教育数字化背景下小学数学智慧课堂的构建与实施

摘要：教育数字化背景下的小学数学智慧课堂旨在将知识直观化、趣味化、生活化，以激发学生兴趣；营造生活情境，创设生活关联，让学生感受数学知识的应用价值；通过相关资源及技术手段，扩大教学范围和容量，以促进学生全面发展；通过资源及技术手段优化各个教学环节及各种教学活动，以实现教学效益最大化；促进学生自主探究，利用数字教学资源及技术手段，引导学生自主学习、探究未知。

关键词：小学数学教学；数字资源；智慧课堂

随着科技的不断发展，数字资源在小学数学教学中的应用越来越广泛。特别是互联网与校园网的接轨，为小学数学教学提供了丰富的资源和先进的技术手段，很大程度上提高了课堂教学的效益。小学数学数字资源指的是利用数字化技术开发、制作、存储、传输和展示的数学教育教学资源，包括素材型、课件型、学习支持工具与平台等多种表现形式。当前，如何有效地利用数字资源提高课堂教学效率、打造智慧课堂，成为课程改革关注的焦点之一。下面，笔者将从以下三个方面论述教育数字化背景下的小学数学智慧课堂构建与实施。

一、运用AI技术，辅助分析学情

小学数学教学的起点是学情分析。学情分析最直接、最重要的作用就是能在教学过程中做到有的放矢，做到真正意义上的因材施教，同时，能使教师更好地把握和操作教学流程。AI技术可以扩大学情分析的范围、丰富学情分析的形式、提升学情分析的效率。通过AI技术支持下的学情分析，能准确全面地发现问题，使教学活动更高效、更有序。通过AI技术和大数据分析方法收集学生的学习数据、知识点掌握情况、学习行为等，并进行存储、分析和挖掘，能够全方位了解学生的学习状态和需求。

例如，在教学北师大版小学数学教材四年级上册“乘法分配律”时，教师可以在AI技术支持下进行学情分析，如采用在线问卷工具设计调查问卷，通过QQ、微信、钉钉等工具组织学生填写问卷，快速收集和分析学生信息，有效了解学生的学情，从而改进或重组教学设计。教学前，笔者先根据教学目标和教学重难点设计3个相关问题，并通过微信群发布问卷。

第1题：你听说过乘法分配律吗？

第2题：如果听说过，请你说说或者表示出乘法分配律的含义。

第3题：求4个25与4个75的和。

通过问卷星统计答题笔者发现，第1题中有48%的学生听说过乘法分配律；第2题中“说说或者表示出乘法分配律的含义”时，有的学生用画图，有的学生用文字，但大多数学生表述不完整、不清晰；第3题中有10%的学生用连加，有75%的学生用25×4+75×4，只有15%的学生用（25+75）×4，这些学生用的是凑整法，也不懂得用乘法分配律简算。这说明：学生已掌握乘法的意义，但对乘法分配律的结构无认知，也缺乏简算的意识，对算理的描述不够清晰。整理收集到的数据，显示学生对乘法分配律虽有一定的感知，但总体对其结构并不清楚，算理也并不清晰。为此，教师应根据数据，有针对性地改变教学策略，利用类比、迁移、抽象、建模、符号化思想，促进学生建构乘法分配律模型，把学生原有的零散感知上升为理性认识，更加突出重点，突破难点，开展精准教学。

二、运用多媒体技术，发展语言能力

《义务教育数学课程标准（2022年版）》（以下通称“新课标”）指出，要促进信息技术与数学课程融合，合理利用现代信息技术，提供丰富的学习资源，设计生动的教学活动，促进数学教学方式方法的变革。在实际问题的解决中，教师应创设合理的信息化学习环境，提升学生的探究热情，开阔学生的视野，激发学生的想象力，提高学生的信息素养。基于新课标要求，教师不仅应把信息技术融入教学中，还应聚焦学习方式的变革。在以往的教学中，教师一般用80％的时间讲“是什么”，用20％的时间讲“为什么、怎么样”。新课程背景下，教师则要借助信息技术营造一种有助于学生主体个性发挥的教育空间，只用20％的时间讲“是什么”，而用80％的时间讲“为什么、怎么样”，提高学生分析能力，培养创新人才。

小学阶段是学生语言能力发展的关键时期。特别是在低年级数学教学中，教师可以利用多媒体“人物”对话，让学生模仿、学习，进而培养学生的数学语言表达能力。

例如，在教学北师大版小学数学教材一年级上册“淘气的校园”一课时，教学重点是搜集和记录数学信息，根据发现的数学信息提出数学问题，教学难点是如何分工合作记录数学信息。怎样突出重点，突破难点呢？考虑到一年级学生以直观思维为主的特点，笔者借助“聪聪”“跳跳”的卡通形象贯穿课堂始末，用课件逐一演示“聪聪”“跳跳”找数学信息的方法，“聪聪”寓意肯动脑筋，能想出好办法解决问题；“跳跳”寓意不动脑筋，解决问题不讲究方法。经过生动有趣的视频播放，一方面激发了学生的学习热情；另一方面，也唤醒了学生的学习和生活经验，让学生自然而然地意识到他们不能再像“跳跳”那样乱找信息，而要像“聪聪”那样按一定的顺序收集信息。接着，教师再用课件演示：“跳跳”无序地找了很多数学信息，可是记不住，怎么办？让学生记录，再探究出一些常用的记录方法。然后，教师提出该如何分工合作记录数学信息这个难点。由于学生缺乏分工与合作的经验，所以教师播放“聪聪”“跳跳”合作记录的视频，学生通过讨论交流发现合作记录的方法，再两人一组合作记录，积累数学活动经验。最后，教师播放“聪聪”“跳跳”根据收集到的数学信息提出数学问题的视频，学生根据记录单回答问题，体会记录单的用处。教师引导学生根据记录单提出数学问题，在课件中随机演示学生提出的问题，并让学生找生活中的数学问题。

这样恰当地运用多媒体现代教学手段，注重对学生已有的经验进行提升，发现生活中与课堂有关联的事情，使学生既提出并解决了许多“淘气的校园”中的问题，又发现了现实生活中教室里的新问题，有效地调动了学生学习数学的兴趣，做到了学习数学知识和训练数学语言并重，提高了课堂效率，发展了学生的语言能力。

三、运用虚拟实验，突破重难点

虚拟实验是一种利用多媒体、仿真和虚拟现实（VR）等技术，在计算机上创建的实验环境，这个环境可以辅助、部分替代甚至全部替代传统实验的各操作环节。通过这种技术，学生可以在虚拟环境中进行各种实验项目，就像在真实环境中一样。这种虚拟实验室也是一种利用计算机技术和互联网资源创建的模拟实验环境，它为学生提供了一个安全、便捷、经济的实验操作平台。在小学数学教学中，虚拟实验室可以发挥以下作用。

一是直观展示数学概念。例如，在教学“圆的概念”时，虚拟实验室可以展示一个动态滚动的过程，让学生直观地理解“圆，一中同长”的意义（如图1）。

二是动态演示数学过程。例如，在教学“几何图形的旋转、平移和缩放”时，教师可以借助虚拟实验室动态演示这些变换的过程，帮助学生更好地理解几何变换。平移和旋转现象在学生的生活中并不陌生，其学习内容是从静态形状发展到动态运动，属于从观察物体到感知物体的起始阶段。为此，笔者先用视频展示生活中的平移现象——火车运行、电梯升降、升国旗的画面，生活中的旋转现象——台扇、钟表、飞机螺旋桨画面；再通过虚拟实验室操作——选择实验项目（平移是什么？旋转是什么？）开始实验（让学生动手操作，根据实验指导控制运动的样态，多元感知平移与旋转的特点）；最后，提交实验结果（平移是沿着直线运动的现象，旋转是围绕一个中心点转动的现象）。这样，学生在实验操作过程中自己得出结论，能够促进对知识的理解，建立空间观念，形成初步的几何直观。

三是交互式学习。学生可以通过虚拟实验室中的拖拽、旋转等操作，与数学对象进行交互。例如，在教学北师大版小学数学教材三年级上册“长方形、正方形的周长”时，学生学会了长方形的周长计算后，笔者建议学生思考：还有其他图形在计算周长时也只需要评估两条边的长度吗？进而将一些特殊的四边形周长统一归入“（a+b）×2”的行列中。学生在虚拟实验室中，对长方形进行拖拽、旋转等实验操作（如图2）。

思考：“（a+b）×2”还适用于哪些图形的周长计算？

笔者后续让学生研究：有没有这样的四边形，只需要评估一条边就能计算周长（如图3）？于是，学生自然联想到正方形、菱形，进而再次联想到等边三角形、五角星等，它们也只需要测一条边就能计算周长。最后，学生得出周长的算法：任意一个正多边形都只要评估一条边的长度，然后乘边数即可。

四是模拟实验操作。在统计学的教学中，虚拟实验室可以模拟数据收集和分析的过程。教师可以让学生通过模拟实验来理解数据的收集、整理和分析。例如，北师大版小学数学教材三年级下册“小小鞋店（整理和分析数据）”一课的教学目标是：结合班级模拟开鞋店所调查的数据，尝试进行数据的整理和表示过程，探索借助画图方式整理数据和表示数据的方法；在经历调查、整理、表示和分析数据后，体会调查数据的初衷以及统计的必要性。在教学中，笔者引导学生以小组合作的形式，先解决进货问题，明确调查对象——鞋号；接着，通过虚拟实验室，调查收集数据，发现数据（杂乱）；然后，对数据进行整理表示；最后，学生通过数据分析，对进货方式做出决策。在这个过程中，能够培养学生分析、归纳与概括的能力。

五是个性化学习路径。教师可利用虚拟实验室，根据学生的学习进度和能力，提供个性化的学习资源和练习，使学生能够在自己的节奏下学习。例如，教学北师大版小学数学教材三年级上册“年、月、日”一课后，教师可以提供以下三种作业供学生选择。

学生根据自己的情况，选择适合自己的练习，解决生活中的实际问题，增强应用意识，提高应用能力。学生在数学活动中，加深数学与其他学科关联，会选择性地收集、整理资料，构建知识体系。

六是跨学科学习。虚拟实验室可以结合其他学科，使学生理解问题中蕴涵的数量关系，强调对问题实际意义和数学意义的理解。例如，在学习关于“‘水结冰’的百分数应用”时，教师可以引导学生通过观察生活中“瓶子不装满”的科学现象，重点解决与“增加百分之几”或“减少百分之几”有关的实际问题。学生要会用数学的眼光，识别存在于日常生活、自然现象与其他学科中的关系，并把它们提炼出来，运用所学的知识对其进行分析；然后，综合应用所学的知识和技能加以解决。通过虚拟实验室进行“瓶子不装满”的实验，能使学生在了解水的“三态”变化（主要是水结冰）中解决与“增加百分之几”或“减少百分之几”有关的实际问题，实现数学与科学的自然融合。

七是解决实际问题。通过虚拟实验室，学生可以解决一些实际的数学问题。例如，在假期期间，家住福州市的淘气打算和爸爸、妈妈、弟弟一家四口去泉州市旅游，在选择动车还是自驾的方式进入泉州市时，淘气出现了计算困难，请你帮淘气计算一下哪种方式更省钱（如图4）。

总之，虚拟实验室不仅能够提高学生的学习效率，还能够增加学习的趣味性，帮助学生深入理解数学本质，并在学习探究过程中形成良好的观察能力、比较能力和课堂交流能力，同时发展学生的空间观念，进而培养数学核心素养。

参考文献：

［1］崔宏宇.小学数学实验教学的基本理念与实施路径［J］.小学教学研究，2024（8）.

［2］秦波.运用数字资源优化小学数学课堂教学的对策研究［J］.吉林教育，2021（33）.

（责任编辑：杨强）