xiàn)智能化與個(gè)性化升級。以“分?jǐn)?shù)探險(xiǎn)島”游戲?yàn)槔?，在游戲中，人工智能化身為多元角色，借由對話互?dòng)給予學(xué)生引導(dǎo)、線索及策略建議。根據(jù)學(xué)生的具體表現(xiàn)，人工智能能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整反饋與提示，確保提供有針對性的支持，從而幫助學(xué)生克服理解障礙。例如，當(dāng)學(xué)生在分?jǐn)?shù)的加減法運(yùn)算中出錯(cuò)時(shí)，人工智能可以提供個(gè)性化的解釋和練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在正確的方向上重試，并跟蹤他們的進(jìn)步情況。通過這種方式，每位學(xué)生都能獲得與其學(xué)習(xí)進(jìn)度和水平相匹配的挑戰(zhàn)與激勵(lì)，以達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

互動(dòng)教學(xué)模式的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)教育模式，使其變得更加生動(dòng)和高效。在游戲化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生通過參與各種挑戰(zhàn)和競賽來培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新思維。例如，“分?jǐn)?shù)探險(xiǎn)島”中的拼圖游戲有助于學(xué)生理解分?jǐn)?shù)的組成，而射擊游戲則強(qiáng)化了他們的分?jǐn)?shù)加減運(yùn)算技能。此外，人工智能系統(tǒng)會(huì)記錄學(xué)生在游戲中的表現(xiàn)，學(xué)生可據(jù)此開展自我分析，靈活調(diào)整學(xué)習(xí)方法，從而有效提高解題水平。通過這種方式，學(xué)生在充滿樂趣的互動(dòng)游戲中，不僅能夠掌握知識，還能體驗(yàn)成功帶來的快樂，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

（三）智能輔導(dǎo)，提質(zhì)增效

人工智能技術(shù)中的智能輔導(dǎo)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的語音識別與信息處理技術(shù)，為數(shù)學(xué)教學(xué)構(gòu)建了全新的輔助模式。教師依托該系統(tǒng)，能夠及時(shí)捕捉學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中遇到的困惑，為他們提供針對性的解題指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生面對復(fù)雜數(shù)學(xué)問題時(shí)，智能輔導(dǎo)系統(tǒng)能夠迅速剖析問題的本質(zhì)，將解題過程拆解為邏輯清晰、層次分明的步驟，并詳細(xì)闡釋每一步驟的思維邏輯。同時(shí)，該系統(tǒng)具備自動(dòng)批改作業(yè)和智能評分功能，能夠精準(zhǔn)定位學(xué)生的知識漏洞，幫助他們及時(shí)查漏補(bǔ)缺，強(qiáng)化對數(shù)學(xué)概念與運(yùn)算規(guī)則的理解與運(yùn)用，從而提高學(xué)習(xí)效率。

數(shù)字人技術(shù)作為人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)注入了全新的活力。這種具有人類特征的虛擬教學(xué)主體，擁有強(qiáng)大的語言交互能力，能夠與學(xué)生進(jìn)行深入且自然的溝通交流。在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂實(shí)踐中，教師可以充分發(fā)揮數(shù)字人技術(shù)的優(yōu)勢，圍繞具體數(shù)學(xué)知識點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)三年級下冊“面積”的教學(xué)為例。教師引入數(shù)字人“小博士”，針對“計(jì)算石子路面積”這一具有代表性的數(shù)學(xué)問題，展開系統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)。

“小博士”首先引導(dǎo)學(xué)生梳理題目中的關(guān)鍵信息，明確長方形花壇原始尺寸與石子路寬度之間的數(shù)量關(guān)系，幫助學(xué)生構(gòu)建清晰的問題認(rèn)知框架。在解題環(huán)節(jié)，“小博士”通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评硗茖?dǎo)出計(jì)算石子路面積的正確方法，即先計(jì)算包含石子路的大長方形面積，再減去花壇本身的面積。講解結(jié)束后，“小博士”系統(tǒng)總結(jié)了解題要點(diǎn)，著重強(qiáng)調(diào)在處理類似問題時(shí)容易出現(xiàn)的思維誤區(qū)，并鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度思考問題，嘗試多樣化的解題策略[2]。

在與數(shù)字人的互動(dòng)過程中，學(xué)生不僅掌握了具體的數(shù)學(xué)解題技巧，還在問題分析、邏輯推理和數(shù)學(xué)建模等方面得到了有效鍛煉。這種智能輔導(dǎo)教學(xué)模式充分激發(fā)了學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的熱情，調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的全面提升和學(xué)生數(shù)學(xué)綜合能力的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐與路徑引領(lǐng)。

（四）完善教學(xué)反饋機(jī)制

人工智能技術(shù)能夠?qū)W(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并創(chuàng)建個(gè)性化的學(xué)習(xí)軌跡，確保評價(jià)的精確性和針對性，從而幫助教師有效完善教學(xué)反饋機(jī)制。例如，教師首先了解學(xué)生的個(gè)性化需求，然后利用“開十二”智慧教育平臺設(shè)計(jì)作業(yè)，平臺會(huì)自動(dòng)批改學(xué)生提交的作業(yè)，分析易錯(cuò)點(diǎn)，并及時(shí)向?qū)W生推送針對性的習(xí)題。這種實(shí)時(shí)反饋能夠使學(xué)生及時(shí)認(rèn)識和糾正錯(cuò)誤[3]。

以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)四年級上冊“三位數(shù)乘兩位數(shù)”的教學(xué)為例。教師可以通過“開十二”智慧教育平臺設(shè)計(jì)階梯式作業(yè)任務(wù)。其中，基礎(chǔ)題要求學(xué)生完成簡單的乘法運(yùn)算，鞏固計(jì)算法則；進(jìn)階題則以生活場景應(yīng)用的形式呈現(xiàn)，如“超市采購蘋果，每箱125元，采購36箱共需多少錢”，鍛煉學(xué)生運(yùn)用乘法解決實(shí)際問題的能力。當(dāng)學(xué)生提交作業(yè)后，平臺的智能批改系統(tǒng)能快速識別計(jì)算錯(cuò)誤、數(shù)位對齊失誤等問題，不僅給出正確答案，還詳細(xì)標(biāo)注錯(cuò)誤原因。系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)全班學(xué)生的錯(cuò)題分布，發(fā)現(xiàn) 40% 的學(xué)生在“因數(shù)中間有0的乘法”環(huán)節(jié)存在計(jì)算失誤，隨即為這些學(xué)生推送5道同類型強(qiáng)化練習(xí)題，并提供分步計(jì)算的動(dòng)畫演示輔助理解。

結(jié)語

綜上所述，人工智能技術(shù)能夠深刻影響并優(yōu)化小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)。通過將人工智能技術(shù)融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，教師不僅能夠提升教學(xué)質(zhì)量與效率，還能激發(fā)學(xué)生興趣，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育，為未來數(shù)學(xué)教育創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1］代秀玲.人工智能時(shí)代小學(xué)數(shù)學(xué)智慧教育模式研究[J].江西教育，2024（11）：64-65.

[2］李衡.小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中人工智能技術(shù)應(yīng)用探究［J].基礎(chǔ)教育論壇，2024（10）：63-65.

[3」盛海迪，唐斌.人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)變革的實(shí)踐探索[J].教育實(shí)踐與研究，2023（25）：31-34.