人工智能與小學數學教學的深度融合的策略研究

張云香

一、 引言

按照新課改的要求，小學數學教學需要隨著科學技術與時代的發展進行創新和優化，從而滿足社會發展過程中對學生多元化成長的需求，而這對教師而言，是機遇，也是挑戰。想要將人工智能合理且成功地應用在小學數學教學中，不應局限在課堂教學中，而是將其應用在課前預習、課后鞏固復習等多個方面，并且利用電腦、手機等多種智能設備為學生學習提供方便，以便全面提高學生自主學習能力以及數學能力。

二、 課前預習中應用人工智能

預習是學習過程中一個非常重要的環節，做好預習能夠使學生在課堂教學中更為快速理解知識點、接受新知識，并且小學階段學生普遍比較活躍，難以專心致志的學習知識，面對乏味的自主預習，很多時候會出現不耐煩的情況。因此，需要教師針對學生的這一特點合理應用人工智能設計教學方案，抓住學生感興趣的內容，將其思維鎖定在知識點的教學上，幫助有效預習知識，提高預習質量，為增強教學效果做好前期準備工作。

例如：在“角的初步認識”的教學中，為保證教學活動的有效性，教師需要提前利用人工智能設計好教學方案，要求學生利用課余時間預習。教師可以利用圖片的方式對學生呈現正方形、圓形、三角形等，并用彩色標注出角，這會讓學生通過人工智能對角的知識有一個初步概念。同時，人工智能的主要運用優勢在于，它能夠最大限度地尊重學生的個性，并以此為依據為學生提供智能化的教育服務，為不同的學生定制不同的教學模式。而一旦發現學生運用這種方式的學習效果不夠明顯，人工智能會進行分析、推理，以此不斷矯正服務模式，直到定制出與學生個性特征及學習能力最相符的學習輔助方案。在角的初步認識學習環節，人工智能系統會根據學生之前掌握的幾何圖形的認知能力，為學生制定更加個性化的預習方案，能滿足不同層次學生的學習需求。包括讓學生尋找主題圖上的“角”、尋找校園中的“角”，尋找家庭中的“角”等，以此提高學生對角的認知領悟能力，為后續學習更多幾何圖形做好鋪墊。

三、 自主學習中應用人工智能

人工智能涉及計算機技術和網絡通信技術，以此為基礎在小學數學教學中應用人工智能技術，能夠激發學生對知識的強烈渴望，并且能夠全面調動學生的積極性，從而更好地完成教學任務和目標，幫助學生有效學習數學知識。在這個階段的學習中，學生的個體化學習是一個非常重要的層面，即學生自主進行學習的重要前提條件。在傳統的教學中，教師如果針對班級中的每一位學生個體化學習進行指導，那么工作量將會非常大，且效果難以得到保證，導致教學活動的實施受到嚴重限制。但是，利用人工智能落實這項教學活動，則能夠輔助教師進行差異性教學，實現學生的個體化學習，進而提高小學數學教學成效，促使學生順利完成學習任務、實現學習目標。在人工智能技術和設備的輔助下，學生自主完成教師布置的習題，智能設備根據學生的答題情況將其劃分到合適的組別中，提供相應的練習題，這樣學生可以選擇適合自己能力的習題進行學習，不僅能夠獲得成就感，還能夠逐漸提高學習質量。

例如：在學習“公頃和平方千米”知識點的過程中，學生在完成課后練習內容后，可以在人工智能技術的輔助下，了解自己的學習情況，然后，可以根據系統給出的問題進行自主學習，這會確保不同層面學生都可以獲得進步。比如，考查成績相對較差的學生，人工智能系統會出示一些基礎問題，以幫助學生鞏固基礎知識。對中等生，人工智能系統會出示一些簡單的計算問題，比如，已知正方形邊長為1000米，其面積應是多少？而對考查成績較好的學生，人工智能系統會出示一些難度較大的問題，比如，有一塊瓜地，寬180米，長230米，求這塊瓜地的面積是多少公頃？通過這種與學生實際學習能力相符合的習題推薦，能夠使學生獲得針對性的提升。

四、 課堂教學中應用人工智能

傳統形式的小學數學教學主要有教師講解知識、板書以及課后鞏固等幾個環節，學生早已經習慣在這樣的模式下學習，常常會出現困頓、厭倦等情緒和表現，影響數學學習質量。教師都了解學生對知識的學習源自自身的興趣，只有激發學生的興趣，才能使學生注意力集中在教學中，才能掌握知識，進而幫助學生學會知識。對課堂教學進行創新，利用人工智能落實教學活動，使用智能設備展示知識，將學生的注意力和興趣集中在教材知識和課堂上。

例如：在“認識時間”的教學中，教師的身份發生變化，輔助課堂教學，而不再是“主講人”，將智能化教學軟件作為教學的主要設備，并且將智能設備的聲音設定為兒童的聲音，為學生營造一種聽“同齡人”講課的氛圍，使其在這樣的環境中學習；同時，教師所選擇的設備和軟件還要有問答功能，能夠自主回答學生大多數的問題。如，學生提問：“下午4點12分是什么時間？”此時使用的設備或者是軟件需要準確地回答學生：“按照二十四小時制是16點12分。”這樣學生會認真聽課，并記住時間的不同表達方式。教師在利用人工智能進行數學課堂教學時，需要對教學方法和形式進行創新，將多種教學手段以及元素融入教學活動中，能夠取得非常好的教學效果。作為一線教師，需要在教學中融入自己的方法以及理念，主要調動學生的興趣和注意力，促使學生自主學習，為加深學生對知識的理解和應用奠定基礎。

五、 復習鞏固中應用人工智能

學習數學知識理解很重要，復習鞏固也非常重要，而最為常用的復習鞏固則是做大量的習題，也是比較有效的方法。但是教師沒辦法二十四小時陪著學生做題，難以保證隨時隨地解答學生的問題。利用人工智能進行教學，則可以解決這一問題，尤其是目前有很多的學習輔助型App，能夠在手機等智能終端設備的輔助下幫助學生解答疑惑，完成知識的復習鞏固，能夠實現教學目標。

例如：在學習“除法”知識時，由于這部分知識內容具有一定學習難度，為幫助學生理解，教師可以利用人工智能為學生講解除法概念的產生過程。比如，有4個小朋友，平均分20個蘋果，每個小朋友能分到幾個蘋果？由這一問題引申出除法的概念，并利用人工智能分別在4個小朋友拿著的圓盤中放好5個蘋果，這種動態畫面會讓學生有效領悟除法概念。然后，再通過人工智能對學生發布除法練習題，以此鞏固學生的除法計算能力。

六、 課后輔導中應用人工智能

人工智能技術中一個非常重要的功能就是數據處理，可以利用這一特點在小學數學教學的課后輔導中應用人工智能技術，從而提高課后輔導質量以及效率，提高學生的數學能力與素養。教師在傳統模式下批改學生的家庭作業以及試卷，需要消耗大量的精力以及時間，而利用人工智能技術則能夠快速完成作業以及試卷的批改，統計分數以及學生錯題，并且能夠在課后輔導教學知識，科學的自動化管理，既可以提高教學水平和學習質量，又能夠提高學生的自主性。同時，教師可以利用人工智能技術對作業批改的效果和效率進行優化，且按照學生作業完成情況給予恰當的建議，能夠幫助學生認識到自身的不足，進而提高其自主學習能力。如使用“作業幫”“小猿口算”等人工智能進行課后輔導，學生將作業上傳，進而實現作業的自動批改，指出錯誤，學生可以自主學習，教師可以看到學生的作業完成情況。也可以利用“作業幫”發布作業，學生直接在軟件上完成作業，提交后自動完成審核，并且對學生的作業情況進行統計，教師可以通過后臺直接查看數據，進而有針對性地對學生進行輔導。由此可見，人工智能與數學教學的深度融合，可以將該技術應用在課后輔導中，能夠簡化課后輔導，并顯著提高輔導質量，實現小學數學教學成效的顯著優化。

例如：在學習“兩位數乘兩位數”知識內容的環節，由于這部分知識點的計算對小學生而言較為煩瑣，學生出錯的概率也較大，若想有效提高學生的計算能力，則需要長期練習、積累，才會形成量變到質變的突破，通常這類練習又會耗費大量的時間，所以，在課后通過“小猿口算”對學生的計算結果進行評判，將錯誤內容進行反復、重復性練習，這樣能讓學生了解到自身的知識盲區，進而進行針對性較強的訓練，能夠節省時間、提高效率。

七、 教學評價中應用人工智能

評價環節是教學活動中不可缺少的環節，是對學生學習效果的評價，也是對教學活動合理性、有效性做出的評價。科學的評價不僅能夠使學生認識到自己的不足，了解自己的優點，有利于學生改善學習方法，從而提高學生的自主學習能力，并且方便學校和教師了解學生、家長的意見，通過采納合適意見的方式改善教學活動，進而提高教學水平。利用人工智能進行教學評價，需要對該技術進行全面地探究與分析，使其與教學活動有效融合。而將人工智能應用在小學數學教學評價活動中，能夠提升該技術應用的實效性，有利于教育事業的良性發展，全面提高教學成效。同時，學生以及家長對教學活動做出的評價能夠為教學工作的優化和創新提供有效意見和思路，這樣才能使得教學活動不斷得到改善，使得數學教學更加符合學生的學習需求和成長需求，并且科學、高效地完成數學教學工作，實現教學活動各個環節的系統化創新和優化。

八、 口算教學中的人工智能

小學階段的學生正是打基礎的關鍵時刻，而口算學習又是數學學習中的重要內容，通過學習口算，能為學生在后續環節學習數學知識夯實基礎，也可以有效提高學生的數學邏輯思維能力，培養學生的數字感知能力，讓學生產生較強的數學知識學習意愿。但傳統層面的口算練習存在練習時間長、練習數量多等特點，這給教師造成了較大的工作負擔，而課堂教學時間又十分有限，進而導致學生學習壓力大，而教師批改作業的壓力也大，不利于學生口算能力的提高。所以，教師應結合人工智能模式對學生開展教學引導，可以利用人工智能批改口算作業的方式輔助學生練習口算，讓學生能夠了解到自身口算存在的問題。同時，人工智能還具有口算糾錯本，將計算錯誤的內容進行整理，學生可以單獨計算這部分錯題，以此增強口算學習的針對性。

例如：在學習“100以內加減法”知識內容的過程中，教師應鼓勵學生自主應用人工智能的方式批改口算作業，學生在做完一張口算測評內容后，就可以利用人工智能進行批改，這會有效提高學生的學習效率，也能滿足不同能力學生的口算學習需求。學生在利用人工智能批改過口算試卷后，還可以利用人工智能觀看正確的數字計算演示，它大多利用動畫的模式對學生開展教學，通過卡通人物形象，以形象、生動的方式為學生講述正確的計算方式，包括破十法、湊十法等口算練習方法，這有利于學生接受，也能夠更好地幫助學生突破口算學習瓶頸，降低口算問題學習難度，也更有助于學生掌握口算學習方法，確保學生可以通過口算方法進行計算，以此提高學生的口算計算效率和質量。

九、 線上線下教學中應用人工智能

數學是一門邏輯性和抽象性均較強的學科，教師單純依靠語言引導，較難讓學生深入、具體的體會到學習內容，這會降低小學生數學知識的學習效率。而人工智能這種教學模式，能夠將抽象化的問題變得生動形象，這會降低數學知識學習的難度，確保學生可以更加高效的理解數學問題。而且，人工智能可以通過真實的案例，確保學生能夠在問題中尋求答案，使得學生的學習質量能夠獲得提高。人工智能與教育教學相結合，能夠通過處理自然語言、識別語音、分析理解語音、識別圖像、情感計算等方式引導學生學習知識。尤其在小學數學課堂教學環節，應用人工智能可以讓學生從更加具象化的層面認知數學知識，尤其能夠通過人工智能對學生開展線上線下綜合教學，以此突破學生數學知識學習的時空壁壘，增加學生的學習時間，擴展學生的學習空間，讓學生能夠有更多的同人工智能進行交流的機會。比如，可以利用智能學習云平臺、局域網、互聯網開展線上線下交流活動，這種豐富多彩的人工智能教學模式，增加了師生的交流頻次，使學生能夠更好地解決不同的數學問題。

例如，在學習“數字編碼”知識內容的過程中，為降低數學知識的理解難度，教師可以結合生活實例引導學生開展學習，讓學生懂得本知識點并非單純教材中的理論內容，它與生活息息相關，這會激發學生的學習興趣。同時，教師應利用人工智能學習平臺、PPT軟件等模式，引導學生以猜測、比較、觀察的方式對數字編碼的建檔方法進行探索，讓學生掌握用數進行編碼的能力，進而達到提高學生數學概括能力與抽象認知能力的目的。此外，教師也應鼓勵學生結合生活實際展開聯想，嘗試利用數字對簡單的生活問題進行解決。在課堂環節，教師可以讓人工智能機器人充當“教師”，讓機器人以語音的方式向學生講述數字編碼的理論知識，比如，數字編碼就是按照一定的規律將數字進行排列組合。同時，教師還應引導學生通過遙控、手寫等方式探索如何排列數字。而在課后環節，教師同樣可以利用人工智能對學生進行后續教學引導，在人工智能與小學數學教學相結合的基礎上，通過多學科協作的信息數據平臺，創造出趣味性更強的學習模式，真正實現小學數學線上線下同步的人工智能教學模式。

十、 結語

人工智能與小學數學教學的深度融合，需要教師對人工智能技術進行全面分析，采取多元化的措施進行教學，對教學工作的各個環節實施優化，提高工作成果與效率，并且為信息技術在教育工作中的發展提供新的方法和途徑，為我國發展建設培養和輸送更多的人才。目前，可將人工智能應用在預習自主學習、課堂教學、復習鞏固、課后輔導以及教學評價等環節中，以便全面優化教學活動，提高教學水平以及學生自主學習的質量。