人工智能在小学数学课堂中的高效应用策略

□山东省乐陵市安居小学 王洪波

人工智能的发展改变了人们生活方式，如穿衣、住宿、教育、工作等。教育的变化也很明显，人工智能逐渐在小学数学教学中得到普及。国家在2018 年颁布信息化教育的相关政策和行动指南。小学数学作为低学段基础性学科，学生数学能力较弱，数学学科对小学生而言较难。而人工智能在小学数学教学中的运用机遇大于挑战，能够为教师教学带来重大便利，基于学生特长构建课堂，落实因材施教教育理念，满足新课标教育改革要求。基于此，本文围绕人工智能在小学数学课堂中的高效应用策略展开研究。

一、人工智能在小学数学课堂中高效应用意义

人工智能在小学数学课堂教学中的应用早在2004 年就被提出，并对人工智能在义务教育阶段的应用进行界定。具体而言，小学数学教学中应用的人工智能，指教学算法、数据分析、AR 技术等方面，通过人工智能，更加准确、高效地改变传统课堂中的不足，开展现代化、智能性的教学，减轻教师的工作负担，使教师将精力置于教学设计、人工智能应用中，推动学生全面发展，提高数学教学质量。基于教学改革视角，人工智能可以打破小学数学教学的既定模式，应用到教学活动的各个环节中，为教育教学活动提供技术支持，有效提高教学质量、激发学生兴趣、推动学生个性发展。

（一）智慧教学引起课堂地位改变

借助人工智能开展的小学数学教学，是信息时代背景下技术支持的新型教学模式，与传统教学、多媒体教学相比，更具技术、教育方面的优势和价值，能够大幅度提高教学质量。

人工智能与小学数学的深层次融合体现为智慧教学，可以有效改变传统教学模式，通过分析学生的实际情况，推动其进行深度学习，实现师生课堂地位的转变，即突出学生的课堂主体地位，教师回归主导地位，避免出现课堂地位“本末倒置”的现象，使学生在课堂中发挥主观能动性，通过主动思考和人工智能精准协助进行数学学习，在培养学生良好数学思维能力的同时，提高数学教学质量和效果。

不仅如此，人工智能的运用，能够为教师实时提供丰富教学素材，根据课堂上学生的实时学习状况提供针对性教学指导。学生也可以根据在学习过程中遇到的问题、困难搜集相关资料，提供技术、设备方面的支撑，推动学生个性发展、数学能力发展，真正构建高质量数学课堂，推动学生数学思维、能力的快速发展。

（二）推进教学改革，推送合适资源，激发学生兴趣

人工智能在小学数学教学中的运用，通过引进大数据分析，为小学数学教育改革带来了新的转机。在小学数学教学中，大数据可以针对学生的课堂反馈进行全面、深度分析，开展全面、系统的评价，进行持续追踪。基于对学生实际情况的全面了解，在海量资源中选择合适的内容进行推送，便于学生搜集到适用于自身的学习素材，提高学习效率和便捷性，帮助学生体会到数学学习的乐趣，以此调动学习的积极性。

不仅如此，大数据可以根据学生情况进行全面分析，以排查的方式寻找学生不足之处，并给予一定提示和相关素材，帮助学生针对性完善自我，充分突出学生课堂主体地位，满足学生多元学习欲望和积极性，协同教师开展自主性的课堂。

（三）实现教学求同存异，推动个性发展

教育改革强调“因材施教”理念落实，根据学生的差异设计数学教学活动，满足不同学生在课堂中的学习需求，实现自我发展、自我提升，凸显学生个性，实现核心素养的全面发展。

人工智能在小学数学教学活动中的运用，适应性学习系统能够为学生的个性化学习提供技术支持。适应性学习系统依托人工智能对学生的学习成果进行分析，在教学基础上探究适应学生学习目标、学习内容，通过学生实际情况构建个性化学习建模，通过整体教学结合个性教学的方式解决教师难以兼顾全部学生开展个性化课堂教学的问题，真正落实“因材施教”理念和要求，推动学生个性发展，发现学生特长的同时进行针对性培养，为社会输送一专多能型人才。

二、人工智能在小学数学课堂中高效应用策略

人工智能下的小学数学教学活动的开展，是将学生、教师、人工智能作为主体，构建现代化、智慧化的数学课堂，充分运用互联网、大数据、多媒体等技术，通过人工智能预习、层级课堂建设、任务模块运用、智能媒体运用，开展针对性、智能化的教学，帮助教师获取学生准确信息和学习反馈，减少教师备课、信息搜集等方面的压力，专注于人工智能数学教学设计，推动学生在课堂学习中实现综合、全面发展。

（一）人工智能预习，激发兴趣

人工智能是计算机科学持续发展、创新的产物，将人工智能运用到小学数学教学中，能够发挥其技术先进、数据收集分析、海量资源实时调取等优势，为课堂教学开展提供技术、信息和素材等方面的支撑，将教、学有效连接起来。课堂教学活动可以分为课前、课中和课后三个整体性环节，人工智能在小学数学教学中的运用包含各个环节，因此，教师要灵活运用人工智能进行预习，使学生快速、高效地实现数学基础知识的学习，并借助人工智能记录困惑、问题，将其反馈给教师，为教师设计后续教学方案提供准确数据，确定体现出课堂教学重难点，提高教学针对性。

以青岛版小学数学四年级上册“大数知多少——万以上数的认识”教学为例。课程围绕大数的组成、十进制计数法、大数的读法和写法、大数表示面积方法、近似数等内容展开，具有丰富性、基础性和复杂性。大数的组成、读法、写法等内容较为基础，在运用人工智能组织预习活动时，教师可以侧重于基础知识的呈现并逐渐增加难度，引导学生循序渐进地把握课程教学内容，形成整体性认知。

基于人工智能技术的便捷性，教师可以将基础知识的呈现通过微课的形式下发至学生端，由学生自主选择时间进行预习。不仅如此，还可以基于微课内容设计对应的预习任务，帮助学生梳理教学内容，形成初步理解。学生任务的提交可以理解为预习反馈，不仅教师能够收到学生完成预习的提示和成果，人工智能也可依据学生反馈来分析其预习程度，为教师提供相关建议。而且，人工智能能够储存学生的基本学习信息，如数学综合能力偏重、兴趣、学习态度等方面，如有的学生微课趣味性浓厚、有的学生知识浓缩程度高等，教师可以一键下发适合学生的微课预习资料，满足不同学生的学习需求，提高学生的学习兴趣和积极性。

（二）层级课堂设计，设计动态性课堂

小学时期是打好学习基础、挖掘优势并加以培养的重要时期，挖掘学生数学方面的优势，能够明确学生思维、能力偏重并给予针对性指导，通过一专带动多能，在培养特长的同时反作用其他能力、学科，为后续深层次学习、持续性发展铺垫坚实的基础。但学生之间具有个体差异，仅依赖于教师的观察会难以精准把握学生优势，因此，教师可以借助人工智能对学生进行整体性测评。人工智能对学生的综合分析具有针对性、精准性，教师可以借助人工智能将学生分成不同层级，针对不同特长给予不同指导，推动学生不断成长和发展，构建动态化教学。

以人教版小学数学四年级上册“小小志愿者——混合运算”教学为例。课程以计算为主，对学生数学思维能力具有较高要求，但学生的数学思维、对数学知识的思考等具有不同偏重。教师可以通过人工智能技术进行随堂小测，小测内容相同、难度相同，全面测评学生的学习情况。通过测试和人工智能分析可知，有的学生对图形较为敏感，有的学生计算能力较强，有的学生思维灵活，能够解决较难的应用问题。基于此，教师可以构建分层学习，将优势相似的学生分为一组，由人工智能为学生提供针对性的数学内容和知识。如，针对对图形较为敏感的学生，侧重于数形结合；计算能力较强的学生，侧重于算理运用规律方面的探索；解决应用性问题能力较强的学生，侧重于奥数方向的探索，通过某一方向的探索和学习掌握数学知识，并深入探究数学知识。这个过程中，教师发挥了引导和调整的作用。

（三）智能媒体运用，创设数学情境

小学数学教学不仅重视教学过程的设计，还要重视课堂氛围的营造和环境的构建，借助环境、氛围对学生学习、发展的影响，取得事半功倍的教学效果。借助人工智能，充分掌握学生学习需求和优势，并给予针对性帮助，使其深层次体会到数学学习的乐趣。

数学教学可以分为课前、课中和课后三部分，课前主要运用人工智能组织学生进行高效预习，发挥人工智能在预习环节中的运用价值。课中对人工智能的运用，包括但不限于教学，可以详细划分为导入、教学、学习和总结巩固等几部分。各个部分具有不同的职能和作用，帮助学生在此结构中获取数学知识。其中，导入是学生接触数学知识的起点，对其兴趣的激发具有重要作用。因此，人工智能可以运用到导入环节，激发学生学习兴趣和积极性。为提高学生的学习兴趣，教师可以借助人工智能中的沉浸式媒体技术，创设具有智慧性、现代性、趣味性的教学情境，带给学生新奇、趣味的体验和感受，以此推动学生主动参与数学学习，提升数学综合能力，实现全面发展。

以青岛版小学数学四年级下册“趣味拼搭——观察物体”教学为例。课程要求学生判断不同视角下的立体图形，虽然这对成人而言较为简单，但学生初次接触物体观察，是构建空间观念、几何直观的基础，但对学生而言具有一定难度。所以，教师要利用人工智能进行课堂导入，在降低教学内容难度的同时，激发学生对教学内容的兴趣，克服学习困难，主动思考、挖掘和探索。实际教学时，教师可以借助AR 技术，向学生展示由小正方体搭建的立体图形，并让学生借助AR 转换视角，身临其境地在各个视角下观察立体图形。还可让学生借助智能系统自主切换AR 中显示的物体，基于物体立体性、AR 新颖性、情境的真实性，激发学生的学习兴趣，解决学习过程中可能遇到的难题。小学时期的学生兴趣丰富、多样，仅依赖于单一的正方体组合图形难以持续吸引学生，因此教师可以借助人工智能教学资源的丰富性优势，让学生自主搜集物体并连接VR 进行观察和体验，为学生深度探究数学知识提供导向。

（四）任务模块驱动，开展人机协调教学

教师借助AR 技术为学生构建沉浸式学习环境，能够推动学生沉心静气地探究、观察数学知识，掌握数学概念、原理，形成独特的理解和感受，为课程深层次学习铺垫坚实基础。但为进一步提升学生数学素养、丰富知识储备，帮助学生构建完善、丰富的数学知识体系，教师可以通过人工智能任务模块推动学生学习进行进程，实现知识体系的搭建。

以青岛版小学数学四年级下册“奇异的克隆牛——小数加减法”教学为例。加减法对小学四年级学生而言并不陌生，通过前面学习已经掌握正整数、进退位、两位数加减一位数、两位数加减两位数、三位数加减两位数等内容，加之各类习题和在生活中的运用，学生对加减法较为熟悉。本课加减法将整数换为小数，基于学生对加减法的理解和掌握力，教师可以利用人工智能布置“爬山”任务，将不同整数加减法依据难度依次向排列，帮助学生在层层递进的过程中将加减法计算原理逐渐过渡到小数，实现螺旋式上升。然后，通过交互白板的方式，提供多个可以切割的正方形，让学生根据自身对小数的认知用图形展示小数，尝试将不同数量的正方形组合或再次分割，初步探索小数加减法的原理。如，学生通过一个加半个为1.5，那么1.5+1.5 就是3，也就是三个正方形，掌握数学知识。针对“5.56+5.2= ，4.335+7.22= ，8.36-1.235= ”等类型的小数加减法，教师可以让学生尝试探索小数加减法蕴含的计算原理，并根据人工智能对学生探索程度的精准反馈进行简单讲解、示范，让学生明确小数点在计算过程中的作用，然后通过人工智能，基于学生的综合能力测评布置针对性任务，保障任务难度符合学生的学习需求，培养学生数学能力的同时，避免出现过难、过易等情况，推动学生在课堂教学活动中实现全面提升。

三、结语

综上所述，人工智能在小学数学教学中的运用，是科技发展、时代变迁的趋势。小学数学教学是培养学生数学思维、理性思维和计算能力等生活必备素养的主要战场，是推动学生全面发展的重要途径。将人工智能融入小学数学课堂教学活动中，能够加快改革进程，构建现代化、智慧化、民主性的课堂，针对实际情况开展个性教学，满足不同能力、素养学生的学习需求，推动学生数学综合能力的发展。