依托人工智能技術(shù)加強教學(xué)效果

〔摘" "要〕" 人工智能技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普遍，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用推動了教學(xué)技術(shù)的變革。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入人工智能技術(shù)，不僅能夠全面優(yōu)化課堂教學(xué)效率，而且可以為教師提供更多創(chuàng)新性的教學(xué)思路。本文主要探討依托人工智能技術(shù)加強教學(xué)效果，從資源整合、設(shè)計個性化學(xué)習(xí)路徑、虛擬助教等幾個方面進行具體分析，并總結(jié)幾個人工智能技術(shù)應(yīng)用過程中需要注意的問題，旨在為提升小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量提供參考。

〔關(guān)鍵詞〕" 人工智能技術(shù)；教學(xué)效果；加強

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）16" " 0142-03

數(shù)學(xué)知識具有顯著的抽象性特點，抽象思維發(fā)展不足的小學(xué)生學(xué)習(xí)起來存在一定困難。而在數(shù)學(xué)教學(xué)中利用人工智能技術(shù)，可以將數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容以更直觀、動態(tài)的方式呈現(xiàn)出來，不僅能夠幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識，還能夠以豐富的形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而強化整體學(xué)習(xí)效果。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師要充分認識到人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，探索其與數(shù)學(xué)教學(xué)深度融合的有效路徑，以構(gòu)建更高效的數(shù)學(xué)課堂。

一、依托人工智能技術(shù)整合教學(xué)資源

（一）人工智能技術(shù)在教學(xué)資源整合中的優(yōu)勢

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教學(xué)資源會直接影響課堂教學(xué)效果。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師需要通過各種渠道搜集教學(xué)素材，包括不同版本的教材、習(xí)題、互聯(lián)網(wǎng)等，不僅效率低，且無法保證資源的適用性。而人工智能技術(shù)可以將零散的教學(xué)資源整合在一起，并進行智能分類，教師無須手動篩選、比對，即可針對教學(xué)內(nèi)容快速生成教學(xué)素材，從而大大提高了備課效率。人工智能技術(shù)還可以對教學(xué)資源進行動態(tài)優(yōu)化，通過分析課堂教學(xué)反饋、學(xué)生作業(yè)提交數(shù)據(jù)等，對教學(xué)素材資源庫進行實時優(yōu)化，以提高教學(xué)資源的適用性、針對性，避免資源固化導(dǎo)致“教”與“學(xué)”互相脫節(jié)的問題。此外，人工智能技術(shù)還可以將抽象的知識轉(zhuǎn)化為具象的演示，小學(xué)數(shù)學(xué)中包含大量抽象的數(shù)學(xué)概念，小學(xué)生的抽象思維發(fā)展不夠成熟，理解起來具有一定難度。而人工智能技術(shù)可以自動生成形式多樣的多媒體資源，通過視覺化、情境化的方式，將抽象的數(shù)學(xué)原理轉(zhuǎn)化為可觀察、可操作的內(nèi)容，大大降低學(xué)生的認知難度，從而提升教學(xué)效果。

（二）人工智能技術(shù)在教學(xué)資源整合中的具體應(yīng)用

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，資源整合的本質(zhì)就是將零散的知識點、教學(xué)素材根據(jù)學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律進行系統(tǒng)化匹配。人工智能技術(shù)能夠為教師提供強大的跨模態(tài)資源整合工具，利用人工智能能夠?qū)⑽谋尽D像、聲音、視頻等各種感知模態(tài)有機地整合在一起，再將教學(xué)資源以更全面、更綜合性、更系統(tǒng)化的方式呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生更深入地理解知識。

比如教師在教學(xué)人教版數(shù)學(xué)三年級上冊《分數(shù)的初步認識》時，可先用人工智能系統(tǒng)，如ChatGPT或者DeepSeek，掃描多個版本教材中的相關(guān)內(nèi)容，自動提取出12種“分數(shù)”內(nèi)容的引入方式，比如分蛋糕、量杯刻度等；再將學(xué)生的個人信息輸入系統(tǒng)，并說明存在除法學(xué)習(xí)困難的學(xué)生人數(shù)比例，系統(tǒng)會根據(jù)教師輸入的信息推薦更合適的課堂導(dǎo)入方式。例如，筆者在輸入學(xué)生的平均年齡、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)信息后，系統(tǒng)就向筆者推薦了“分糖果”的引入方式。并且在引入概念時，還可以利用Sora和希沃大模型制作視頻與互動游戲，設(shè)計出一個包含聽覺、視覺的數(shù)字教學(xué)套件。比如可以播放“分蛋糕”的故事，再用視頻呈現(xiàn)動態(tài)切分蛋糕的過程，讓學(xué)生加強對圖形的認知，幫助學(xué)生通過多感官體驗更好地理解分數(shù)概念。此外，人工智能還可以在錯題的驅(qū)動下實現(xiàn)資源進化，在系統(tǒng)中輸入“錯題分析”的指令，要求系統(tǒng)對往年試卷中“分數(shù)”的相關(guān)錯題進行分析，系統(tǒng)會自動標(biāo)記易錯點，并自動生成對比動畫。比如，學(xué)生在考試時比較1/3、1/4時錯誤率較高，人工智能會通過關(guān)聯(lián)歷史數(shù)據(jù)分析錯誤原因，即學(xué)生主要是受“整數(shù)大小比較”的影響，并推薦導(dǎo)正方案。比如在課堂上播放“一杯水，分的份數(shù)越多，每份數(shù)量就越少”的口訣，通過反復(fù)誦讀強化學(xué)生的記憶與理解。

人工智能技術(shù)能夠幫助教師創(chuàng)造出更加豐富、生動的數(shù)字教育資源，拓展教學(xué)內(nèi)容的范圍，增強教學(xué)材料的吸引力及教學(xué)活動的互動性，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提升學(xué)習(xí)效果，而且可以提升教師的信息素養(yǎng)，為其提供更多樣化的教學(xué)手段。

二、依托人工智能技術(shù)設(shè)計個性化學(xué)習(xí)路徑

（一）人工智能技術(shù)在個性化學(xué)習(xí)路徑設(shè)計中的優(yōu)勢

小學(xué)生的性格特點、成長環(huán)境、認知水平等體現(xiàn)出較大差異，傳統(tǒng)的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)雖然也引入分層教學(xué)的理念，但教師在實際教學(xué)中通常將學(xué)生進行簡單分層，無法真正為每個學(xué)生定制個性化的學(xué)習(xí)路徑。而利用人工智能技術(shù)可以針對每個學(xué)生構(gòu)建學(xué)習(xí)畫像，系統(tǒng)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)習(xí)慣，分析其學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)難點等，再根據(jù)學(xué)生的知識儲備、性格特點為其定制個性化的學(xué)習(xí)策略，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的適配度，并針對學(xué)生做出過程性評價，真正強調(diào)學(xué)生的主體作用。

（二）人工智能技術(shù)在個性化學(xué)習(xí)路徑設(shè)計中的應(yīng)用

教師可以利用人工智能技術(shù)為每個學(xué)生設(shè)計個性化的學(xué)習(xí)路徑。AI算法可以捕捉到傳統(tǒng)課堂上教師無法看到的細節(jié)，比如可以通過學(xué)生回答問題的速度判斷其學(xué)習(xí)節(jié)奏，分析其更擅長圖像理解還是文字推理，從而判斷其思維偏好；還可以通過學(xué)生練習(xí)時的手部動作、語音頻率變化等，分析其情緒波動情況。

教師可根據(jù)AI的分析結(jié)果為學(xué)生定制個性化的學(xué)習(xí)路徑，比如在學(xué)習(xí)“面積公式”時，對抽象思維能力較弱的學(xué)生，可以圍繞“面積公式”的學(xué)習(xí)為其設(shè)計相對簡單的任務(wù)。任務(wù)一：用卷尺測量教室墻面；任務(wù)二：假如你是貼墻磚的師傅，你需要為墻面貼多少墻磚？而對抽象思維能力較強的學(xué)生，則可以為其設(shè)計任務(wù)：幫客戶設(shè)計一個異形花園，并計算墻磚的使用數(shù)量。在進行課后作業(yè)設(shè)計時，也可以利用人工智能設(shè)計不同的作業(yè)內(nèi)容。比如有些學(xué)生經(jīng)常性地忘寫單位，就可以為其布置“找出10個面積單位使用錯誤”的任務(wù)，讓學(xué)生幫忙檢查其他學(xué)生的作業(yè)，專門查找面積單位的使用錯誤；針對空間感較弱的學(xué)生，可以布置搭建樂高玩具的作業(yè)，讓其用樂高玩具拼接出教師指定的圖形，并嘗試計算面積；針對數(shù)學(xué)知識接受能力強、空間感較強的學(xué)生，則可以設(shè)計“計算樹葉面積”的作業(yè)，比如可以用人工智能軟件推薦的方格紙法完成任務(wù)。

根據(jù)學(xué)生多樣性的差異，人工智能針對每個學(xué)生提供一種解決方案，通過收集、分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及學(xué)習(xí)需求定制個性化的學(xué)習(xí)路徑。基于這些評估，教師可將精選的教學(xué)資料上傳到班級云課堂平臺，再通過希沃白板呈現(xiàn)出來。學(xué)生根據(jù)自己的需求和興趣選擇合適的學(xué)習(xí)材料，確保每位學(xué)生都能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏開展學(xué)習(xí)，并提升自我管理能力。此外，教師要特別關(guān)注進度落后、正確率低等數(shù)據(jù)異常的學(xué)生，主動了解其學(xué)習(xí)困難，為其提供個性化的指導(dǎo)與支持。

三、依托人工智能技術(shù)提高課堂互動效果

（一）人工智能技術(shù)在優(yōu)化師生互動中的優(yōu)勢

在課堂教學(xué)中，師生之間、學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)習(xí)環(huán)境的高效互動，可進一步提升課堂教學(xué)效果。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠構(gòu)建一個多維的互動空間，教師通過人工智能技術(shù)與學(xué)生進行溝通，并獲得學(xué)生的即時反饋，可打破傳統(tǒng)課堂教師單向灌輸知識的局限。而且人工智能可以收集學(xué)生在解題過程中的困難點，針對困難點設(shè)計對應(yīng)的訓(xùn)練題目，有針對性地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)困難，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。此外，人工智能技術(shù)還可以對學(xué)生的課堂參與度進行實時監(jiān)督，并向教師實時反饋課堂教學(xué)效果，有助于教師動態(tài)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，使課堂整體教學(xué)更符合小學(xué)生的認知水平。

（二）人工智能技術(shù)在優(yōu)化課堂互動中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師的個人精力有限，無法實時關(guān)注到每個學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，而利用人工智能技術(shù)支持的“虛擬助教”，可以在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上構(gòu)建多維互動場景。利用智能感知技術(shù)即時觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，并通過情境設(shè)置構(gòu)建覆蓋學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，將抽象的數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為具象的操作體驗，能夠提高教師教學(xué)行為與學(xué)生學(xué)習(xí)需求的匹配度。

比如在教學(xué)人教版數(shù)學(xué)三年級下冊《方向與位置》時，教師就可以讓學(xué)生利用智能終端參與“校園尋寶”的AR游戲，掃描教室墻壁獲取虛擬坐標(biāo)線索。在學(xué)生的游戲過程中，系統(tǒng)可以自動記錄學(xué)生的方位判斷軌跡，對其空間認知偏好進行分析。比如有些學(xué)生主要通過視覺標(biāo)記定位，有些學(xué)生則通過路徑記憶構(gòu)建空間模型，再將分析結(jié)果以圖譜的形式呈現(xiàn)出來。教師據(jù)此即可判斷哪些學(xué)生的空間感知能力更強，哪些學(xué)生相對薄弱，再根據(jù)學(xué)生的實際情況調(diào)整教學(xué)策略，實現(xiàn)對所有學(xué)生的關(guān)注與分析。虛擬助教還可以通過交互技術(shù)對學(xué)生進行分層引導(dǎo)，學(xué)生利用智能終端中的“電子指南針”辨別方位，人工智能系統(tǒng)可以實時捕捉其操作數(shù)據(jù)。比如有些學(xué)生在辨別方位時多次混淆“東北”“西北”，系統(tǒng)就會判斷學(xué)生在此處存在學(xué)習(xí)困難，然后向?qū)W生演示太陽的東升西落，引導(dǎo)學(xué)生觀察太陽光線投射的方向與地理方位的關(guān)聯(lián)性，進一步幫助其理解如何辨別方位。有些學(xué)生能夠更快地掌握辨別方位的方法，虛擬助教會向其推送進階任務(wù)，比如在電子地圖上規(guī)劃從教室到音樂教室的最優(yōu)路徑，并結(jié)合比例尺計算實際距離。在整個過程中，虛擬助教會通過語音的形式與學(xué)生進行交互，解答學(xué)生提出的個性化問題，比如學(xué)生提問“為什么指南針總是指向南北方向？”系統(tǒng)就會向其解釋地球磁場原理，滿足學(xué)生的好奇心，并促進跨學(xué)科知識的融合。

虛擬助教通過感知設(shè)備采集學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的微觀數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)每個學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的隱性困難，實現(xiàn)與學(xué)生的深度互動，真正做到對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)與引導(dǎo)。而教師在虛擬助教的幫助下，可以減少標(biāo)準化、重復(fù)性的教學(xué)任務(wù)，而將更多精力放在現(xiàn)實情境的教學(xué)活動中。比如，將上述測量教室墻壁的虛擬活動轉(zhuǎn)化為測繪校園方位的實踐項目，引導(dǎo)學(xué)生把從虛擬空間中學(xué)習(xí)到的方位概念應(yīng)用于真實的生活中，強化知識的實用性，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)用人工智能技術(shù)的注意事項

雖然人工智能技術(shù)可有效提升小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效果，但其畢竟只是一種教學(xué)輔助工具，無法取代主流的教學(xué)手段。在實際教學(xué)中應(yīng)用人工智能技術(shù)，需要注意以下幾個問題：首先，堅持教師的主導(dǎo)作用。教師在教學(xué)過程中，要始終準確把控課堂教學(xué)節(jié)奏與教學(xué)方向，根據(jù)學(xué)生的實時反饋調(diào)整人工智能的應(yīng)用策略、使用頻率，明確人工智能的工具屬性，避免由于技術(shù)的便利性而影響到師生之間必要的互動與思維引導(dǎo)。其次，注重學(xué)生思維過程的完整性。人工智能技術(shù)可以為學(xué)生提供解題思路、生成即時答案，可能會干擾學(xué)生獨立思考能力的發(fā)展，因此教師要合理設(shè)置人工智能介入教學(xué)的時機，為學(xué)生預(yù)留更多自主試錯、自主反思的空間，避免因過于追求課堂效率使學(xué)生形成依賴心理，反而阻礙其思維能力的發(fā)展。最后，構(gòu)建動態(tài)評估與調(diào)整機制。雖然人工智能具有強大的數(shù)據(jù)分析能力，但是教師仍需結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗、學(xué)生的實際情況對人工智能的數(shù)據(jù)分析結(jié)果做出研判。

總之，現(xiàn)代小學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)都離不開人工智能，且人工智能還會對其未來的終身學(xué)習(xí)產(chǎn)生持續(xù)而深遠的影響。本研究總結(jié)了筆者在教學(xué)實踐中對人工智能技術(shù)的具體應(yīng)用，包括利用人工智能整合教學(xué)資源、針對不同學(xué)生設(shè)計個性化的學(xué)習(xí)路徑，并利用虛擬助教強化課堂互動效果等，旨在為提高小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)效果提供參考。

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