技术驱动：AI 时代小学数学教学中想象力培养的探索与实践

人工智能时代已经到来，给小学数学教学给予了全新的发展机遇，在培养学生数学想象力方面开创了广阔的空间，AI 技术突破了传统教学的局限，能将抽象的数学概念转化为生动的视觉呈现，帮助学生建立直观认知，以苏教版四年级数学教材为例，利用智能化教学工具，对几何变换、统计图表等内容进行形象展示，让学生在数字化场景中感受数学规律。依靠 AI 辅助教学实践，探索培养数学想象力的创新模式，激发学生主动思考和创造性解决问题的能力。

一、AI 技术在小学数学教学中的应用现状

人工智能技术正慢慢融入小学数学课堂教学之中，衍生出各种各样的应用模式，智能教学平台可根据学生答题的具体情况自动生成知识图谱，精准地找出学习过程中的难点，在苏教版四年级数学课程的教学实践当中，智能化教学工具呈现出了独特的优势，例如在“升和毫升”单元教学的时候，智能软件可以生成容器体积变化的动态演示，帮助学生直观地领会容量单位的换算关系。在“两、三位数除以两位数”的学习过程中，AI 辅助工具可把运算过程逐步细化，帮助学生梳理清晰思路，在“统计表和条形统计图”单元，智能教学系统有实时数据可视化功能，可将抽象的数据关系转化为直观的图像，这些应用提高了教学效果，让学生对数学概念的理解更加深刻，同时学习兴趣也有了较大程度的提高[1]。

二、AI 辅助下数学想象力培养的创新路径

（一）几何图形变换的动态可视化教学

教师于苏教版四年级下册“平移、旋转和轴对称”单元教学里，充分借助智能教学软件达成几何图形变换的可视化教学，在平移概念教学之时，教师借助教学软件设计了从简单至复杂的图形平移任务，先是让学生观察单一几何图形的平移轨迹，以此掌握平移的基本特征，接着逐步过渡到组合图形的平移，教师借助软件演示平移前后图形的位置关系，着重引导学生关注平移距离以及方向的变化规律。在旋转变换教学中，教师设置了不同的旋转中心与角度参数，依靠动态演示帮助学生理解旋转过程中图形位置的连续变化，在复杂图形的旋转中，教师调整旋转速度，使得学生能更清晰地观察图形各个点的运动轨迹。

在轴对称图形的教学过程中，教师借助智能教学软件创设了诸多剖析活动，先是凭借软件展示日常生活里的对称现象，比如蝴蝶的翅膀，建筑物的造型等，以此引导学生找出对称轴的位置，接着教师运用软件的实时绘图功能，让学生试着在网格里绘制简单图形，学生点击确定对称轴后。系统会自动生成对称图形，帮助学生理解对称性质，对于较难理解的复合对称图形，教师利用软件的动态折叠功能，呈现多条对称轴的情形，引导学生进行观察并总结规律，这种动态可视化的教学方法，能让抽象的几何变换概念变得具体形象，还培养了学生的空间想象能力和几何直观。教师经过系统性的教学设计，帮助学生建立起对图形变换的深刻理解，为后续更复杂的几何学习筑牢基础。

（二）数据统计的智能化分析与展示

在苏教版四年级上册的“统计表和条形统计图”这一单元当中，AI 技术给予了一种全新的数据统计分析方式，在教学实践过程里，学生借助智能教学平台收集班级同学的身高数据，该系统可自动生成条形统计图，并且标注出数据区间，清晰地呈现出身高分布规律，智能平台支持基础统计图表的绘制，还可将统计数据转化为百分比，以此帮助学生理解数据的占比关系。学生依靠拖拽操作便可以完成数据的分类汇总，形成对数据统计的直观认识[2]。

在运动与身体变化主题教学里安排学生采集长跑速度数据，借助 AI 工具做动态分析，智能系统将采集的数据转化为呈现实时变化的折线图展示速度变化趋势，学生依靠观察不同时间段数据特征探索体能与速度的关联性，这种基于真实场景的统计学习模式激发了学生对数据背后规律的思考。智能分析工具的辅助作用提高了学生的数据处理效率，培养了学生的数据分析思维，为后续学习数学统计知识奠定基础。

（三）基于生活情境的智能互动教学

教师于苏教版四年级“认识人民币”以及“小数的意义”等单元教学期间，借助数字教学资源平台创建了一系列贴合生活实际的数学情境，就人民币单元而言，教师设计了虚拟超市购物场景，把常见商品价格录入教学系统，设定了阶梯式购物任务，先是简单的单件商品支付，接着是多件商品组合计算，最后是复杂的优惠折扣情境，教师依据教学目标对任务难度给予调整，在教学进程中教师引领学生运用智能教学软件开展实践操作，借助系统生成的不同价格组合，让学生反复练习计算以及找零，培育学生对金额计算的敏感度。

在“小数的意义”单元教学期间，教师借助智能教学平台创设了体育测量以及天气温度记录等实践场景，教师先引导学生于体育课上采集跳远、跑步等运动数据，把这些数据录入教学系统给予分类整理，系统会自动生成数据分析图表，教师依据此引导学生观察小数在实际测量里的应用，理解小数的实际意义。对于温度记录活动，教师设计了为期一周的观测任务，让学生在不同时间段记录温度变化，借助系统的数据可视化功能，帮助学生直观理解小数的加减运算，这种基于生活情境的智能互动教学模式，强化了学生对数学概念的理解，还提升了学生解决实际问题的能力，在操作过程中，教师及时引导学生思考生活中的数学现象，激发了学生的数学想象力与应用意识。

三、基于 AI 的数学想象力培养实践案例

（一）基于 DeepSeek 的空间概念构建

于苏教版四年级下册“确定位置”单元展开教学时，教师借助DeepSeek 智能助手来辅助教学工作，设计了一系列构建空间概念的活动，基于DeepSeek 有的文本描述以及图像生成功能，教师预先准备好校园主要建筑物相对位置的描述内容，让系统生成从多个角度呈现的平面示意图。在课堂之上，教师将这些图示进行展示，引领学生去观察不同视角下建筑物位置的变化情况，借助具体且直观的图像帮助学生理解抽象的方位概念。

以“智慧校园导航”为主题，教师精心设计了三个不同层次的教学活动，首先开展的是基础定位训练，教师会给出两个建筑物之间的相对位置情况，引导学生运用“前后左右”这类方位词来精准描述，其次是路径规划训练，教师挑选校园内三至四个地标性建筑，让学生讲述从起点到终点的完整路线，同时利用 DeepSeek 把学生的语言描述转化成直观的路径图。最后是空间重构训练，教师给出某个地点多方面的位置信息，引领学生在脑海中重新构建空间场景，以此培养学生的空间想象能力。

教师借助 DeepSeek 来辅助教学，成功突破了传统平面教具存在的局限，在实践进程中，教师依据教学需求，凭借对位置描述复杂程度进行调整，为学生创设出递进式的空间认知任务，当学生描述位置关系之际，教师运用 DeepSeek迅速生成相应的示意图，能让学生即刻对比自身空间认知是否准确，及时校正方位判断方面的偏差。这种融合 AI 技术的教学模式，使得抽象的空间概念变得具体且可感知，学生在形象思维的支撑下，逐步构建起准确的空间定位思维，为日后学习更为复杂的几何概念奠定坚实基础[3]。

（二）运用豆包 AI 进行数学建模探索

教师于苏教版四年级数学“解决问题的策略”单元教学里，创新性采用豆包 AI 辅助数学建模教学，针对“简单的周期”专题，教师先收集了校园钟声、操场跑圈、昼夜变化等贴近学生生活的周期性现象数据，课堂之上，教师把这些实际问题输入豆包 AI，引导学生去观察 AI 给出的分析思路以及解题策略，以此帮助学生理解怎样把现实问题转化成数学模型。在操场跑圈计时活动中，教师设计了系统的观察记录表，让学生记录每圈所用时间，接着凭借豆包AI 对数据进行分类整理，帮助学生发现时间变化规律，逐步构建起简单的数学模型。

为提升学生数学建模能力，教师用心设计了呈递进态势的建模任务，以自动售货机找零作为实例，教师首先让学生罗列出各种可能的购买组合，再把这些组合输入到豆包 AI 之中获取解题的思路，引领学生从具体的案例里面提炼出数学关系，教师会根据实际情况适时对问题难度作出调整，从单一商品逐步延伸至多种商品组合，引导学生去观察 AI 的分析过程，学习怎样把复杂问题分解成简单步骤。借助这样的方式，教师帮助学生掌握了基础的数学建模方法，培育了学生将生活情境转化为数学问题的能力，在建模过程中，教师非常重视引导学生去理解 AI 给出的思路，而非单纯接受答案，如此一来，锻炼了学生的逻辑思维能力，又培养了他们的数学想象力[3]。

（三）基于 MidJourney 的动态问题情境构建

在“复式条形统计图”以及“折线统计图”的教学过程当中，教师借助 MidJourney 去生成有动态特点的数学问题情境，像是模拟一周天气温度的变化情况或者班级图书借阅量的实时数据等，系统可依据输入的参数自动对数据作出调整，生成相应的统计图表，学生借助观察不同参数条件下图形的变化，培养对数据趋势的预测能力以及图形思维，这种基于 MidJourney 生成的动态问题情境学习方式，切实提升了学生的数据分析能力与数学想象力。

（四）基于希望 AI 的数学游戏化探索

教师在“图形的认识”和“数的认识”等单元中，基于希望 AI 智能教学平台设计了一系列数学闯关游戏，在图形单元中教师设计了“图形拼接大师”闯关任务，要求学生通过旋转、平移等操作将散落的几何图形拼接成目标图案。在数的认识单元中教师创设了“数字密码破译”游戏环节，学生需要发现数列规律完成解密任务，希望 AI 会记录每位学生的解题过程，根据学生的操作给出针对性的提示和引导，例如当学生在图形拼接时遇到困难，系统会通过动画提示可能的变换方向，这种寓教于乐的教学方式，既保持了学生的学习兴趣，又通过个性化指导，培养了学生多角度思考问题的能力。

四、结语

AI 技术与小学数学教学深度融合，为培育学生数学想象力开辟了新路径，实践说明，智能化教学工具可有效激发学生空间想象和逻辑思维能力，使抽象数学概念更易于理解和掌握，借助 AI 技术构建的数字化教学场景，提升了教学效果，还培养了学生创造性思维，这种创新性教学模式，正推动小学数学教育朝着更具想象力和创造力的方向发展，为学生未来数学学习奠定坚实基础。

参考文献

[1]罗永军.迎接挑战:AI 时代小学数学教学中想象力培养的探索与实践[J].教学月刊（小学版）（数学）,2023,(09):14-18.

[2]肖治顺.小学数学教学中学生“量感”发展的培养策略[J].视周刊,2025,(11):68-68.

[3]张淑娟.小学数学教学中创新意识培养策略分析[J].数学小灵通(教研版)(中旬刊),2025,(06):27-28.