人工智能賦能小學數學教學變革的實踐探索

盛海迪　唐斌

摘? ?要：人工智能技術的高速發展推動了小學教育教學活動的改革和創新，將人工智能技術與小學數學課堂高效融合是小學數學教育變革發展的必然趨勢。在賦能思維和價值的引導下，從人工智能賦能小學數學課堂屬性、系統架構及基本原理進行分析，進而闡釋在人工智能賦能下的小學數學課堂教學變革的機理。進一步闡述人工智能賦能小學數學課堂應當遵循的三項基本原則，通過三項基本原則詮釋小學數學教育的價值觀、目標觀及本質觀。在人工智能時代背景下，通過借助人工智能設備或技術來構建小學數學課堂教學場景、激發學生思維、開展分層教育等實踐路徑，實現小學數學課堂教學效率和質量的全面提升。

關鍵詞：小學數學；人工智能；教學變革；實踐路徑

中圖分類號：G623.5? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1009-010X（2023）25-0031-04

近些年來，人工智能技術快速發展正在不斷改變人們的日常生活，這其中包括衣、食、住、行、教育等多個方面。早在2018年4月份，教育部便發布《教育信息化2.0》相關行動計劃和行動指南。國家明確指出人工智能教育信息化應該是以“發掘學生潛質，激發學生學習興趣，指導學生學習等”作為相應的發展目標。

數學課程作為小學的一門基礎課程，其具有較強的綜合性、邏輯性以及抽象性。所涉及的知識內容廣泛，知識體系較為復雜。在人工智能時代，對于教師而言既是挑戰也是機遇，如何將人工智能技術融合到小學數學課堂當中，從而滿足社會對學生的多元化發展是一個較大的挑戰。

一、人工智能賦能小學數學課堂教學變革的機理

人工智能技術的蓬勃發展正在推動新一輪的科技和產業技術的革命，不斷地改變著人們的日常生活，推動人類向人機協同、數字孿生、跨界融合的智能時代發展。針對人工智能賦能小學數學課堂教學變革的機理研究，可以幫助我們更好地掌握小學數學課堂教學狀態，提高小學數學教學的質量和效率。

（一）人工智能賦能小學數學課堂變革的系統架構

機理，顧名思義指的就是某個特定的系統當中的不同的要素之間的結構、關系和相互作用的原理和規則。就小學數學課堂而言，構成課堂變革的系統架構的要素和機構則是對機理的表征。根據教學論中的觀點，可以將小學數學課堂看成是由教學目標、內容、方法、評價、環境的教學因素及學生與教師人為因素構成的動態綜合體。在這個動態綜合體當中有著明確的任務分配，學生是整個教學過程中的主體，而教師負責主導整個教學過程。這兩個要素是小學數學課堂教學使命完成的出發點和落腳點，是決定課堂教學效率和質量的核心要素。此外，小學數學課堂的教學的內容和教學活動需要根據實際的教學目標進行智能化的量身定制。針對不同的教學目標，所設計出的教學內容也應該具有較強的對應性，根據不同的個體選擇全面、合適的教學方法。

（二）人工智能賦能小學數學課堂變革的基本原理

人工智能賦能小學數學課堂首先需要完成對賦能環境的建設。與傳統的小學數學課堂教學環境相比，人工智能賦能的課堂環境建設主要是借助相關的數學知識圖譜、智能模式識別等人工智能相關技術對原有的課堂教學環境進行變革，實現課堂的動態交互、虛實交互、數學情境設置、個性化知識拓展等目標。借助人工智能對教學環境的賦能可以使師生獲得沉浸智能交互的體驗。針對課堂教學設計的賦能是小學數學課堂第二個核心變革要素，通過人工智能技術對教學設計進行賦能，可以實現教學設計定制化目標、自適應內容等，在原有的教學設計基礎上更加智能化。在賦能教學環境和教學設計的基礎上，需要將教學內容付諸于實踐，此時需要對教學實踐進行賦能。相比于傳統的教學活動，通過人工智能賦能后的智能化實施模式更容易實現人機協同的功能。

二、人工智能賦能小學數學課堂教學變革的基本原則

在“雙減”政策背景下，人工智能賦能小學數學課堂教學的變革需要遵循以下三大原則，在這三大原則的基礎上能更好地確保教學變革的有效性和正確性。

（一）堅持以學生為本，拒絕“本末倒置”的教育價值觀

在人工智能技術日益發展的大環境之下，技術與教育之間的融合深度勢必會不斷加深。所謂的人工智能教育必須堅持學生的主體地位，平衡學生、教師與技術三者之間的關系，而不是拘泥于有多少新的智能技術應用于課堂教學當中。學生、教師及日新月異的技術之間的關系從本質上來講應當滿足以學生個人的發展為核心的教育價值觀，小學數學課堂教育只不過是一種手段，而技術則是這種手段實施的一種支撐條件。換句話講，當人工智能技術進入小學數學課堂時應當“消融”在課堂教學當中，成為人工智能賦能小學數學課堂教學的一部分，也叫技術教育化。人工智能賦能小學數學課堂可以解決知識碎片化的問題，能夠讓技術更好地服務于教育教學。因此，人工智能賦能小學課堂應當以學生個體的發展為目的，拒絕因技術追求效率而忽視人的教育價值觀。

（二）堅持以核心素養為主，拒絕“填鴨式”的教育目標觀

在人工智能技術不斷發生創新的同時，小學數學教學也不斷發生改革創新。就當下而言，我國的小學數學教育已經進入了一個新的時代，不再以重復性繁瑣的教學模式為主，而是轉變成一種智慧型、系統性的教學模式。教師需要對海量的信息資源進行篩選、整合，設計出對學生核心素養的培養有利的教學方案。傳統的課堂教學大多是教師“居高臨下”，導致學生喪失了課堂自主權，在新的教育形態下應該鼓勵學生能夠相互合作自發式的學習。通過教師在教學過程中的不斷的引導，充分挖掘學生個體自身的能力和個性特征，同時將學生教育成具有批判性思維的人才。小學數學課堂應當是學生全面展示個人素養的舞臺，作為教師不應該僅僅局限于學生知識的傳授或者解題能力培養，而是應該包括在人工智能時代下對學生的教育價值觀和核心素養的培養。堅持以核心素養作為學生教育目標觀的培養，有助于學生成為愛國、有責任感、創新思維、全面發展的優秀人才。

（三）堅持以生命為主，拒絕“取代式”的教育本質觀

在中小學的教育當中，首當其沖的應該是生命教育，生命是整個教育的基礎和核心。在智能化學習的環境當中，尤其要加強學生熱愛生活，珍愛生命的教育。在日常的課堂教學當中，教師除了引導學生學習數學知識以外，更為重要的是能夠培養學生獲得知識，增長見識，拓寬自身生命長寬高的能力。科學技術的創新必定是要和學生、教師主體同步的，在智能化教學的背景下，人工智能機器、技術只是輔助學習的一種支撐條件和手段。小學數學課堂教學不僅要打破傳統的學生只是知識消費者的思想，而且需要培養、激勵學生成為知識的創造者。在教育和人工智能不斷深度融合的未來，各種智能技術將會成為教學過程中的不可或缺的內容，但絕不是教育的主體。

三、人工智能賦能小學數學課堂的實踐路徑研究

根據新課改的要求，在小學數學課堂當中引入人工智能技術對突破現有小學數學課堂教學障礙有著重要的意義，是實現小學數學課堂智能化教學的有效途徑。

（一）基于人工智能沉浸式媒體，構建直觀教學場景

教育要根據不同年齡段的學生自身的特點，順應學生的認知發展規律，而不是一味的強行灌輸式的迫使學生被動接受學習。學生只有通過自己體會、感悟，自己構建出學習的知識，才能真正實現智能化教育的目的。相比于初高中學生而言，小學生處于思維形象比較發達的年齡階段，在小學數學課堂教學中教師可以通過人工智能沉浸式媒體，來構建直觀的教學場景，使學生能夠利用自身的形象思維更好地認識問題、學習知識。例如，在講授小學數學課程當中“認識正方體”的內容時，教師可以借助人工智能AR輔助教學手段，利用AR將立方體展現在學生面前，加深學生對正方體的認知。為了進一步加深學生對正方體的認知，讓學生獲得直觀的感受，點擊演示按鈕，通過AR技術向學生展示正方體的展開過程及各個表面特征。教師還可以進一步讓學生進行演示，通過學生自身與AR進行交互，來促使學生身臨其境，能夠更好掌握正方體的相關特性。

（二）基于人機協同操作，激發學生創新思維

人工智能與小學數學課堂的深度融合通常會以人機協同操作的方式建立人與機器、智能化設備溝通的橋梁，同時需要變革教學設計來匹配人機協同操作。要想達到這個目的，需要在人工智能背景下能夠對教學目標、教學內容及教學方法等再次進行優化。在人工智能時代的教育環境下，小學教師可以借助人工智能設備、技術等構建人機協同操作的教學模式，將所要教授的數學知識通過動態畫面展示給學生，將課堂交還給學生，由學生動手實踐說出問題的答案。例如，在小學數學課程當中講解加法相關的數學知識的時候，可以借助電子交互白板。教師可以在白板上顯示出物品的種類和對應的價格，讓學生根據自己的喜好選擇不同的物品，并且計算出所選的物品的最終的價格。通過白板作為支撐條件，極大地提高了學生課堂參與性與活躍性，同時能夠讓學生解決生活中的實際問題，激發學生創新思維能力。

（三）基于大數據智能化分析，開展學生分層教育

在傳統的教學過程中，不同教師的教學理念、教學方法及對知識的掌握程度均不同，這也是造成學生學習能力、學習方法以及知識掌握存在較大差異的影響因素之一。教師可以根據教學過程中人工智能大數據信息反饋系統來實時的對每個學生的學習情況進行掌握和分析，通過大數據分析的結果，結合不同學生的需求，制定更加符合教學實際的教學對策，從而實現最終的靈活多變式的教學。例如，在教授小學數學應用題的過程中，假設工人師傅需要修一段1km長的公路，現在花了5天時間已經完成了道路修繕的五分之一，請問修完整個公路需要多少時間？學生可以借助平板等智能化設備，將自己所獲取的有用的條件信息整理出來寫在平板上。教師可以通過學生平板上寫的內容通過后臺大數據分析，發現哪些學生讀題能力較弱，信息理解不強，對學生進行一個較為簡單的分層。

人工智能賦能小學數學課堂教學是全面培養創新人才的重要舉措。小學數學課堂教學是培養小學數學核心素養的主要戰場之一，也是學校立德樹人的重要渠道之一。通過人工智能技術推動小學數學課堂教學變革具有重要的意義。人工智能時代背景下，將人工智能與小學數學課堂教學相融合，有助于全面推進現代化教育。在實際的人工智能與小學數學課堂教學相融合的過程中，教師還需要根據實際的教學需要進行因材施教，采取適當的措施，將人工智能引入課堂，從而加速推動小學數學課堂教學變革。

參考文獻：

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【責任編輯 王? ?悅】