讓人工智能走進小學數學課堂

王安民

在教育信息化的發展過程中，人工智能等新型技術手段在教學中逐漸得到了很好的應用，成了教師提升教學效率和質量的一個重要助力。在小學數學教學中應用人工智能，可以有效彌補傳統教學存在的不足，促進對學生數學學習能力培養目標的落實。

在小學數學教學中應用人工智能手段對突破現有的教學障礙存在著十分重要的意義。教師要從學生的實際需求出發，尋求人工智能和傳統課堂教學之間的融合途徑，用人工智能技術來促進小學數學課堂教學的優化。

一、構建直觀情景，加深學生印象

教育要順應學生的認知發展規律，而不是強硬地灌輸給學生知識，只有讓學生自然而然地構建出知識，才可以真正地實現啟發學生智慧的教育目標，促進學生的身心健康成長。因此，針對小學生形象思維發達的年齡特點，在小學數學教學過程中，教師可以使用人工智能來構建直觀性的教學環境，使學生可以運用自己更加熟悉的形象思維來認識問題，實現眼睛、大腦、耳朵等多個器官的充分利用，提高教學的質量。

例如，在教學“兩、三位數乘以一位數”這一節內容時，筆者使用了人工智能的教學手段，用人工智能機器人具備的投影功能和彩色變化功能來加深學生的印象。首先，筆者使用投影儀向學生展示了一張圖片，圖片被分成了兩半，左邊圖是五行五列分布著的藍色笑臉，右邊是五行六列分布著的紅色笑臉，然后筆者向學生提出問題：“這張圖片上一共有多少個笑臉呢？”在聽到了問題后，學生很快開始嘗試用自己的熟悉的方式去解決。在學生得到了初步的結論后，筆者開始操作人工智能，讓投影儀上的笑臉動起來，用動態的方式向學生各種可用的算法，強化學生的數感，使學生的個性思維得到激發，在直觀圖像的幫助下找到適合自己的學習方式，并且加深學生對算法的理解。又如，在教學“100以內的加法和減法”這一節內容時，筆者運用人工智能打造了真實的超市購物情景。在人工智能的幫助下，筆者和學生在課堂上展開了一次購物之旅，學生被分成了幾個小組，然后合作進行討論，要求學生利用100元購買5個本子、5支筆和2個鉛筆盒，學生可以直接用話語來和人工智能進行對話，機器人會直接向學生展示需要的物品和對應的價格，學生要在合作討論中進行分析，找到最適合的物品購買方案。這可以在直觀情景的幫助下點燃學生的“購物”熱情，讓學生在真實情景下去應用學到的數學知識，提升學生對計算的積極性。

情景構建在小學數學教學中有效應用是十分必要也是十分重要的，從受教育主體的主體特征來看，小學學生本身的認知能力、學習能力、知識儲備和社會閱歷都相對比較欠缺，而從數學教學本身的學科特點來看，數學教學對小學學生而言抽象性概念性和邏輯性相對較強，這就導致了學生在數學學習的過程中往往會面臨著較多的困境和問題，想要讓教學工作的實踐開展的過程中效率和質量得到保證，情景的有效構建則顯得十分必要。通過情景的構建可以讓學生從具象思維慢慢地向抽象思維轉變，實現有效的思維過渡，而這種思維過渡則可以為學生未來的數學學習提供基礎和保障。此外，在問題分析的過程中通過情景的構建，學生對問題的分析解構會有更多的借鑒和參考，而這些借鑒和參考將會為學生的問題解決提供較大的幫助，當學生能通過自己的能力對問題進行有效的分析并且消化掌握數學概念和數學知識后，學生在數學學習的過程中興趣更高、自信更多。

二、點燃智慧火花，激發創新思維

數學知識在現實生活中有著十分廣泛的應用，是促進學生創造性思維發展的有力工具，但是在過去的小學數學教學過程中，受到了教師教學方法、學校教育氛圍等的影響，學生對數學學習興趣不強，極大地限制了學生創造性思維的發展。因此，在素質教育的環境下，小學數學教師可以應用人工智能的手段，構建充滿生活氣息的教育環境，向學生動態化地展示教學內容，從而使學生的視野變得開闊起來，主動了解和分析現實生活中的各種數學知識，有助于學生創新思維的激活。

比如，在教學“圓”這一節內容時，為了使學生可以從圓面積的計算當中受到啟發，筆者使用了人工智能的手段，讓學生的積極性可以得到充分的釋放。首先，筆者使用人工智能向學生展示出了一個紅色的圓，然后筆者操作人工智能，讓上面的“小人”去操控圓規將這個圓切割成了一個個的小“三角形”，學生看著這個場景，不知道“小人”究竟在做什么，但是之后學生卻發現“小人”竟然將這些“三角形”重新拼接成了“長方形”，這個發現讓學生感到十分的驚奇，原來圓形也可以使用拼接的方法去進行探索。其次，筆者就一起和學生針對“小人”的操作過程，對圓的面積進行探索，讓學生從“圓的面積總是等于長方形的面積”這個結論出發，利用“長方形的邊長等于圓的半徑，長方形的長等于圓的周長的一半”這些條件來計算出長方形的面積，從而得到了圓的面積計算公式。最后，通過將探索的過程用人工智能技術清楚地展示出來，可以增強學生大腦的想象力，讓學生熟練地掌握數學知識的發生和結論，使學生能舉一反三，逐漸發展出良好的創造性思維;又如，在教學“兩位數加兩位數口算”這一節內容時，筆者使用人工智能和學生展開了一次套圈的游戲，人工智能會為學生展示各種小動物，學生可以操作項圈去套住這些動物，每種動物都代表著一定的積分，在這個游戲中，筆者會向學生提出一些問題，讓學生想一想自己套中的兩種動物得分是多少，如果要求總分是55，可以怎么套，從而讓學生掌握搭配的數學思想方法，并且鍛煉學生的計算能力，有助于學生創新意識的生成。

思維培養是現階段教育工作在實踐落實過程中的重點內容。現階段，教育強調教育工作在實踐落實的過程中不僅需要立足于學生的當前問題而且需要著眼于學生的未來發展。而思維培養這是其中十分重要也十分關鍵的一環，教師需要立足于教學內容和學生的學齡特點，通過教學方法的調整及信息技術的有效應用讓學生的思維得到相應的發展和成長，進而為學生的終身學習奠定好基礎和保障。

三、促進深度學習，開發大腦潛力

小學生由于學習習慣還未養成、邏輯思維發展不夠充分等原因，存在著對數學知識理解不夠透徹的情況，如何促進學生對數學重難點知識的掌握，使學生能進行深度的學習，一直都是小學數學教師面臨著的難題。在教育信息化發展的過程中，人工智能的使用給我們提供了一條有探索價值的方向，在小學數學教學過程中，教師可以使用人工智能來開發學生的大腦潛力，幫助學生突破教學重難點，從而使學生達到深度學習的狀態。

比如，在蘇教版五年級下冊的“解決問題的策略”教學過程中，由于小學生的空間想象能力還不夠豐富，導致學生在計算火車行程問題時總是會感到困難。筆者發現，雖然有的學生可以通過題型分類的方式來快速找到解決這一類問題的方法，但是當讓學生自己去說明計算的道理時，學生卻難以講明白，說明學生對這一類問題的理解還不夠透徹。因此，在教學過程中，筆者使用了人工智能的手段，向學生真實演繹從北京到天津的一輛火車，讓學生直觀地看到當火車在過橋或者過隧道時，是怎樣行駛的，從而使學生對問題中的數據有清楚的認知，讓學生可以捉住解決這一類問題的關鍵點，在愉悅的課堂氛圍學習活動中獲得學習成功;又如，在引導學生掌握植樹問題這一題型的過程中，筆者使用了人工智能手段，學生可以向電腦機器人傳遞信息，結合植樹問題中的要求，設計各種可能發生的情況，機器人可以快速地做出反應，將學生設計的植樹方案預設出來。除此之外，可以讓學生用自己的實際體驗去判斷可能發生的各種情況，加深學生的印象，讓學生可以從現實出發去理解植樹問題的解決思路，提升學生的思維品質。因此，通過人工智能的使用，可以改變傳統教學中枯燥單一的授課狀況，讓課堂變得活躍生動起來，使學生可以一目了然，從而開動學生的腦筋，促進學生的深度學習，讓學生掌握系統解決某一類問題的方法。

四、智能反饋信息，開展分層化教育

在過去的小學數學教學過程中，受到教學資源、課堂時間、學生溝通意識、教師教學觀念等各種因素的影響，導致分層教育在小學數學教學中的落實一直都沒有得到很好的進展，部分學生的學習效果不理想。每個學生都有著獨一無二的潛質，為學生的潛力發展提供舒適的環境也是教師的重要職責之一。而人工智能進入小學數學課堂則為實現這一目標提供了很大的可能。在實際的教學中，教師可以利用人工智能的信息反饋系統來實時了解學生的學習情況，分析學生還需要的指導，從而制定出更加符合學生課堂實際需求的教學對策，幫助教師實現隨機應變。

比如，在教學分數知識的過程中，筆者先在課堂上給學生展示了這樣的一道問題，工人正在整修一段鐵路，總的道路長是960米，現在已經整修了4個小時，完成了這段道路的六分之一，那么完全修完這段路一共需要多長的時間？針對這道問題，筆者讓學生在看完了題目后將自己獲得的信息整理到平板電腦提供的表格上，筆者很容易發現哪些學生存在著閱讀題目不完整、信息整理不強的問題，從而對學生進行簡單的分層。對于題目理解程度較高的學生，筆者注重從解題方法多元化的角度來進行引導提問，對于基礎知識掌握不夠扎實的學生，筆者則從信息整理的角度來實現基礎性的提問，從而激發不同學生的學習潛能，讓課堂更加高效和圓滿。人工智能促使著大數據的觀念融入了小學數學課堂，教師要借助于人工智能去高效率地分析學情，了解學生面臨著的實際困難，在人工智能的幫助下做到對癥下藥。此外，教師還可以通過人工智能手段來實現課堂評價的分層，用充滿樂趣和啟發性的方式來對學生進行不同程度的評價，讓每一個學生都能感受到教師的關注，進而讓教育更具有時效性，有針對性地挖掘出學生的學習潛能。

學生因為其個人所接受的家庭教育成長經歷及個人的興趣偏好存在著較大的區分，導致了不同的學生在接受同樣教育時往往會呈現出不同的特點，這也就是教育中常見的教學分層問題，而教育在實踐落實的過程中想要讓效益和影響進一步提高，就需要關注和認可教育分層的問題，針對實際問題展開分層化教學，讓教育的針對性更高，落實因材施教，有效地避免出現學習能力相對較強的學生吃不飽而學習能力相對較弱的學生吃不好的情況。

五、科學開展測評，打造理性化課堂

在雙減政策的背景下，教師要更加重視學生在課堂上的學習效率，給學生提供更加開放的課堂學習機會，并且加強對學生反思意識的培養，讓學生學會自主學習，實現真正的教育。要想實現這一目標，教師就必須要更好地利用課堂上的每一分鐘，實現“教、學、評價”一致的教學。學生數學思維品質的發展離不開適當的測評活動，在過去的小學數學教學中，教師一般是用課后的問卷或者練習題來對學生進行紙質調查，這種方式的效率不高，難以很好地幫助教師了解學生的實時狀態，而在人工智能的幫助下，教師可以利用大數據的手段，根據對不同學生的認知了解，組織學生展開課堂在線測評，用更加理性的方式來對學生進行評價，高效率地診斷出學生的問題，同時幫助學生更好地實現自我反思。

比如，在教學“因數和倍數”的過程中，筆者在講解完了知識后展開了在線測評活動，給學生的電腦客戶端上提供不同的問題，讓學生通過闖關的形式來進行測試，從而提升學生的興趣，并且滿足不同層次學生的實際需求。同時，在學生利用線上方式回答了問題后，筆者也利用大數據手段很快地了解到學生解決問題所使用的時間和正確率，減少了人工消耗，讓教師有更多的時間去關注學生的實際情況。在這次的測評中，借助人工智能的信息處理手段，筆者很快地就了解到哪些學生可以按照課堂上學到找因數的手段來快速地解決問題，哪些學生還存在著解題方法應用不合理的問題，從而幫助筆者調整指導方案，給學生提供更有針對性的查漏補缺計劃。除此之外，人工智能還有很多的功能可以用在課堂測評上，教師還可以使用搶答、彈幕等方式來提高學生參與課堂測評的積極性，促使學生形成良好的數學課堂參與態度，讓課堂更有效率，提升學生的學習質量。

綜上所述，利用人工智能來促進小學數學課堂教學活動的順利實施是教師需要探索的一個重要方向，不僅可以提升教師的教學效率和學生的學習效率，而且有助于學生養成良好的信息素養，促進學生學習力的發展。因此，在小學數學教學過程中，教師要思考人工智能教育化的發展方向，結合數學學科教學的實際需求，采取恰當的行動，將人工智能合理地應用到教學活動中來，促進小學數學教學質量的提高。