讓人工智能走進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂

王安民

在教育信息化的發(fā)展過程中，人工智能等新型技術(shù)手段在教學(xué)中逐漸得到了很好的應(yīng)用，成了教師提升教學(xué)效率和質(zhì)量的一個(gè)重要助力。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用人工智能，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)存在的不足，促進(jìn)對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)目標(biāo)的落實(shí)。

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用人工智能手段對(duì)突破現(xiàn)有的教學(xué)障礙存在著十分重要的意義。教師要從學(xué)生的實(shí)際需求出發(fā)，尋求人工智能和傳統(tǒng)課堂教學(xué)之間的融合途徑，用人工智能技術(shù)來促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的優(yōu)化。

一、構(gòu)建直觀情景，加深學(xué)生印象

教育要順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，而不是強(qiáng)硬地灌輸給學(xué)生知識(shí)，只有讓學(xué)生自然而然地構(gòu)建出知識(shí)，才可以真正地實(shí)現(xiàn)啟發(fā)學(xué)生智慧的教育目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生的身心健康成長(zhǎng)。因此，針對(duì)小學(xué)生形象思維發(fā)達(dá)的年齡特點(diǎn)，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，教師可以使用人工智能來構(gòu)建直觀性的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生可以運(yùn)用自己更加熟悉的形象思維來認(rèn)識(shí)問題，實(shí)現(xiàn)眼睛、大腦、耳朵等多個(gè)器官的充分利用，提高教學(xué)的質(zhì)量。

例如，在教學(xué)“兩、三位數(shù)乘以一位數(shù)”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，筆者使用了人工智能的教學(xué)手段，用人工智能機(jī)器人具備的投影功能和彩色變化功能來加深學(xué)生的印象。首先，筆者使用投影儀向?qū)W生展示了一張圖片，圖片被分成了兩半，左邊圖是五行五列分布著的藍(lán)色笑臉，右邊是五行六列分布著的紅色笑臉，然后筆者向?qū)W生提出問題：“這張圖片上一共有多少個(gè)笑臉呢？”在聽到了問題后，學(xué)生很快開始嘗試用自己的熟悉的方式去解決。在學(xué)生得到了初步的結(jié)論后，筆者開始操作人工智能，讓投影儀上的笑臉動(dòng)起來，用動(dòng)態(tài)的方式向?qū)W生各種可用的算法，強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)感，使學(xué)生的個(gè)性思維得到激發(fā)，在直觀圖像的幫助下找到適合自己的學(xué)習(xí)方式，并且加深學(xué)生對(duì)算法的理解。又如，在教學(xué)“100以內(nèi)的加法和減法”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，筆者運(yùn)用人工智能打造了真實(shí)的超市購(gòu)物情景。在人工智能的幫助下，筆者和學(xué)生在課堂上展開了一次購(gòu)物之旅，學(xué)生被分成了幾個(gè)小組，然后合作進(jìn)行討論，要求學(xué)生利用100元購(gòu)買5個(gè)本子、5支筆和2個(gè)鉛筆盒，學(xué)生可以直接用話語來和人工智能進(jìn)行對(duì)話，機(jī)器人會(huì)直接向?qū)W生展示需要的物品和對(duì)應(yīng)的價(jià)格，學(xué)生要在合作討論中進(jìn)行分析，找到最適合的物品購(gòu)買方案。這可以在直觀情景的幫助下點(diǎn)燃學(xué)生的“購(gòu)物”熱情，讓學(xué)生在真實(shí)情景下去應(yīng)用學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí)，提升學(xué)生對(duì)計(jì)算的積極性。

情景構(gòu)建在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中有效應(yīng)用是十分必要也是十分重要的，從受教育主體的主體特征來看，小學(xué)學(xué)生本身的認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力、知識(shí)儲(chǔ)備和社會(huì)閱歷都相對(duì)比較欠缺，而從數(shù)學(xué)教學(xué)本身的學(xué)科特點(diǎn)來看，數(shù)學(xué)教學(xué)對(duì)小學(xué)學(xué)生而言抽象性概念性和邏輯性相對(duì)較強(qiáng)，這就導(dǎo)致了學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中往往會(huì)面臨著較多的困境和問題，想要讓教學(xué)工作的實(shí)踐開展的過程中效率和質(zhì)量得到保證，情景的有效構(gòu)建則顯得十分必要。通過情景的構(gòu)建可以讓學(xué)生從具象思維慢慢地向抽象思維轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)有效的思維過渡，而這種思維過渡則可以為學(xué)生未來的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)和保障。此外，在問題分析的過程中通過情景的構(gòu)建，學(xué)生對(duì)問題的分析解構(gòu)會(huì)有更多的借鑒和參考，而這些借鑒和參考將會(huì)為學(xué)生的問題解決提供較大的幫助，當(dāng)學(xué)生能通過自己的能力對(duì)問題進(jìn)行有效的分析并且消化掌握數(shù)學(xué)概念和數(shù)學(xué)知識(shí)后，學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中興趣更高、自信更多。

二、點(diǎn)燃智慧火花，激發(fā)創(chuàng)新思維

數(shù)學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中有著十分廣泛的應(yīng)用，是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展的有力工具，但是在過去的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，受到了教師教學(xué)方法、學(xué)校教育氛圍等的影響，學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)，極大地限制了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。因此，在素質(zhì)教育的環(huán)境下，小學(xué)數(shù)學(xué)教師可以應(yīng)用人工智能的手段，構(gòu)建充滿生活氣息的教育環(huán)境，向?qū)W生動(dòng)態(tài)化地展示教學(xué)內(nèi)容，從而使學(xué)生的視野變得開闊起來，主動(dòng)了解和分析現(xiàn)實(shí)生活中的各種數(shù)學(xué)知識(shí)，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的激活。

比如，在教學(xué)“圓”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，為了使學(xué)生可以從圓面積的計(jì)算當(dāng)中受到啟發(fā)，筆者使用了人工智能的手段，讓學(xué)生的積極性可以得到充分的釋放。首先，筆者使用人工智能向?qū)W生展示出了一個(gè)紅色的圓，然后筆者操作人工智能，讓上面的“小人”去操控圓規(guī)將這個(gè)圓切割成了一個(gè)個(gè)的小“三角形”，學(xué)生看著這個(gè)場(chǎng)景，不知道“小人”究竟在做什么，但是之后學(xué)生卻發(fā)現(xiàn)“小人”竟然將這些“三角形”重新拼接成了“長(zhǎng)方形”，這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生感到十分的驚奇，原來圓形也可以使用拼接的方法去進(jìn)行探索。其次，筆者就一起和學(xué)生針對(duì)“小人”的操作過程，對(duì)圓的面積進(jìn)行探索，讓學(xué)生從“圓的面積總是等于長(zhǎng)方形的面積”這個(gè)結(jié)論出發(fā)，利用“長(zhǎng)方形的邊長(zhǎng)等于圓的半徑，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)等于圓的周長(zhǎng)的一半”這些條件來計(jì)算出長(zhǎng)方形的面積，從而得到了圓的面積計(jì)算公式。最后，通過將探索的過程用人工智能技術(shù)清楚地展示出來，可以增強(qiáng)學(xué)生大腦的想象力，讓學(xué)生熟練地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的發(fā)生和結(jié)論，使學(xué)生能舉一反三，逐漸發(fā)展出良好的創(chuàng)造性思維;又如，在教學(xué)“兩位數(shù)加兩位數(shù)口算”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，筆者使用人工智能和學(xué)生展開了一次套圈的游戲，人工智能會(huì)為學(xué)生展示各種小動(dòng)物，學(xué)生可以操作項(xiàng)圈去套住這些動(dòng)物，每種動(dòng)物都代表著一定的積分，在這個(gè)游戲中，筆者會(huì)向?qū)W生提出一些問題，讓學(xué)生想一想自己套中的兩種動(dòng)物得分是多少，如果要求總分是55，可以怎么套，從而讓學(xué)生掌握搭配的數(shù)學(xué)思想方法，并且鍛煉學(xué)生的計(jì)算能力，有助于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的生成。

思維培養(yǎng)是現(xiàn)階段教育工作在實(shí)踐落實(shí)過程中的重點(diǎn)內(nèi)容。現(xiàn)階段，教育強(qiáng)調(diào)教育工作在實(shí)踐落實(shí)的過程中不僅需要立足于學(xué)生的當(dāng)前問題而且需要著眼于學(xué)生的未來發(fā)展。而思維培養(yǎng)這是其中十分重要也十分關(guān)鍵的一環(huán)，教師需要立足于教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)齡特點(diǎn)，通過教學(xué)方法的調(diào)整及信息技術(shù)的有效應(yīng)用讓學(xué)生的思維得到相應(yīng)的發(fā)展和成長(zhǎng)，進(jìn)而為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)奠定好基礎(chǔ)和保障。

三、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，開發(fā)大腦潛力

小學(xué)生由于學(xué)習(xí)習(xí)慣還未養(yǎng)成、邏輯思維發(fā)展不夠充分等原因，存在著對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)理解不夠透徹的情況，如何促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)重難點(diǎn)知識(shí)的掌握，使學(xué)生能進(jìn)行深度的學(xué)習(xí)，一直都是小學(xué)數(shù)學(xué)教師面臨著的難題。在教育信息化發(fā)展的過程中，人工智能的使用給我們提供了一條有探索價(jià)值的方向，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，教師可以使用人工智能來開發(fā)學(xué)生的大腦潛力，幫助學(xué)生突破教學(xué)重難點(diǎn)，從而使學(xué)生達(dá)到深度學(xué)習(xí)的狀態(tài)。

比如，在蘇教版五年級(jí)下冊(cè)的“解決問題的策略”教學(xué)過程中，由于小學(xué)生的空間想象能力還不夠豐富，導(dǎo)致學(xué)生在計(jì)算火車行程問題時(shí)總是會(huì)感到困難。筆者發(fā)現(xiàn)，雖然有的學(xué)生可以通過題型分類的方式來快速找到解決這一類問題的方法，但是當(dāng)讓學(xué)生自己去說明計(jì)算的道理時(shí)，學(xué)生卻難以講明白，說明學(xué)生對(duì)這一類問題的理解還不夠透徹。因此，在教學(xué)過程中，筆者使用了人工智能的手段，向?qū)W生真實(shí)演繹從北京到天津的一輛火車，讓學(xué)生直觀地看到當(dāng)火車在過橋或者過隧道時(shí)，是怎樣行駛的，從而使學(xué)生對(duì)問題中的數(shù)據(jù)有清楚的認(rèn)知，讓學(xué)生可以捉住解決這一類問題的關(guān)鍵點(diǎn)，在愉悅的課堂氛圍學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲得學(xué)習(xí)成功;又如，在引導(dǎo)學(xué)生掌握植樹問題這一題型的過程中，筆者使用了人工智能手段，學(xué)生可以向電腦機(jī)器人傳遞信息，結(jié)合植樹問題中的要求，設(shè)計(jì)各種可能發(fā)生的情況，機(jī)器人可以快速地做出反應(yīng)，將學(xué)生設(shè)計(jì)的植樹方案預(yù)設(shè)出來。除此之外，可以讓學(xué)生用自己的實(shí)際體驗(yàn)去判斷可能發(fā)生的各種情況，加深學(xué)生的印象，讓學(xué)生可以從現(xiàn)實(shí)出發(fā)去理解植樹問題的解決思路，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。因此，通過人工智能的使用，可以改變傳統(tǒng)教學(xué)中枯燥單一的授課狀況，讓課堂變得活躍生動(dòng)起來，使學(xué)生可以一目了然，從而開動(dòng)學(xué)生的腦筋，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握系統(tǒng)解決某一類問題的方法。

四、智能反饋信息，開展分層化教育

在過去的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，受到教學(xué)資源、課堂時(shí)間、學(xué)生溝通意識(shí)、教師教學(xué)觀念等各種因素的影響，導(dǎo)致分層教育在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的落實(shí)一直都沒有得到很好的進(jìn)展，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不理想。每個(gè)學(xué)生都有著獨(dú)一無二的潛質(zhì)，為學(xué)生的潛力發(fā)展提供舒適的環(huán)境也是教師的重要職責(zé)之一。而人工智能進(jìn)入小學(xué)數(shù)學(xué)課堂則為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了很大的可能。在實(shí)際的教學(xué)中，教師可以利用人工智能的信息反饋系統(tǒng)來實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，分析學(xué)生還需要的指導(dǎo)，從而制定出更加符合學(xué)生課堂實(shí)際需求的教學(xué)對(duì)策，幫助教師實(shí)現(xiàn)隨機(jī)應(yīng)變。

比如，在教學(xué)分?jǐn)?shù)知識(shí)的過程中，筆者先在課堂上給學(xué)生展示了這樣的一道問題，工人正在整修一段鐵路，總的道路長(zhǎng)是960米，現(xiàn)在已經(jīng)整修了4個(gè)小時(shí)，完成了這段道路的六分之一，那么完全修完這段路一共需要多長(zhǎng)的時(shí)間？針對(duì)這道問題，筆者讓學(xué)生在看完了題目后將自己獲得的信息整理到平板電腦提供的表格上，筆者很容易發(fā)現(xiàn)哪些學(xué)生存在著閱讀題目不完整、信息整理不強(qiáng)的問題，從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的分層。對(duì)于題目理解程度較高的學(xué)生，筆者注重從解題方法多元化的角度來進(jìn)行引導(dǎo)提問，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠扎實(shí)的學(xué)生，筆者則從信息整理的角度來實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)性的提問，從而激發(fā)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，讓課堂更加高效和圓滿。人工智能促使著大數(shù)據(jù)的觀念融入了小學(xué)數(shù)學(xué)課堂，教師要借助于人工智能去高效率地分析學(xué)情，了解學(xué)生面臨著的實(shí)際困難，在人工智能的幫助下做到對(duì)癥下藥。此外，教師還可以通過人工智能手段來實(shí)現(xiàn)課堂評(píng)價(jià)的分層，用充滿樂趣和啟發(fā)性的方式來對(duì)學(xué)生進(jìn)行不同程度的評(píng)價(jià)，讓每一個(gè)學(xué)生都能感受到教師的關(guān)注，進(jìn)而讓教育更具有時(shí)效性，有針對(duì)性地挖掘出學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

學(xué)生因?yàn)槠鋫€(gè)人所接受的家庭教育成長(zhǎng)經(jīng)歷及個(gè)人的興趣偏好存在著較大的區(qū)分，導(dǎo)致了不同的學(xué)生在接受同樣教育時(shí)往往會(huì)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，這也就是教育中常見的教學(xué)分層問題，而教育在實(shí)踐落實(shí)的過程中想要讓效益和影響進(jìn)一步提高，就需要關(guān)注和認(rèn)可教育分層的問題，針對(duì)實(shí)際問題展開分層化教學(xué)，讓教育的針對(duì)性更高，落實(shí)因材施教，有效地避免出現(xiàn)學(xué)習(xí)能力相對(duì)較強(qiáng)的學(xué)生吃不飽而學(xué)習(xí)能力相對(duì)較弱的學(xué)生吃不好的情況。

五、科學(xué)開展測(cè)評(píng)，打造理性化課堂

在雙減政策的背景下，教師要更加重視學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率，給學(xué)生提供更加開放的課堂學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，并且加強(qiáng)對(duì)學(xué)生反思意識(shí)的培養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)真正的教育。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師就必須要更好地利用課堂上的每一分鐘，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、評(píng)價(jià)”一致的教學(xué)。學(xué)生數(shù)學(xué)思維品質(zhì)的發(fā)展離不開適當(dāng)?shù)臏y(cè)評(píng)活動(dòng)，在過去的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師一般是用課后的問卷或者練習(xí)題來對(duì)學(xué)生進(jìn)行紙質(zhì)調(diào)查，這種方式的效率不高，難以很好地幫助教師了解學(xué)生的實(shí)時(shí)狀態(tài)，而在人工智能的幫助下，教師可以利用大數(shù)據(jù)的手段，根據(jù)對(duì)不同學(xué)生的認(rèn)知了解，組織學(xué)生展開課堂在線測(cè)評(píng)，用更加理性的方式來對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，高效率地診斷出學(xué)生的問題，同時(shí)幫助學(xué)生更好地實(shí)現(xiàn)自我反思。

比如，在教學(xué)“因數(shù)和倍數(shù)”的過程中，筆者在講解完了知識(shí)后展開了在線測(cè)評(píng)活動(dòng)，給學(xué)生的電腦客戶端上提供不同的問題，讓學(xué)生通過闖關(guān)的形式來進(jìn)行測(cè)試，從而提升學(xué)生的興趣，并且滿足不同層次學(xué)生的實(shí)際需求。同時(shí)，在學(xué)生利用線上方式回答了問題后，筆者也利用大數(shù)據(jù)手段很快地了解到學(xué)生解決問題所使用的時(shí)間和正確率，減少了人工消耗，讓教師有更多的時(shí)間去關(guān)注學(xué)生的實(shí)際情況。在這次的測(cè)評(píng)中，借助人工智能的信息處理手段，筆者很快地就了解到哪些學(xué)生可以按照課堂上學(xué)到找因數(shù)的手段來快速地解決問題，哪些學(xué)生還存在著解題方法應(yīng)用不合理的問題，從而幫助筆者調(diào)整指導(dǎo)方案，給學(xué)生提供更有針對(duì)性的查漏補(bǔ)缺計(jì)劃。除此之外，人工智能還有很多的功能可以用在課堂測(cè)評(píng)上，教師還可以使用搶答、彈幕等方式來提高學(xué)生參與課堂測(cè)評(píng)的積極性，促使學(xué)生形成良好的數(shù)學(xué)課堂參與態(tài)度，讓課堂更有效率，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

綜上所述，利用人工智能來促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動(dòng)的順利實(shí)施是教師需要探索的一個(gè)重要方向，不僅可以提升教師的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的信息素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)力的發(fā)展。因此，在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，教師要思考人工智能教育化的發(fā)展方向，結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)的實(shí)際需求，采取恰當(dāng)?shù)男袆?dòng)，將人工智能合理地應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)中來，促進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。