人工智能技術與小學數學教學融合研究

隨著信息技術的迅猛發展，人工智能技術逐漸成為教育領域變革的重要驅動力。傳統的小學數學教學方法亟須創新，以適應新時代的多元化需求。在此背景下，探索人工智能技術與小學數學教學深度融合的路徑，不僅可以有效提高學生的學習興趣和學習效率，還有助于培養他們的創新能力和解決問題的能力，促進學生的全面發展。本文旨在系統分析人工智能技術與小學數學教學的融合，以尋求教學模式的創新和突破。

一、人工智能技術與小學數學教學融合的意義

（一）革新教學模式，增強學生課堂參與主動性

人工智能技術通過多樣化的智能工具革新教學模式，顯著提升了學生在小學數學課堂中的參與主動性。例如，希沃白板和智慧筆等智能應用程序能夠構建互動性強的課堂場景，通過動態演示和圖形繪制等功能輔助教學。這些工具能夠幫助學生直觀地展現思維過程，促進課堂探究活動的開展。同時，增強現實（AR）、虛擬現實（VR）和混合現實（MR）等前沿技術，憑借其高沉浸感和交互性，營造了生動的學習情境，使數學知識具象化，降低了學生的理解難度，讓學習體驗更貼合學生的認知規律。此外，基于人工智能算法與大數據分析的智能化教學服務平臺，能夠根據學生個體特征精準推送適配的學習資源、互動模塊和教學工具。例如，金陵微校等平臺可為學生定制個性化學習路徑，使課堂學習更具趣味性及針對性，從而充分調動學生的學習積極性。

（二）重塑學習范式，提升學生自主學習能力

人工智能技術推動了小學數學學習范式的根本性轉變，促進了學生自主學習能力的發展。在智能交互平臺的支持下，群體協作學習模式得以有效開展。學生可以通過平臺共享學習資源、交流解題思路。在這一協作過程中，學生能夠相互啟發，共同攻克學習難題，培養團隊合作精神與溝通能力。同時，該平臺還賦予學生學習的主動權，使他們能夠自主設定學習目標、規劃學習進度，并借助自我評估功能及時了解學習效果，靈活調整學習策略。此外，借助微課視頻、社交媒體等數字化學習渠道，學生能夠利用碎片化時間進行學習，進一步拓展學習空間。

（三）優化評價體系，支撐學生個性化發展

人工智能與大數據技術的結合，為小學數學教學構建了全新的評價體系，能夠有力地支撐學生的個性化發展。實時評價機制通過數據采集與分析技術，突破了傳統階段性評價的局限，對學生在學習過程中的行為數據進行持續追蹤。借助即時反饋，教師能夠了解學生的學習進展和薄弱環節，并為學生提供差異化的學習建議，指導學生及時調整學習方向。此外，實時評價機制全方位收集學生的學習數據，不僅關注學業成績，還涵蓋學習情感、習慣養成、課堂表現等多個維度的信息，能夠全面反映學生的成長軌跡。通過對這些信息進行分析，教師能夠制訂個性化教學方案，從而助力學生在數學學習中實現個性化的成長。

二、人工智能技術與小學數學教學融合的原則

（一）目標導向原則

在小學數學教學中引入人工智能技術，需將教學目標作為行動指南，把培育學生數學核心素養、強化學生實際問題處理能力作為核心方向。教師需結合具體教學內容與學生的學習狀況，仔細甄別適配的智能工具，確保這些工具能切實輔助教學、提升課堂質量。同時，教師要注意合理、適度使用信息技術，充分挖掘傳統教學模式的優勢，合理定位人工智能在教學中的輔助角色，促進智能技術與傳統教學方法深度融合，協同推動教學目標的實現。

（二）差異適配原則

考慮到小學生在數學知識儲備、學習習慣及興趣喜好方面存在較大差異，教師在融合人工智能技術時，應將學生的個性化特征作為重要考量因素。教師可借助智能分析技術，對學生的學習數據進行全面剖析，精準定位學生的學習進展與知識薄弱環節，從而實施差異化的教學策略。此外，人工智能還能整合豐富的教學資源，搭建個性化學習路徑，為不同水平、不同需求的學生制訂專屬學習計劃，滿足學生多樣化的學習需求，助力每一位學生在數學學習中獲得最優發展。

（三）多維互動原則

借助人工智能技術，小學數學教學可打造多元化的交互教學模式。教師可利用智能教學平臺，與學生進行即時互動，及時回應學生的問題，并引導學生深入探索數學知識。學生也能夠借助智能學習工具，開展自主學習與合作探究活動，共同攻克數學難題、交流學習心得。這種師生、生生間的多元交互模式，不僅能夠極大地激發學生的學習熱情，還能在互動過程中鍛煉學生的團隊協作能力與創新思維能力，有效提升數學教學效果。

三、人工智能技術與小學數學教學融合的策略

（一）創建情境，輔助教學

創建情境是實現高效學習的重要策略。以人教版小學數學三年級上冊“長方形和正方形”中周長的教學為例。借助智能圖像生成技術，教師能夠將抽象的幾何圖形知識融入生動的生活場景。在課程導入時，教師呈現校園運動會的動畫場景，其中賽道的形狀恰好是長方形和正方形，引發學生對“如何計算跑道長度”這一實際問題的思考，從而自然地引出周長的概念，激發學生探究欲望。在知識講解環節，教師利用虛擬現實（VR）技術創設虛擬校園場景，學生可以在其中親自測量校園花壇（長方形）和操場一角的正方形區域的邊長，并通過智能軟件的計算功能，直觀地看到周長的計算過程。這種親身參與的方式加深了學生對長方形和正方形周長計算公式的理解與記憶。同時，智能系統依據學生的操作情況給予個性化的提示和反饋，及時糾正學生在測量和計算過程中的錯誤，確保學習的準確性和高效性。在知識鞏固階段，教師設計“校園圍欄修繕”的情境任務，學生需要根據給定的長方形校園區域和正方形花園的尺寸，計算出所需圍欄的長度。這一實際應用場景促使學生靈活運用所學周長知識解決問題，強化了知識的遷移能力。而在合作學習環節，教師創設“校園布局規劃設計大賽”的情境，讓學生分組合作，利用智能繪圖工具設計包含長方形和正方形區域的校園布局，并計算出各個區域的周長，以滿足特定的面積和功能需求。在此過程中，學生相互交流、討論，共同優化設計方案，不僅提升了團隊協作能力，還進一步強化了對知識的理解和應用能力。

通過人工智能技術創設情境，教師將原本枯燥的數學知識轉化為生動有趣、貼近生活的學習體驗，充分調動了學生的學習積極性和主動性，增強了數學教學的實效性，推動了小學數學教學的創新發展。人工智能技術與教育的有機融合，為學生的數學素養提升奠定了堅實基礎，引領小學數學教學邁向智能化、情境化、高效化的新階段[1]。

（二）激發興趣，促進互動

通過開發具有趣味性和互動性的教學游戲，人工智能技術能夠為小學生營造一個輕松愉悅的學習環境。例如，在人教版小學數學五年級下冊“分數的加法和減法”教學中，教師可以設計“分數探險島”游戲，讓學生以探險家的身份進入神秘的島嶼進行探索。在探險過程中，學生必須解決散布在島上的分數相關數學難題才能繼續前進。這種游戲設計不僅讓學生在解決實際問題的過程中學習數學知識，還通過游戲的趣味元素自然而然地激發他們的學習熱情。

隨著人工智能技術深度融入教育領域，教學游戲得以實現智能化與個性化升級。以“分數探險島”游戲為例，在游戲中，人工智能化身為多元角色，借由對話互動給予學生引導、線索及策略建議。根據學生的具體表現，人工智能能夠實時調整反饋與提示，確保提供有針對性的支持，從而幫助學生克服理解障礙。例如，當學生在分數的加減法運算中出錯時，人工智能可以提供個性化的解釋和練習，引導學生在正確的方向上重試，并跟蹤他們的進步情況。通過這種方式，每位學生都能獲得與其學習進度和水平相匹配的挑戰與激勵，以達到最佳的學習效果。

互動教學模式的應用從根本上改變了傳統教育模式，使其變得更加生動和高效。在游戲化的學習環境中，學生通過參與各種挑戰和競賽來培養團隊合作能力和創新思維。例如，“分數探險島”中的拼圖游戲有助于學生理解分數的組成，而射擊游戲則強化了他們的分數加減運算技能。此外，人工智能系統會記錄學生在游戲中的表現，學生可據此開展自我分析，靈活調整學習方法，從而有效提高解題水平。通過這種方式，學生在充滿樂趣的互動游戲中，不僅能夠掌握知識，還能體驗成功帶來的快樂，從而增強學習的內驅力。

（三）智能輔導，提質增效

人工智能技術中的智能輔導系統，利用先進的語音識別與信息處理技術，為數學教學構建了全新的輔助模式。教師依托該系統，能夠及時捕捉學生在數學學習中遇到的困惑，為他們提供針對性的解題指導。當學生面對復雜數學問題時，智能輔導系統能夠迅速剖析問題的本質，將解題過程拆解為邏輯清晰、層次分明的步驟，并詳細闡釋每一步驟的思維邏輯。同時，該系統具備自動批改作業和智能評分功能，能夠精準定位學生的知識漏洞，幫助他們及時查漏補缺，強化對數學概念與運算規則的理解與運用，從而提高學習效率。

數字人技術作為人工智能在教育領域的創新應用，為小學數學教學注入了全新的活力。這種具有人類特征的虛擬教學主體，擁有強大的語言交互能力，能夠與學生進行深入且自然的溝通交流。在小學數學課堂實踐中，教師可以充分發揮數字人技術的優勢，圍繞具體數學知識點進行教學設計。以人教版小學數學三年級下冊“面積”的教學為例。教師引入數字人“小博士”，針對“計算石子路面積”這一具有代表性的數學問題，展開系統的教學活動。

“小博士”首先引導學生梳理題目中的關鍵信息，明確長方形花壇原始尺寸與石子路寬度之間的數量關系，幫助學生構建清晰的問題認知框架。在解題環節，“小博士”通過嚴謹的邏輯推理推導出計算石子路面積的正確方法，即先計算包含石子路的大長方形面積，再減去花壇本身的面積。講解結束后，“小博士”系統總結了解題要點，著重強調在處理類似問題時容易出現的思維誤區，并鼓勵學生從不同角度思考問題，嘗試多樣化的解題策略[2]。

在與數字人的互動過程中，學生不僅掌握了具體的數學解題技巧，還在問題分析、邏輯推理和數學建模等方面得到了有效鍛煉。這種智能輔導教學模式充分激發了學生對數學學習的熱情，調動了他們的學習主動性，為小學數學教學質量的全面提升和學生數學綜合能力的發展提供了堅實的技術支撐與路徑引領。

（四）完善教學反饋機制

人工智能技術能夠對學生在數學學習過程中產生的各種數據進行分析，并創建個性化的學習軌跡，確保評價的精確性和針對性，從而幫助教師有效完善教學反饋機制。例如，教師首先了解學生的個性化需求，然后利用“開十二”智慧教育平臺設計作業，平臺會自動批改學生提交的作業，分析易錯點，并及時向學生推送針對性的習題。這種實時反饋能夠使學生及時認識和糾正錯誤[3]。

以人教版小學數學四年級上冊“三位數乘兩位數”的教學為例。教師可以通過“開十二”智慧教育平臺設計階梯式作業任務。其中，基礎題要求學生完成簡單的乘法運算，鞏固計算法則；進階題則以生活場景應用的形式呈現，如“超市采購蘋果，每箱125元，采購36箱共需多少錢”，鍛煉學生運用乘法解決實際問題的能力。當學生提交作業后，平臺的智能批改系統能快速識別計算錯誤、數位對齊失誤等問題，不僅給出正確答案，還詳細標注錯誤原因。系統自動統計全班學生的錯題分布，發現 40% 的學生在“因數中間有0的乘法”環節存在計算失誤，隨即為這些學生推送5道同類型強化練習題，并提供分步計算的動畫演示輔助理解。

結語

綜上所述，人工智能技術能夠深刻影響并優化小學數學教學。通過將人工智能技術融入小學數學教學，教師不僅能夠提升教學質量與效率，還能激發學生興趣，實現個性化教育，為未來數學教育創新奠定堅實基礎。

【參考文獻】

[1］代秀玲.人工智能時代小學數學智慧教育模式研究[J].江西教育，2024（11）：64-65.

[2］李衡.小學數學教學中人工智能技術應用探究［J].基礎教育論壇，2024（10）：63-65.

[3」盛海迪，唐斌.人工智能賦能小學數學教學變革的實踐探索[J].教育實踐與研究，2023（25）：31-34.