AI技術支持下小學數學的精準教學策略

人工智能（AI）技術是近年來信息化技術發展的產物，AI技術目前在各行各業都有應用。在新課改背景下，小學教學也開始嘗試融合AI技術。尤其在小學數學教學中，教師在AI技術支持下開展教學活動，為數學注入全新活力，從而激發學生的學習興趣，提高學生的學習效率。在小學數學教學活動中，教師應合理利用AI技術，精準開發數學教學方案，從而實現個性化、創新化的教學。

一、AI技術支持下的小學數學精準教學原則

（一）目標導向性原則

AI技術與小學數學的融合，是新課改背景下提出的一種新型教學模式，教師利用AI技術教學必須目標明確，才能保證教學的針對性與高效性。同時，在目標導向性原則的指導下，教師應根據每個數學教學單元的課程需要合理選擇AI軟件或工具，適度利用，但不能過度依賴AI工具，保證AI技術與數學教學的適度融合。

（二）因材施教原則

學生對數學的敏感度、興趣度不同，學習效率、接受能力也會存在差異。因此，在AI技術支持下的精準教學要遵循“因材施教”原則。教師要綜合考慮學生的個體化差異，根據學生實際情況選擇AI軟件與工具，盡量以學生最容易接受的AI技術開展課堂活動，從而激發學生興趣，增強學生的主動學習意識。

（三）互動原則

AI與數學教學活動的融合應遵循互動性原則。教師要在課堂中充分體現學生的主導地位，通過提問、討論、實踐等方法加強與學生的互動，同時刺激學生積極主動地思考問題、解決問題，讓學生做學習的主人。

二、AI技術支持下的小學數學教學策略

（一）基于AI進行情境模擬

小學生思維還沒有完全具象化，學習抽象的數學知識時難免存在理解困難的情況，教師在教學活動中應注重靈活性，避免強硬地向學生灌輸知識，注重教學方法的實用性與趣味性。AI技術的誕生為小學數學教學提供了新思路，教師可以借助VR技術創設虛擬化的情境，讓學生通過VR情境感受數學知識，實現對學生的多感官刺激，激發學生的學習興趣，為后續學習奠定基礎。

例如，在北師大版《圖形的運動》（三年級下冊第二單元）的教學活動中，教師可以嘗試利用AI技術開展情境模擬教學，讓學生掌握“軸對稱”“平移”“旋轉”的知識點。利用小學生喜歡看動畫片的特點，構建本單元的“動畫片”，使用VR技術構建虛擬的蝴蝶、樹葉、圓等事物，引導學生觀察各種對稱性事物，借助VR技術讓對稱圖形、物品“動”起來。同時，AI技術還支持學生隨意操作圖形的移動與變化，從而刺激與開發學生大腦，通過實際的情境幫助學生在動畫中理解知識，避免“灌輸式”“死記硬背式”教學。

（二）打造AI個性課堂

AI技術為小學數學教學提供新的思路，也為課堂增加不少樂趣。教師在應用AI技術開展數學教學時，要揚長避短，要充分發揮AI技術優勢，構建基于AI技術的人機交互式教學課堂。教師利用AI技術制作簡單的教學輔助工具，支持簡單檢索、答案生成、解題思路等功能。學生可以與AI工具交流，構建多維化、立體化的課堂，使數學課堂動靜結合，聲色俱備，從而激發學生的學習興趣。

以北師大版的《數據的表示和分析》（五年級下冊第八單元）的教學活動為例，教師可以利用AI技術打造個性化課堂，讓學生通過個性化、高效化的學習，掌握平均數、復式折線統計圖、復式條形統計圖的相關知識點。借助AI技術依次開展數據收集、整理、描述、分析等教學過程，引導學生通過學習解決實際問題。在數據收集過程中，引入AI數據記錄表格，加快數據的收集進度，讓數據收集變得簡單。教師可以引入智能機器人整理數據，并將數據整理過程制作成動畫片，讓學生觀看動畫片，激發學生的學習興趣。同時，借助AI技術設立數學課堂游戲活動，鼓勵學生參與游戲，通過游戲讓學生掌握各種統計圖的描述方法。此外，在數據分析環節，教師還可以借助AI技術為學生提供個性化的學習支持。AI系統可以根據學生的學習進度和理解程度，自動生成針對性的練習題和解析。對于掌握較慢的學生，AI可以提供更詳細的步驟講解；而對于掌握較快的學生，AI則可以提供更具挑戰性的拓展任務。

（三）利用希沃白板構建生動課堂

利用AI技術打造的希沃白板，也可用于小學數學的教學。教師在數學教學時可以利用希沃白板向學生展示各種平面圖形、立體圖形，也可在希沃白板上進行各種教學操作，如圖形平移、旋轉、分割等操作。借助希沃白板打造生動、有趣的小學數學課堂。總之，教師應當因材施教地合理使用希沃白板，充分發揮希沃白板的作用進行數學教學，搭建全面、系統的數學課堂，從而幫助學生掌握數學知識。

例如，在北師大版的《認識圖形》（二年級下冊第六單元）的教學活動中，教師可以利用希沃白板開展教學活動，幫助學生正確認識角、直角、長方形、正方形、平行四邊形等，同時掌握相關圖形的概念與特點以及平行四邊形與梯形的關系。本次教學活動的主題為“AI助力圖形認知與創意設計”，準備AI圖形識別工具、圖形設計軟件，同時準備好彩筆、方格紙、圖形卡片等，按照以下步驟開展教學活動。第一步，教師通過展示家具、自然景觀、建筑物等生活圖片，引導學生觀察不同物品的圖像。第二步，教師利用AI工具對復雜圖案進行分解，如分解地磚、墻紙等，從中分解出正方形、三角形、長方形等形狀，引導學生發現圖案中的各種圖形，并提出“這些圖形是怎么組合的”“圖案中一共有多少種圖形”等問題。第三步，教師指導學生學習簡單的希沃白板使用方法，鼓勵學生在白板上設計圖案，要求學生使用本節課學習的圖形構建圖案，提高學生對各種圖形的認知程度。

（四）利用AI技術因材施教

在數學教學活動中，小學教師應高度關注學生的個性化特點，從學生的性格特征、接受能力等方面入手，因材施教，構建符合學生實際情況的教學方案，避免千篇一律的教學模式。數學教師應充分應用AI技術，讓數學與AI技術巧妙融合，凸顯學生的主導地位，從而提高學生的學習效率。基于AI技術的精準化教學可延伸到習作環節，讓AI技術輔助學生完成作業，通過錄播的方式幫助學生鞏固課堂知識，提高課后習作的準確率。

例如，在北師大版的《運算律》（四年級上冊第四單元）的教學過程中，重點學習加法交換律、乘法交換律、加法/乘法結合律、乘法分配律等運算法則，本單元課程都是基礎知識，學生基本能在課堂上掌握相關知識點。盡管本節課程難度不大，但需要課后大量練習鞏固知識，才能起到舉一反三的效果。但大部分學生在學習本單元課程中，存在“學習易，做題難”的問題，學生做題時難免會出現畏難情緒。針對這一問題，教師可以利用AI技術進行課程錄播，按照簡單、基礎、拓展的順序循序漸進地錄入課程內容，在簡單知識層次可錄入“24×2=？ 33×3=？”等淺顯運算，在基礎知識層次可錄入“68×14=？ 105÷16=？”等運算題目，在拓展層面可錄入“11×23÷2=？ 34÷2×5=？”等題目，并在后邊附上每個層次題目的解答思路與方法，幫學生分解較難的計算。此外，教師可以將《運算律》融入實際生活問題，錄入以下題目：某超市飲料搞活動，一瓶飲料的單價為3元，若一次性買3瓶可贈送1瓶，三年級一班需要購買35瓶，請問怎么購買才能花費最少？讓學生在做作業時觀看錄播視頻，學有余力的同學可以嘗試探索最后一道大題，通過自我探究實現個人學習能力的提升。

（五）利用AI技術實現課后輔導

在傳統模式下，教師在批改學生作業過程中需要耗費大量的時間及精力，并且由于學生數量較多，個人精力有限，有時難免無法顧及每一位學生的情況。人工智能技術的一大突出能力是數據處理，借助這一特征，教師可以在小學數學課后輔導中引入這一技術，提升課后輔導的精準性及時效性，促進小學生數學素養提升。借助人工智能技術，教師可以在短時間內完成試卷、課后作業的批改，并且由人工智能統計學生錯題及最終得分，記錄學生每一次課后作業完成情況、考試情況，在此基礎上，借助人工智能技術為每一位學生生成個性化的課后輔導計劃，實現科學課后輔導自動化管理，這既能提升學生的自主學習能力，又能提升教學質量。另一方面，人工智能技術還可以根據學生作業的完成情況，為學生及教師形成針對性的改進建議，如對于教師，人工智能可以反饋作業布置難度是否符合學生理解能力、班級中大部分學生是否已經掌握某個知識點、是否還需要進一步延伸和升華某知識點。對于學生，人工智能可以反饋某些知識點掌握是否牢固，同時設計一些針對性的練習題，增強學生對課堂知識的掌握程度。

現階段，教師在教學中已經將“小猿口算”“作業幫”等人工智能引入課后輔導，讓學生上傳作業到人工智能平臺，人工智能自動批改作業后，匯總錯誤，引導學生自主學習。教師可以通過平臺關注學生作業完成情況，也可通過“作業幫”及時發布、調整作業，并對學生進行針對性地輔導，從而提升課后輔導的精準性。

例如，在小學數學“兩位數乘兩位數”的教學中，對于小學生來說，這一知識點步驟較多，學生容易在計算過程中出錯。如果想提高學習效果，學生必須長期練習，大量積累，從量變達到質變。然而在課堂上如果讓學生練習，又會耗費大量時間，因此傳統教學對這一知識點的教學稍有不足。教師可以布置一些計算練習題，借助“小猿口算”來評判學生計算的結果，由人工智能指出學生的錯誤，讓學生了解自己的知識盲區，并且根據人工智能的提示來展開針對性訓練，這樣不僅能提高教學效果，還能節省時間。

（六）利用AI技術實現精準教研

傳統的教育方式無法對學生學習的過程進行追蹤，也不能準確了解每位學生在學習中遇到的問題，無法掌握每位學生的學習需求，這對精準教學極為不利。人工智能的出現可以解決這一問題。一方面，教師可以根據后臺搜集的學習數據，了解學生對知識的掌握程度，把握學生學習進度和知識內化吸收情況，找出每位學生的薄弱環節，有針對性地進行教學，提高教學效果。不僅如此，教研工作是教學工作的重要組成內容，在教研工作中，教師還可以結合自己應用人工智能的習慣與工作記錄，選擇高匹配度的教學資源，并且通過人工智能對課堂教學情況進行記錄，適當調節，有利于教師不斷優化自己的教學模式。

例如，在教學“用方程解決問題”后，教師可以通過人工智能翻看自己的講課記錄，了解學生在哪個教學環節的參與熱情最高，在哪個教學環節容易“走神”，或哪個環節缺少和學生的互動與交流。另外，教師還可以關注學生對生活課堂、問題情境教學、小組合作教學、探究式教學等新的教學方法有何種反應，在此基礎上不斷調整自己的教學節奏、教學模式，最終尋找符合本班級學生的教學方式。

三、AI技術支持小學數學精準教學的實際案例

教師在開展數學精準教學活動過程中，可以根據實際情況合理融合AI技術，下面以北師大版的《圓》（六年級上冊第一單元）為例，探索教師如何在AI技術支持下開展精準教學活動。

在實際教學中，教師可以借助AI技術改變學生視角，可以組織如下教學活動。

教學活動一：生活中的圓。教師用希沃白板向學生展示關于“圓”的圖形，包括紐扣、鐘表、太陽、車輪等，并進行提問：“大家觀察這些物品，他們在形狀上有什么共同點？”教師通過觀察與提問幫助學生初步認識圓形，引入本節課的課程目標。

教學活動二：數學中的圓。教師仍借助希沃白板展示相關圖像，分別在圓形、三角形、平行四邊形、長方形等圖形上標上編號，讓學生從中選出圓形。然后用希沃后臺生成圓形的相關參數，讓學生觀察圓的曲線特征、圖形特征。

教學活動三：圓的初印象。教師提出問題：大家想想這個圓形有什么特點？可以從線條、形狀、對稱等角度進行分析。

教學活動四：借助AI工具形成視頻：同時在紙上畫兩個圓，剪刀剪下兩個圓，一個圓保持不動，另一個圓隨意轉動，然后平移轉動的圓，發現兩個紙片都能完全重合。借助這一動畫，讓學生認識：圓形的對稱軸有無數條；圓形是中心對稱圖形，中心對稱點為圓心。

通過提問讓學生大致了解圓形，教師拿出一張圓形紙片，總結學生的發言，然后用圓規確定圓形紙片的圓心，使用圓規讓學生明白半徑、直徑的概念。同時，肯定學生的看法，并引導學生對自己的看法進行完善。為了更直觀地表現圓形，教師可以使用希沃白板構建FLASH動畫，通過“小人畫圓”的動畫讓學生直觀感受圓，留下對圓的初印象。借助AI技術開展《圓》的教學活動，幫助學生用觀察的眼光看世界。利用AI技術能解決在真實世界無法實現的問題，通過在希沃白板中插入FLASH動畫，讓學生更直觀了解圓的概念與特征，透過現象看本質。

四、結語

數學是小學階段的重要課程之一，不同于語文和英語的感性表達，小學數學是一門理性化課程，各種問題都可以采用數學思維來解決。為了避免學生產生學習枯燥感，教師可以嘗試在數學課堂中融合AI技術，打造生動有趣、活潑、互動性強的數學課堂，為學生營造輕松的學習氛圍。同時，利用AI技術豐富教學手段，還能實現教學的精準化與高效化，持續提高學生的學習效率。

注：本文系惠安縣教育科學“十四五”規劃（第二批）2024年度課題“人工智能視域下基于深度學習生本課堂的實踐研究”（課題編號：HA1452-192）的研究成果。