“人工智能”建構小學數學學習新樣態*

王建華 姜先亮

教育現代化是以“數字原著”為特征，以“人工智能”（以下簡稱AI）為指導的學習現代化和人的現代化。《義務教育數學課程標準（2022 年版）》指出，合理利用現代信息技術，提供豐富的學習資源、設計生動的教學活動，促進數學教學方式方法的變革，并在“課程實施”章節提出“重視大數據、人工智能等對數學教學改革的推動作用，改進教學方式，促進學生學習方式轉變”。因此，在小學階段的數學教學中運用人工智能技術將成為數學教學改革的一個重要方向。

一、利用AI 投影圖景，打開數學學習好奇之“門”

借助AI 打造一個直觀、形象的認知場域，引導學生充分調動自身的多種感官，用直觀性、形象性、具體性的思維認識問題、探索新知，形成一種具身性的認知狀態，促進學生認知能力與數學學科特點相結合，打開“學”與“習”的好奇之“門”。

例如，蘇教版小學數學五年級下冊“圓的認識”一課的教學中，筆者利用AI 機器人的投影功能，向學生呈現了日常生活中的各種“圓形物體”，讓學生初步形成“圓是一種封閉的曲線圖形”的觀念；用動態的方式引導學生認識圓的半徑、直徑、圓心等，強化學生的空間觀念；接著，與AI 進行對話提出引導學生探究的相關問題，讓學生置身于情境中展開數學操作。在此基礎上，筆者利用AI 投影屏幕上的“動物大會”開展“套圈的游戲”，“怎樣讓套圈的游戲公平？”進而再次激發學生的數學思維，讓學生感悟“到定點的距離等于定長的點的軌跡的集合”，促進學生創新意識的生成。

AI 是學生數學學習的重要載體、媒介，也是驅動學生數學學習的動力引擎。教師應用AI 還可以引導學生布置校園里的數學景觀以體現地面的數學文化、課桌椅的數學人文、廊道的數學精神等。在AI 的情境引導下，學生與數學學科知識進行積極對話，與AI 進行積極對話，讓學生逐漸從形象思維轉變為抽象邏輯思維，實現有效的思維進階、認知進階。

二、利用AI 擬合經驗，打開數學思維再造之“窗”

在數學教學中，需要利用AI 的機器功能、擬合功能、定格功能、回訪功能，讓學生經歷一個自動的編碼輸入、加工擬合、內化輸出的目標過程。借助AI 能讓學生對已有知識經驗、生活經驗進行自主性、能動性的重組，實現學生數學學習的進階，促進數學認知的“質變”“升華”，打開學生數學學習的再造之“窗”。

例如，蘇教版小學數學五年級下冊“異分母分數加減法”一課的教學中，筆者采用翻轉課堂的教學模式。首先，學生在課前掃碼進群，嘗試計算筆者設置的計算題。在計算過程中，學生會發現有些分數不能化成有限小數，由此積極調動已有知識經驗，嘗試根據“分數的基本性質”，將不同分母的分數分別化成和原來分數相等的同分母的分數。當學生遇到障礙時，可以通過觀看筆者放置在群中的微視頻，自主地突破學習的難點，認知自身的學習盲點。在學習過程中借助AI，將學生的認知亮點、思維亮點。

教師還可以借助AI 因材推送，如對學習能力較弱的學生，教師可推送一些基礎性習題；對學習能力較強的學生，教師可推送難度相對較大的習題。借助AI，教師對學生的數學學習進行有效的學法指導、學法引導，精準施測，從而不斷提升每一位學生的數學學習力，發展每一位學生的數學核心素養。

三、利用AI 機器掃描，搭建數學理解內化之“橋”

數學學習是一個3W（即What，Which 和Why）的內加工過程，是將“專家經驗”內化為學生組織經驗的一部分，是需要利用AI 機器掃描功能，決策怎樣學得好、決策“卡脖子”問題。在數學教學中，教師要有意識地構建AI 學習體系。在應用AI 推動學生學習的過程中，不僅要豐富學生的感知，更要引導學生進行智能決策。教師使用AI 進行決策，一方面要切入數學學科知識的本質，另一方面要關照學生的具體學情，讓學生直觀地、有重點地、有難點地學習相關知識，有意識地培養學生的創新思維、實踐能力。如此，人工智能決策才能富有針對性、實效性，搭建好學生數學學習之“橋”。

例如，蘇教版小學數學四年級下冊“相遇問題”一課的教學中，筆者發現部分學生無法認識“相遇問題”中的雙方時間是相同的，無法在雙方所行駛的路程和總路程之間建立等量關系等。基于此，筆者借助AI 真實地演繹了“相遇問題”的多種變式，如“雙方同時出發、同時停止”“甲先出發兩個小時之后乙再出發”“甲乙在相遇的過程中，甲因為某種事情停留了一個小時，甲乙雙方在相遇之后繼續向前行駛”等，進而讓學生根據智能決策的相關內容，靈活地分析和解決問題。AI 不僅能為學生的數學學習進行決策，幫助學生指明思考、探究的方向，同時還能清晰展現學生的學習過程。如根據甲乙雙方速度的大小，學生能直觀地看到“相遇點”的偏向。在這個過程中，學生可以舉一反三，暢通了分析和解決問題的思路。

AI 不僅能對學生的數學學習進行智能性的決策，更能讓學生的數學學習變得生動靈活。AI 的應用改變了傳統的數學課堂單調、枯燥等狀況，促進了學生的數學深度學習。AI 的智能決策能開發學生的數學學習潛質，改善數學學習品質，提升數學學習質量，優化數學學習生態。

四、利用AI 數據干預，解開數學學情閉合之“鎖”

數學學情閉合現象是數學教育的大事件，要把脈學情、精準施教，需要干預和被干預，利用AI 數據分析自動功能、說話功能，借助AI 中的大數據關聯技術，有效地打開學生的數學學習之“鎖”。在數學教學中，教師可以將AI 的操作系統進行分類，如學情把脈系統、學習診斷系統、檢測反饋系統等。有了大數據的支撐，教師能有效地把握學生的數學學習樣態，從而有效地制定相應的教學策略、教學手段、教學路徑等，實現教學的隨機通達。大數據的分析是一種精準的、有效的量化分析，借助大數據分析，教師可以將學生的學習情況等構建成一個“蜘蛛網絡圖”。

例如，蘇教版小學數學五年級下冊“分數的意義”一課的教學中，筆者根據學生的具體學情設計研發了一組有針對性的習題，學生完成習題后，筆者應用大數據對完成狀況進行診斷，通過大數據結果分析，能有效把握學生學習本課內容的薄弱項。如“一個數量的幾分之幾”等基礎性問題，學生完成得較好，“蜘蛛網絡圖”會呈現“凸”的狀態；“一個整體的幾分之幾”“每份是幾分之幾”“幾分之一對應相應的幾份”等問題，學生的認知理解存在模糊不清的現象，“蜘蛛網絡圖”會呈現“凹”的狀態。

大數據是AI 的重要組成部分，不僅可以讓客觀題做到智能性批改，還能對學生的作業等進行精準性分析，從而讓教師能有效地進行查漏補缺，對學生的數學學習進行精準性干預，為教師的有效教學開辟道路。AI 中的大數據，不僅能提升學生的數學學習效能，還能有效地減輕學生的學業負擔，促進學生的數學學習反思。大數據分析讓教師的教學富有針對性、方向性和實效性。

將AI 應用于小學數學學科教學是一種方向，也是數學教學的應然之舉。將AI 融入學生的數學學習之中，能有效地提升學生的數學核心素養、信息素養。應用AI，要結合數學新課程標準和數學學科的特質，同時還要根據學生的具體學情。只有這樣，AI 才能讓學生的數學學習成為生動活潑、積極主動、富有個性化的過程，才能成為智慧性的學習，讓數學課堂成為智慧性的課堂。