AI技術(shù)支持下小學(xué)數(shù)學(xué)的精準(zhǔn)教學(xué)策略

人工智能（AI）技術(shù)是近年來信息化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，AI技術(shù)目前在各行各業(yè)都有應(yīng)用。在新課改背景下，小學(xué)教學(xué)也開始嘗試融合AI技術(shù)。尤其在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師在AI技術(shù)支持下開展教學(xué)活動，為數(shù)學(xué)注入全新活力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)活動中，教師應(yīng)合理利用AI技術(shù)，精準(zhǔn)開發(fā)數(shù)學(xué)教學(xué)方案，從而實現(xiàn)個性化、創(chuàng)新化的教學(xué)。

一、AI技術(shù)支持下的小學(xué)數(shù)學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)原則

（一）目標(biāo)導(dǎo)向性原則

AI技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)的融合，是新課改背景下提出的一種新型教學(xué)模式，教師利用AI技術(shù)教學(xué)必須目標(biāo)明確，才能保證教學(xué)的針對性與高效性。同時，在目標(biāo)導(dǎo)向性原則的指導(dǎo)下，教師應(yīng)根據(jù)每個數(shù)學(xué)教學(xué)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(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)的適度融合。

（二）因材施教原則

學(xué)生對數(shù)學(xué)的敏感度、興趣度不同，學(xué)習(xí)效率、接受能力也會存在差異。因此，在AI技術(shù)支持下的精準(zhǔn)教學(xué)要遵循“因材施教”原則。教師要綜合考慮學(xué)生的個體化差異，根據(jù)學(xué)生實際情況選擇AI軟件與工具，盡量以學(xué)生最容易接受的AI技術(shù)開展課堂活動，從而激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意識。

（三）互動原則

AI與數(shù)學(xué)教學(xué)活動的融合應(yīng)遵循互動性原則。教師要在課堂中充分體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)地位，通過提問、討論、實踐等方法加強(qiáng)與學(xué)生的互動，同時刺激學(xué)生積極主動地思考問題、解決問題，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人。

二、AI技術(shù)支持下的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略

（一）基于AI進(jìn)行情境模擬

小學(xué)生思維還沒有完全具象化，學(xué)習(xí)抽象的數(shù)學(xué)知識時難免存在理解困難的情況，教師在教學(xué)活動中應(yīng)注重靈活性，避免強(qiáng)硬地向?qū)W生灌輸知識，注重教學(xué)方法的實用性與趣味性。AI技術(shù)的誕生為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提供了新思路，教師可以借助VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬化的情境，讓學(xué)生通過VR情境感受數(shù)學(xué)知識，實現(xiàn)對學(xué)生的多感官刺激，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

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

（二）打造AI個性課堂

AI技術(shù)為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提供新的思路，也為課堂增加不少樂趣。教師在應(yīng)用AI技術(shù)開展數(shù)學(xué)教學(xué)時，要揚(yáng)長避短，要充分發(fā)揮AI技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建基于AI技術(shù)的人機(jī)交互式教學(xué)課堂。教師利用AI技術(shù)制作簡單的教學(xué)輔助工具，支持簡單檢索、答案生成、解題思路等功能。學(xué)生可以與AI工具交流，構(gòu)建多維化、立體化的課堂，使數(shù)學(xué)課堂動靜結(jié)合，聲色俱備，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

以北師大版的《數(shù)據(jù)的表示和分析》（五年級下冊第八單元）的教學(xué)活動為例，教師可以利用AI技術(shù)打造個性化課堂，讓學(xué)生通過個性化、高效化的學(xué)習(xí)，掌握平均數(shù)、復(fù)式折線統(tǒng)計圖、復(fù)式條形統(tǒng)計圖的相關(guān)知識點(diǎn)。借助AI技術(shù)依次開展數(shù)據(jù)收集、整理、描述、分析等教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)習(xí)解決實際問題。在數(shù)據(jù)收集過程中，引入AI數(shù)據(jù)記錄表格，加快數(shù)據(jù)的收集進(jìn)度，讓數(shù)據(jù)收集變得簡單。教師可以引入智能機(jī)器人整理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)整理過程制作成動畫片，讓學(xué)生觀看動畫片，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，借助AI技術(shù)設(shè)立數(shù)學(xué)課堂游戲活動，鼓勵學(xué)生參與游戲，通過游戲讓學(xué)生掌握各種統(tǒng)計圖的描述方法。此外，在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，教師還可以借助AI技術(shù)為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)支持。AI系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解程度，自動生成針對性的練習(xí)題和解析。對于掌握較慢的學(xué)生，AI可以提供更詳細(xì)的步驟講解；而對于掌握較快的學(xué)生，AI則可以提供更具挑戰(zhàn)性的拓展任務(wù)。

（三）利用希沃白板構(gòu)建生動課堂

利用AI技術(shù)打造的希沃白板，也可用于小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)。教師在數(shù)學(xué)教學(xué)時可以利用希沃白板向?qū)W生展示各種平面圖形、立體圖形，也可在希沃白板上進(jìn)行各種教學(xué)操作，如圖形平移、旋轉(zhuǎn)、分割等操作。借助希沃白板打造生動、有趣的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂。總之，教師應(yīng)當(dāng)因材施教地合理使用希沃白板，充分發(fā)揮希沃白板的作用進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)，搭建全面、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂，從而幫助學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識。

例如，在北師大版的《認(rèn)識圖形》（二年級下冊第六單元）的教學(xué)活動中，教師可以利用希沃白板開展教學(xué)活動，幫助學(xué)生正確認(rèn)識角、直角、長方形、正方形、平行四邊形等，同時掌握相關(guān)圖形的概念與特點(diǎn)以及平行四邊形與梯形的關(guān)系。本次教學(xué)活動的主題為“AI助力圖形認(rèn)知與創(chuàng)意設(shè)計”，準(zhǔn)備AI圖形識別工具、圖形設(shè)計軟件，同時準(zhǔn)備好彩筆、方格紙、圖形卡片等，按照以下步驟開展教學(xué)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(dǎo)學(xué)生觀察不同物品的圖像。第二步，教師利用AI工具對復(fù)雜圖案進(jìn)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(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)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(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)簡單的希沃白板使用方法，鼓勵學(xué)生在白板上設(shè)計圖案，要求學(xué)生使用本節(jié)課學(xué)習(xí)的圖形構(gòu)建圖案，提高學(xué)生對各種圖形的認(rèn)知程度。

（四）利用AI技術(shù)因材施教

在數(shù)學(xué)教學(xué)活動中，小學(xué)教師應(yīng)高度關(guān)注學(xué)生的個性化特點(diǎn)，從學(xué)生的性格特征、接受能力等方面入手，因材施教，構(gòu)建符合學(xué)生實際情況的教學(xué)方案，避免千篇一律的教學(xué)模式。數(shù)學(xué)教師應(yīng)充分應(yīng)用AI技術(shù)，讓數(shù)學(xué)與AI技術(shù)巧妙融合，凸顯學(xué)生的主導(dǎo)地位，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。基于AI技術(shù)的精準(zhǔn)化教學(xué)可延伸到習(xí)作環(huán)節(jié)，讓AI技術(shù)輔助學(xué)生完成作業(yè)，通過錄播的方式幫助學(xué)生鞏固課堂知識，提高課后習(xí)作的準(zhǔn)確率。

例如，在北師大版的《運(yùn)算律》（四年級上冊第四單元）的教學(xué)過程中，重點(diǎn)學(xué)習(xí)加法交換律、乘法交換律、加法/乘法結(jié)合律、乘法分配律等運(yùn)算法則，本單元課程都是基礎(chǔ)知識，學(xué)生基本能在課堂上掌握相關(guān)知識點(diǎn)。盡管本節(jié)課程難度不大，但需要課后大量練習(xí)鞏固知識，才能起到舉一反三的效果。但大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)本單元課程中，存在“學(xué)習(xí)易，做題難”的問題，學(xué)生做題時難免會出現(xiàn)畏難情緒。針對這一問題，教師可以利用AI技術(shù)進(jìn)行課程錄播，按照簡單、基礎(chǔ)、拓展的順序循序漸進(jìn)地錄入課程內(nèi)容，在簡單知識層次可錄入“24×2=？ 33×3=？”等淺顯運(yùn)算，在基礎(chǔ)知識層次可錄入“68×14=？ 105÷16=？”等運(yùn)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(xué)生分解較難的計算。此外，教師可以將《運(yùn)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(fèi)最少？讓學(xué)生在做作業(yè)時觀看錄播視頻，學(xué)有余力的同學(xué)可以嘗試探索最后一道大題，通過自我探究實現(xiàn)個人學(xué)習(xí)能力的提升。

（五）利用AI技術(shù)實現(xiàn)課后輔導(dǎo)

在傳統(tǒng)模式下，教師在批改學(xué)生作業(yè)過程中需要耗費(fèi)大量的時間及精力，并且由于學(xué)生數(shù)量較多，個人精力有限，有時難免無法顧及每一位學(xué)生的情況。人工智能技術(shù)的一大突出能力是數(shù)據(jù)處理，借助這一特征，教師可以在小學(xué)數(shù)學(xué)課后輔導(dǎo)中引入這一技術(shù)，提升課后輔導(dǎo)的精準(zhǔn)性及時效性，促進(jìn)小學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)提升。借助人工智能技術(shù)，教師可以在短時間內(nèi)完成試卷、課后作業(yè)的批改，并且由人工智能統(tǒng)計學(xué)生錯題及最終得分，記錄學(xué)生每一次課后作業(yè)完成情況、考試情況，在此基礎(chǔ)上，借助人工智能技術(shù)為每一位學(xué)生生成個性化的課后輔導(dǎo)計劃，實現(xiàn)科學(xué)課后輔導(dǎo)自動化管理，這既能提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，又能提升教學(xué)質(zhì)量。另一方面，人工智能技術(shù)還可以根據(jù)學(xué)生作業(yè)的完成情況，為學(xué)生及教師形成針對性的改進(jìn)建議，如對于教師，人工智能可以反饋作業(yè)布置難度是否符合學(xué)生理解能力、班級中大部分學(xué)生是否已經(jīng)掌握某個知識點(diǎn)、是否還需要進(jìn)一步延伸和升華某知識點(diǎn)。對于學(xué)生，人工智能可以反饋某些知識點(diǎn)掌握是否牢固，同時設(shè)計一些針對性的練習(xí)題，增強(qiáng)學(xué)生對課堂知識的掌握程度。

現(xiàn)階段，教師在教學(xué)中已經(jīng)將“小猿口算”“作業(yè)幫”等人工智能引入課后輔導(dǎo)，讓學(xué)生上傳作業(yè)到人工智能平臺，人工智能自動批改作業(yè)后，匯總錯誤，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師可以通過平臺關(guān)注學(xué)生作業(yè)完成情況，也可通過“作業(yè)幫”及時發(fā)布、調(diào)整作業(yè)，并對學(xué)生進(jìn)行針對性地輔導(dǎo)，從而提升課后輔導(dǎo)的精準(zhǔn)性。

例如，在小學(xué)數(shù)學(xué)“兩位數(shù)乘兩位數(shù)”的教學(xué)中，對于小學(xué)生來說，這一知識點(diǎn)步驟較多，學(xué)生容易在計算過程中出錯。如果想提高學(xué)習(xí)效果，學(xué)生必須長期練習(xí)，大量積累，從量變達(dá)到質(zhì)變。然而在課堂上如果讓學(xué)生練習(xí)，又會耗費(fèi)大量時間，因此傳統(tǒng)教學(xué)對這一知識點(diǎn)的教學(xué)稍有不足。教師可以布置一些計算練習(xí)題，借助“小猿口算”來評判學(xué)生計算的結(jié)果，由人工智能指出學(xué)生的錯誤，讓學(xué)生了解自己的知識盲區(qū)，并且根據(jù)人工智能的提示來展開針對性訓(xùn)練，這樣不僅能提高教學(xué)效果，還能節(jié)省時間。

（六）利用AI技術(shù)實現(xiàn)精準(zhǔn)教研

傳統(tǒng)的教育方式無法對學(xué)生學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行追蹤，也不能準(zhǔn)確了解每位學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，無法掌握每位學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這對精準(zhǔn)教學(xué)極為不利。人工智能的出現(xiàn)可以解決這一問題。一方面，教師可以根據(jù)后臺搜集的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，了解學(xué)生對知識的掌握程度，把握學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和知識內(nèi)化吸收情況，找出每位學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)效果。不僅如此，教研工作是教學(xué)工作的重要組成內(nèi)容，在教研工作中，教師還可以結(jié)合自己應(yīng)用人工智能的習(xí)慣與工作記錄，選擇高匹配度的教學(xué)資源，并且通過人工智能對課堂教學(xué)情況進(jìn)行記錄，適當(dāng)調(diào)節(jié)，有利于教師不斷優(yōu)化自己的教學(xué)模式。

例如，在教學(xué)“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(xué)生在哪個教學(xué)環(huán)節(jié)的參與熱情最高，在哪個教學(xué)環(huán)節(jié)容易“走神”，或哪個環(huán)節(jié)缺少和學(xué)生的互動與交流。另外，教師還可以關(guān)注學(xué)生對生活課堂、問題情境教學(xué)、小組合作教學(xué)、探究式教學(xué)等新的教學(xué)方法有何種反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上不斷調(diào)整自己的教學(xué)節(jié)奏、教學(xué)模式，最終尋找符合本班級學(xué)生的教學(xué)方式。

三、AI技術(shù)支持小學(xué)數(shù)學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)的實際案例

教師在開展數(shù)學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)活動過程中，可以根據(jù)實際情況合理融合AI技術(shù)，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(shù)支持下開展精準(zhǔn)教學(xué)活動。

在實際教學(xué)中，教師可以借助AI技術(shù)改變學(xué)生視角，可以組織如下教學(xué)活動。

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

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

教學(xué)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(diǎn)？可以從線條、形狀、對稱等角度進(jìn)行分析。

教學(xué)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(zhuǎn)動，然后平移轉(zhuǎn)動的圓，發(fā)現(xiàn)兩個紙片都能完全重合。借助這一動畫，讓學(xué)生認(rèn)識：圓形的對稱軸有無數(shù)條；圓形是中心對稱圖形，中心對稱點(diǎn)為圓心。

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

四、結(jié)語

數(shù)學(xué)是小學(xué)階段的重要課程之一，不同于語文和英語的感性表達(dá)，小學(xué)數(shù)學(xué)是一門理性化課程，各種問題都可以采用數(shù)學(xué)思維來解決。為了避免學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)枯燥感，教師可以嘗試在數(shù)學(xué)課堂中融合AI技術(shù)，打造生動有趣、活潑、互動性強(qiáng)的數(shù)學(xué)課堂，為學(xué)生營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍。同時，利用AI技術(shù)豐富教學(xué)手段，還能實現(xiàn)教學(xué)的精準(zhǔn)化與高效化，持續(xù)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

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