以人工智能促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提質(zhì)增效的路徑分析

一、引言

隨著社會(huì)整體科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，人工智能技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)極為常見(jiàn)。小學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、抽象能力與問(wèn)題解決能力等核心素養(yǎng)的重要使命。因此，教師要結(jié)合當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)課程特點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo)，探究人工智能手段與數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)的融合策略，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力，提升整體教學(xué)質(zhì)量。

二、傳統(tǒng)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的不足

（一）忽略了學(xué)生主體地位

小學(xué)數(shù)學(xué)具有較強(qiáng)的邏輯性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思考并對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探究，是提高其核心素養(yǎng)水平的主要方式之一I。然而，部分教師受應(yīng)試教育理念影響較深，往往直接將知識(shí)灌輸給學(xué)生，并要求其死記硬背。這讓學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)較為被動(dòng)，許多學(xué)生逐漸對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生抗拒心理，且很少將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中，自主解決相關(guān)問(wèn)題。

（二）師生間的互動(dòng)效率較低

在小學(xué)階段的數(shù)學(xué)課程教學(xué)工作中，由于不同學(xué)生的學(xué)習(xí)效率間存在較大差異，因此，加強(qiáng)與學(xué)生間的互動(dòng)，是幫助教師準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)到所有學(xué)生學(xué)習(xí)問(wèn)題的主要途徑[2。然而，部分教師因教育理念存在偏差，為了維護(hù)課堂秩序，常在教學(xué)中采取嚴(yán)厲的教學(xué)管理手段，在分析學(xué)生學(xué)習(xí)問(wèn)題時(shí)，主要依賴課堂提問(wèn)與作業(yè)情況。許多教師忽視了與學(xué)生的積極互動(dòng)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)問(wèn)題的了解不準(zhǔn)確，導(dǎo)致學(xué)生問(wèn)題積累越來(lái)越多。

（三）教師的教育理念過(guò)于極端

在現(xiàn)階段小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)工作中，盡管人工智能技術(shù)的運(yùn)用能夠模擬人腦智能活動(dòng)，有效解決傳統(tǒng)教學(xué)模式中面臨的諸多問(wèn)題，但由于該技術(shù)尚處于發(fā)展階段，未發(fā)展成熟；同時(shí)，考慮到小學(xué)階段學(xué)生的思維模式與成人存在顯著差異，許多人工智能手段尚無(wú)法完全替代教師的角色和職責(zé)[3。但對(duì)現(xiàn)階段的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)模式進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，部分教師在教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用各種人工智能手段時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)較為極端的教育理念。

首先，部分教師由于習(xí)慣了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)模式，在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)用人工智能手段時(shí)，往往全盤照搬他人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，忽略了學(xué)生間學(xué)習(xí)素養(yǎng)的差異。

其次，部分年輕教師因長(zhǎng)期接觸信息設(shè)備，在教學(xué)活動(dòng)中過(guò)度依賴人工智能手段，忽視了作為思維引導(dǎo)者的角色。這導(dǎo)致學(xué)生同樣過(guò)度依賴人工智能手段，進(jìn)而影響其后續(xù)學(xué)習(xí)思維的發(fā)展。

三、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中人工智能手段的應(yīng)用價(jià)值

（一）實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與方法的有效拓展

在小學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作中，雖然絕大部分教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的實(shí)際生活存在著緊密聯(lián)系，但由于各自的生活經(jīng)驗(yàn)間存在著一定差異，因此，在探究相同的數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)思路也各不相同[4。如果僅依靠教師的講解，極容易因教學(xué)時(shí)間有限而無(wú)法充分滿足所有學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。在應(yīng)用了人工智能教學(xué)手段后，教師能夠通過(guò)與學(xué)生的互動(dòng)，精準(zhǔn)識(shí)別每位學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和問(wèn)題，并借助互聯(lián)網(wǎng)的檢索功能自動(dòng)調(diào)整相關(guān)知識(shí)的呈現(xiàn)方式。這樣就可以幫助學(xué)生在與信息設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)的過(guò)程中，從針對(duì)性的角度對(duì)相關(guān)知識(shí)的本質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確理解。

（二）提高教學(xué)互動(dòng)與反饋的及時(shí)性

小學(xué)生整體的學(xué)習(xí)思維較為跳脫，因此，及時(shí)解決其遇到的問(wèn)題始終是確保其思維發(fā)展水平不斷提高的主要方式之一[5。然而，在傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)中，學(xué)生課后問(wèn)題教師通常只在課上解答，且課上講解范圍也有一定的限制。在應(yīng)用人工智能后，Ai系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果及其以往的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，精準(zhǔn)定位問(wèn)題，及時(shí)提供啟發(fā)性自主學(xué)習(xí)資源，并對(duì)學(xué)生的問(wèn)題的給予及時(shí)答復(fù)，從而幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)效率。

（三）實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生教學(xué)主體地位的充分尊重

在新課程標(biāo)準(zhǔn)的指引下，充分尊重學(xué)生身心素養(yǎng)的發(fā)展特點(diǎn)已經(jīng)成為日常教學(xué)活動(dòng)最重要的開(kāi)展原則之一[]。但在以往的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)工作中，受傳統(tǒng)師生交流模式的影響，部分學(xué)生通常會(huì)在與教師進(jìn)行溝通時(shí)，不自覺(jué)地隱藏自身真實(shí)的想法，這在一定程度上導(dǎo)致教師難以準(zhǔn)確把握學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。然而，在應(yīng)用了人工智能技術(shù)后，學(xué)生不僅能夠自主選擇相關(guān)知識(shí)的呈現(xiàn)形式，還可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)能力靈活調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度。這樣就可以通過(guò)對(duì)學(xué)生教學(xué)主體地位的充分尊重，實(shí)現(xiàn)班級(jí)內(nèi)所有學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

四、以人工智能促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提質(zhì)增效的科學(xué)途徑

（一）運(yùn)用人工智能手段制定分層的數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo)

在小學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作中，由于課程本身具有較強(qiáng)的抽象性特點(diǎn)，且學(xué)生的學(xué)習(xí)能力已經(jīng)產(chǎn)生了較為明顯的差異，因此，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求落實(shí)分層教學(xué)策略，是確保其知識(shí)探究效率不斷提高的重要前提]。然而，傳統(tǒng)教學(xué)工作依據(jù)學(xué)生的日常課堂表現(xiàn)和考試成績(jī)來(lái)落實(shí)分層標(biāo)準(zhǔn)，這種做法往往容易導(dǎo)致分層效果不夠精準(zhǔn)。教師可以運(yùn)用人工智能手段對(duì)學(xué)生以往學(xué)習(xí)活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行全面分析，在明確具體的分層情況后，再根據(jù)整體的教學(xué)任務(wù)制定分層教學(xué)目標(biāo)。這樣才能幫助所有學(xué)生明確自身學(xué)習(xí)素養(yǎng)的發(fā)展方向，并依據(jù)自身學(xué)習(xí)能力與教學(xué)目標(biāo)的差異，增強(qiáng)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)信心。

例如，在進(jìn)行長(zhǎng)方體與正方體的知識(shí)教學(xué)時(shí)，學(xué)生通常需要對(duì)長(zhǎng)方體特征、表面積計(jì)算公式與體積計(jì)算公式等較為抽象的內(nèi)容進(jìn)行全面掌握。針對(duì)這一情況，在教學(xué)活動(dòng)開(kāi)始前，教師可將多邊形面積、觀察物體等活動(dòng)中學(xué)生的表現(xiàn)輸入AI系統(tǒng)，將其抽象思維和空間思維的發(fā)展水平轉(zhuǎn)化為直觀數(shù)據(jù)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況可以將其分為基礎(chǔ)層、一般層、拔高層三個(gè)層次：基礎(chǔ)層學(xué)生通過(guò)結(jié)合生活中的常見(jiàn)物體來(lái)理解長(zhǎng)方體的表面積與體積計(jì)算公式；一般層學(xué)生則需要自主推導(dǎo)這些公式，并將知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題；而拔高層學(xué)生，除了準(zhǔn)確掌握這些計(jì)算公式外，還需進(jìn)一步推導(dǎo)其他立體圖形的表面積與體積計(jì)算公式。這樣通過(guò)對(duì)學(xué)生的科學(xué)分層以及對(duì)教學(xué)目標(biāo)的針對(duì)性設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)所有學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的實(shí)質(zhì)性發(fā)展。

（二）借助人工智能手段創(chuàng)設(shè)直觀教學(xué)情境

在小學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作中，鑒于教學(xué)內(nèi)容的抽象性，以及學(xué)生在此階段對(duì)知識(shí)的探究依賴形象思維，直觀教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)成為引導(dǎo)學(xué)生深人探索知識(shí)本質(zhì)的關(guān)鍵途徑。針對(duì)這一情況，考慮到傳統(tǒng)教學(xué)工作中的教學(xué)情境通常是由教師進(jìn)行口述，學(xué)生極容易因聯(lián)想能力不足而難以準(zhǔn)確理解知識(shí)本質(zhì)。引人人工智能技術(shù)后，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造動(dòng)態(tài)的教學(xué)環(huán)境，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)興趣和需求，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，從而提高教學(xué)效果。這樣一方面可以通過(guò)學(xué)生與情境的互動(dòng)，加強(qiáng)其對(duì)相關(guān)知識(shí)形成過(guò)程的準(zhǔn)確掌握；另一方面，也可確保其在情境中真實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的影響下，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐途徑。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)平移、旋轉(zhuǎn)等圖形運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象相關(guān)知識(shí)進(jìn)行探究時(shí)，為了加強(qiáng)其對(duì)圖形運(yùn)動(dòng)過(guò)程的直觀理解，教師可結(jié)合學(xué)生喜愛(ài)的動(dòng)漫作品創(chuàng)設(shè)直觀的教學(xué)情境。同時(shí)，要求學(xué)生通過(guò)對(duì)信息設(shè)備的操作，將情境中代表動(dòng)漫角色的圖案從某一位置移動(dòng)至教師指定的位置。在這個(gè)過(guò)程中，由于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣存在差異，教師不僅可以調(diào)整整體的情境背景與角色形象，還可根據(jù)動(dòng)畫(huà)主題設(shè)定不同的探究任務(wù)，并在學(xué)生完成圖形操作后，通過(guò)圖片與視頻相結(jié)合的方式，直觀呈現(xiàn)圖形的運(yùn)動(dòng)軌跡。通過(guò)互動(dòng)，學(xué)生能更清楚地認(rèn)識(shí)圖形運(yùn)動(dòng)模式的特點(diǎn)與規(guī)律，并聯(lián)系生活實(shí)際，形成初步的知識(shí)實(shí)踐意識(shí)。

（三）通過(guò)人工智能技術(shù)布置驅(qū)動(dòng)性的實(shí)踐任務(wù)

在小學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)工作中，由于各種數(shù)學(xué)知識(shí)與學(xué)生的實(shí)際生活間存在著較為緊密的聯(lián)系，因此，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用始終是確保其知識(shí)探究深度不斷提高的主要途徑。鑒于統(tǒng)一教學(xué)任務(wù)難以滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，教師可借助人工智能技術(shù)，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性與實(shí)踐性強(qiáng)的任務(wù)，并根據(jù)任務(wù)完成情況和學(xué)生表現(xiàn)，推送針對(duì)性后續(xù)任務(wù)。這樣，學(xué)生在探究任務(wù)的過(guò)程中，能將自身已有的生活經(jīng)驗(yàn)逐漸轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)對(duì)不同模塊任務(wù)難度與任務(wù)重點(diǎn)的控制，實(shí)現(xiàn)知識(shí)實(shí)踐能力的實(shí)質(zhì)性提高。

例如，在探究位置與方向（二）時(shí)，鑒于學(xué)生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)位置表達(dá)技巧，因此，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師可展示城市模型，讓學(xué)生操作角色自由移動(dòng)，利用指南針等工具明確方向，并繪制城市平面地圖。在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生所繪地圖中存在的不足繼續(xù)推送針對(duì)性較強(qiáng)的實(shí)踐任務(wù)，如要求學(xué)生制定從某一位置前往另一位置的最佳路徑。在這個(gè)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不同，教師可以靈活調(diào)整出發(fā)點(diǎn)與終點(diǎn)的位置。如此，再引導(dǎo)學(xué)生圍繞彼此繪制的地圖以及制定的出行方案進(jìn)行討論，就可確保其在實(shí)踐中準(zhǔn)確理解方向、距離、位置等因素，并應(yīng)用本課所學(xué)知識(shí)，靈活解決實(shí)際生活中相關(guān)的問(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，教師應(yīng)把握數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo)，將人工智能技術(shù)融人數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，為學(xué)生提供針對(duì)性更強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)其邏輯思維的發(fā)展，提升數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果。

作者單位：尤滿良甘肅省平?jīng)鍪徐o寧縣雙峴中心小學(xué)

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