人工智能技術融入小學數學教學的實踐探索

摘 要：隨著信息技術的迅猛發展，人工智能技術逐漸在教育領域展現出其獨特的優勢，尤其是在小學數學教學中，其應用前景備受關注?；诖?，詳細闡述人工智能技術在小學數學教學中的實踐路徑，包括智能作業批改與反饋、學習數據分析與報告、智能化測評與診斷以及增強課堂互動等方面。通過分析具體應用案例，體現出人工智能技術是如何提高教學效率，促進學生個性發展，提升學生學習效果，并最終實現教育公平與質量提升的。

關鍵詞：人工智能技術；小學數學教學；實踐探索

作者簡介：賀明華（1991—），男，江蘇省常熟市謝橋中心小學。

在現代教育改革的大背景下，如何利用先進技術提升教學質量和學生學習效果已經成為教育工作者關注的重點。人工智能（AI）技術憑借其強大的數據處理能力和智能化分析手段，為解決傳統教學中的諸多問題提供了新的路徑。特別是在小學數學教學中，人工智能技術通過個性化學習支持、即時反饋與互動、智能化測評等方式，極大地改善了教學效果和學生的學習體驗。為此，教師要全面探討人工智能技術在小學數學教學中的實踐應用措施，真正適應其帶來的變化。

一、人工智能技術融入小學數學教學的具體形式

（一）個性化學習路徑與智能輔導

利用AI算法，教師可以根據學生的學習進度和表現，動態調整教學內容和難度，提供個性化的學習路徑［1］。例如，當系統檢測到學生在某個知識點上遇到困難時，可以自動提供相應的補充練習或講解視頻，幫助學生鞏固知識。通過AI虛擬助手或機器人，實時回答學生的問題，提供即時反饋，可以解決學生在學習過程中遇到的疑難問題，減少學生等待教師解答的時間，提高學習效率。

（二）數據分析與學習行為監控

通過人工智能技術分析學生在學習平臺上的操作數據，如做題時間、正確率、錯誤類型等，生成詳細的學習報告，能幫助教師全面了解學生的學習情況。另外，利用AI模型預測學生的學習表現和發展趨勢，提前識別學生可能存在的學習問題，能幫助教師及時采取干預措施。

（三）智能課堂與互動教學

智慧黑板可以根據教師的教學內容自動生成相關的多媒體資源，如圖表、動畫等，增強教學的直觀性和趣味性。同時，人工智能技術可以識別教師的書寫內容，自動轉換成電子文本，方便保存和分享。利用人工智能技術開發的互動教學工具，可以實現實時的課堂互動，如智能答題器、實時投票系統等，進而激發學生的參與積極性，提高課堂互動的效果。

（四）虛擬實驗與游戲化學習

利用人工智能技術開發虛擬數學實驗和AR教學工具，可以讓學生在虛擬環境中進行數學實驗和探索，增強對抽象數學概念的理解和記憶。例如，數學學習游戲可以根據學生的學習情況和興趣愛好，動態調整游戲內容和難度，讓學生在游戲中學習數學知識，提高學習的趣味性和主動性。

二、人工智能技術融入小學數學教學的實踐意義

（一）定制化教學方案，及時反饋與調整

人工智能技術可以對學生在學習過程中生成的大量數據進行深入分析，這些數據包括學生的答題記錄、作業完成情況、學習時長、課堂參與度等，從而識別出學生對哪些知識點掌握得較好，哪些知識點還存在不足［2］。同時，人工智能技術還可以分析學生的學習習慣，快速發現學生的學習瓶頸，幫助教師了解每個學生的具體需求和問題。通過即時的反饋，學生能在學習過程中不斷調整自己的學習策略。根據學生的整體學習情況，AI系統能提出調整學習方法的建議，如加強對基礎知識的復習，增加某類題目的練習次數等，這樣的動態調整能幫助學生更全面地掌握知識，避免知識點的遺漏和誤解。

（二）智能推薦資源，實現自動批改與評價

利用人工智能技術，教師可以深入分析教學內容以及每個學生的學習需求，然后根據這些信息選擇最適合的教學資源。例如，AI系統可以根據學生在某個知識點上的薄弱情況，推薦相關的視頻講解、電子書章節或習題，幫助學生更好地理解和掌握該知識點；還可以根據課程大綱和教學目標，推薦適合教師使用的課件、實驗操作指南等資源，確保教學內容與學生的實際需求相匹配。此外，人工智能技術能自動批改學生的作業和試卷，在客觀題和標準化題目上表現尤為出色，這可以減輕教師的工作負擔，節省教師的大量時間和精力，提高教學評價的公正性和準確性。

（三）學習過程生動有趣，培養自主學習能力

利用人工智能技術，教師可以開發各種互動教學工具，如智能答題器、虛擬課堂助手等。借助這些工具，教師可以增強在課堂上與學生的互動，增加教學的趣味性。例如，游戲化學習平臺將數學知識融入游戲場景中，讓學生在玩游戲的過程中學習數學，通過解答數學問題來闖關，或是通過游戲中的任務和挑戰來獲得獎勵，這種方式不僅可以激發學生的學習興趣，還可以提高學生的參與度和積極性。最重要的是，人工智能技術可以根據學生的學習進度和表現，提供個性化的學習建議和資源，幫助學生制定學習計劃和目標，讓學生選擇適合自己的學習路徑和節奏，自主安排學習時間和內容。

（四）均衡分配資源，促進教師專業發展

教育資源分配不均的問題一直存在，而人工智能技術的應用可以打破地域限制，讓農村地區的學生也能享受到先進的教育資源。例如，通過在線直播課程和錄播課程，農村學生可以接觸到一線城市優秀教師的課堂，學習到最新的教學內容［3］；在線教育平臺提供了豐富的教育資源庫，包括電子教材、習題庫、視頻講解等，供教師和學生隨時查閱和使用。人工智能技術不僅能幫助教師了解學生的學習情況，還能為教師提供最新的教學資源和方法。通過人工智能技術，教師能隨時獲取最新的教育研究成果、教學案例和教學工具，提升自己的專業素養。

三、人工智能技術融入小學數學教學的實踐路徑

（一）有效落實因材施教，促進學生個性發展

因材施教即根據學生的個性差異、學習需求和能力水平，提供有針對性的教學內容。人工智能技術的應用，使教師可以更加精確地了解每個學生的學習特點，設計個性化的教學方案，這種個性化教學能幫助學生更好地理解和掌握數學知識，提高學習效果［4］。人工智能技術也可以根據學生的學習數據，生成個性化的學習報告和建議，幫助教師制訂具體的教學計劃。教師能根據這些數據和建議，給予學生有針對性的輔導和幫助，確保每個學生都能獲得有效的學習支持。

以“因數和倍數”的教學為例，課前筆者利用AI系統收集學生的基本數據，包括之前的學習成績、作業完成情況、學習習慣等，識別哪些學生對該知識點掌握不牢，需要重點輔導。課堂上筆者利用AI系統提供的多媒體資源，詳細解釋因數和倍數的概念，并通過動畫等形式，讓學生直觀理解這些抽象概念。同時，通過互動教學工具與學生進行問答互動，對學生進行即時反饋。在這一過程中，AI系統實時監控學生在課堂上的表現，如答題情況、理解程度等。根據不同學生的知識掌握情況，AI系統為每個學生布置了個性化的學習任務和練習題目。對于在理解因數和倍數概念上有困難的學生，AI系統提供了詳細的解釋和示例，通過實例講解和應用場景，幫助學生理解和掌握知識點。學生完成練習后，AI系統自動批改并提供反饋，指出錯誤所在，并給予詳細的改進建議。最后，AI系統根據課堂數據生成總結報告，幫助筆者了解整體教學效果和每個學生的掌握情況。課后，AI系統繼續為每個學生制訂后續的輔導計劃，安排有針對性的練習和復習內容。

（二）實現智能學習輔導，及時完成答疑解惑

通過AI系統的即時輔導，學生可以迅速解決學習中的疑問，繼續進行學習，提高整體學習效率。同時，AI系統實施的智能學習輔導可以減輕教師的工作負擔，系統處理大量日常的答疑和輔導工作，使教師能將更多的時間和精力投入教學設計和對個別學生的特殊輔導中，提升教學質量。智能學習輔導的核心原則之一是即時性，當學生在學習過程中遇到問題時，AI系統能立即提供解答和輔導，避免學生因長時間得不到解答而產生挫敗感或失去學習興趣，確保學習的連貫性和有效性。

以“分數加減法”的教學為例，教師可以利用AI系統準備分數加減法的相關教學資源，包括講解視頻、示例題目、互動練習等，然后使用智能黑板或多媒體設備播放講解視頻，詳細介紹分數加減法的概念和計算方法。AI系統能根據每個學生的掌握情況，布置難度適宜的練習題目，幫助學生鞏固所學知識。例如，有的學生對通分、約分等操作不熟練，在進行分數加減法運算時出現計算錯誤，而AI系統可以通過動畫演示正確的解題步驟，幫助學生直觀理解分數加減法的計算過程。此外，AI系統會對學生的錯題進行詳細分析，指出錯誤的具體步驟，并提供相應的練習題目，幫助學生鞏固薄弱環節。

（三）增強課堂師生互動，營造輕松課堂氛圍

增強師生互動能使課堂更加生動有趣，激發學生的學習興趣。利用人工智能技術，教師可以設計多樣化的互動活動，如即時問答、互動游戲等，使學生在參與活動的過程中更積極主動地學習數學知識［5］。學生也可以在課堂上實時表達自己的疑問和見解，教師能夠及時解答并引導學生深入思考。人工智能技術支持下的互動活動能幫助學生更好地理解和掌握復雜的數學概念，提高學習效果。當然，互動活動應具備包容性，照顧到每個學生的參與和體驗。AI系統能根據每個學生的個性特點和學習情況，推薦適合的互動方式，確保所有學生都能積極參與并從中受益。

學習完四則混合運算后，教師可以借助人工智能技術設計互動游戲課件，根據學生的學習水平和參與度，將學生智能分配到不同的小組中，確保每組的整體水平均衡。隨后，讓AI系統隨機生成四則混合運算題目，并以有趣的圖像或動畫形式呈現在大屏幕上，吸引學生的注意力。教師讓每組學生共同討論并解答題目，AI系統記錄每組的答題時間和準確率，并提供即時反饋。若回答正確，AI系統給予獎勵積分和鼓勵；若答案錯誤，AI系統提供詳細的解題步驟和解釋。游戲可分為多個關卡，每關設定不同難度的題目，每組完成一個關卡后，進入下一關，挑戰更高難度的題目。AI系統則根據每組的答題表現，實時更新排行榜。最后，由AI系統自動匯總每組的成績，生成詳細的成績報告，包括正確率、答題時間、錯誤類型分析等。教師則根據AI系統生成的成績報告，表彰表現優異的小組，頒發獎勵，如小獎品或榮譽證書等。

（四）有效實施智能評價，提高學生學習效率

第一，提供智能作業批改與反饋。以“長方形和正方形的面積”這一章節為例，AI系統能夠根據這一章節的教學目標和學生的學習情況，智能生成多種類型的作業題目，包括計算題、應用題和圖形題等。學生通過在線學習平臺完成并提交作業，由AI系統自動記錄提交時間和答題過程，并進行批改，針對每道題目給出詳細的分數和錯誤標記，根據學生的錯誤類型，提供詳細的解題步驟和正確答案，幫助學生理解并改正錯誤。

第二，提供學習數據分析與報告。以“統計與概率”這一章節為例，AI系統能夠對學生的學習數據進行深度分析，識別出學生對“統計與概率”知識點的掌握情況，包括學生在統計圖表、數據分析、概率計算等方面的表現，生成班級整體報告，幫助教師了解全班學生在“統計與概率”這一章節的學習情況，識別共性問題。根據學習報告，教師可以調整教學策略和計劃，重點講解薄弱知識點，并為學生提供個性化的輔導和支持。

第三，提供智能化測評與診斷。AI系統可以根據教學目標和大綱要求，定期生成“統計與概率”章節的在線測試題目，涵蓋主要知識點和技能。教師可安排學生在指定時間內完成在線測試，AI系統記錄每個學生的答題情況，對學生的測試結果進行詳細評估，分析正確率、答題時間和錯誤類型，并為每個學生生成個性化的測評報告，詳細列出學生在測試中的表現、對各知識點的掌握情況和需要改進的方面。根據學生的測評結果，AI系統能提供個性化的學習診斷建議，如推薦復習資料、補充練習題和提供學習策略等。

結語

綜上所述，人工智能技術在小學數學教學中的應用不僅有效提高了教學效率和質量，還為學生提供了個性化的學習支持，顯著提升了學習效果。未來，隨著技術的進一步發展，人工智能在教育領域的應用將更加深入和廣泛，有助于推動教育改革向更高層次邁進，實現真正的教育公平和質量提升。作為新時代教育工作者，小學數學教師也應積極探索和應用人工智能技術，不斷創新教學模式，為學生提供更優質的教育服務。

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