AI赋能小学数学课堂的应用探索

1AI 赋能小学数学“图形的认识”智能分层教学的理论架构

1.1 智能分层教学的内涵与价值

智能分层教学突破传统静态分层局限，以动态、精准的分层理念为核心。它基于AI 技术对学生知识储备、学习能力、思维特点等多维要素进行实时、全面的分析，将学生划分为不同层次学习群体。在“图形的认识”教学中，这种分层方式能够使教师充分考虑各层次学生在图形感知、理解和应用能力上的差异，制定与之适配的教学目标、内容和方法。

.2AI 技术的核心教育应用特质

AI 技术在教育领域的应用特性使其成为智能分层教学的理想支撑。其数据采集功能能够借助学习平台、智能终端等多渠道，广泛收集学生在“图形的认识”学习过程中的行为数据，包括课堂互动、作业完成、在线练习等方面。通过机器学习、深度学习等算法，对这些海量数据进行深度挖掘和分析，AI 不仅可以精准判断学生对图形知识的掌握程度，还能洞察学生的学习习惯、思维偏好和认知发展趋势，从而为智能分层教学提供科学、可靠的数据依据，实现教学决策的智能化与精准化。

1.3 教育心理学理论的支撑作用

教育心理学的相关理论为AI 赋能的智能分层教学提供了坚实的理论依据。多元智能理论指出，学生在空间智能、逻辑-数学智能等方面存在差异，这种差异在 T1 学习中表现为对图形的观察、分析和想象能力的不同。认知发展理论强调，学生的认知发展具有阶段 性 和个体差异性，智能分层教学根据学生的认知发展水平，提供适合其阶段的图形学习内容和任务，有助于学生逐步构建图形知识体系，提升空间思维能力。

2AI 在小学数学“图形的认识”智能分层教学中的实践路径

2.1 基于AI 的精准学情诊断

AI 技术构建起全方位、动态化的学情诊断体系。在“图形的认识”教学过程中，AI 通过学习平台的在线测试、课堂即时反馈、作业提交情况等途径，持续收集学生的学习数据。运用数据分析模型和算法，对学生在图形概念理解、图形特征辨析、图形空间关系认知等方面的表现进行量化分析和质性评估。不仅能够准确判断学生当前的知识掌握水平，还能预测学生的学习潜力和可能遇到的困难，从而将学生科学地划分为不同层次，为后续分层教学策略的制定提供精准依据，使教师能够有的放矢地开展教学活动。

2.2 智能化教学内容适配与推送

基于精准的学情诊断，AI 系统能够实现教学内容的智能化适配与个性化推送。针对不同层次学生的学习需求和能力水平，AI 从丰富的教学资源库中筛选出最适合的教学内容。对于基础层学生，推送图形基础概念的生动讲解视频、基础图形识别与绘制的练习题库，帮助学生扎实掌握图形基本知识；对于提高层学生，提供图形组合与分解的探究性学习资料、图形变换规律的深度解析内容，引导学生深入理解图形之间的关系；对于拓展层学生，则推送具有挑战性的图形创新应用案例、空间图形建模等拓展性学习任务，激发学生的创新思维和空间想象能力。同时，AI 根据学生的学习进度和实时反馈，动态调整教学内容的难度、形式和呈现方式，确保每个学生都能在最近发展区内获得最佳学习效果。

2.3AI 驱动的教学评价革新

AI 技术彻底革新了“图形的认识”教学评价模式。它打破传统以考试成绩为主的单一评价方式，构建起过程性评价与终结性评价相结合、定性评价与定量评价相统一的多元化评价体系。在学习过程中，AI 持续监测学生的学习行为数据，对学生的课堂参与度、作业完成质量、学习态度等方面进行过程性评价，及时发现学生在学习过程中的优点与不足，并给予针对性的反馈和建议。在阶段性学习结束后，AI 依据设定的科学评价标准，对学生的图形知识掌握程度、空间思维能力发展水平、问题解决能力等进行全面的综合性评价。评价结果以直观、清晰的可视化形式呈现，为教师调整教学策略、优化教学过程提供有力支持，也帮助学生清晰认识自己的学习状况，明确后续学习方向。

3AI 赋能小学数学“图形的认识”智能分层教学的成效、挑战与对策

3.1 显著的教学成效

AI 赋能的智能分层教学在小学数学“图形的认识”教学中展现出多方面的显著成效。从教学精准度来看，通过AI 对学情的精准分析和教学内容的个性化推送，实现了教学与学生需求的高度契合，提高了教学资源的利用效率。在激发学习兴趣方面，符合 体特点 和方式，使学生感受到学习的乐趣和成就感，增强了学习的主动性和积极性。从能力培养角度，不同层次的教学任务和学习活动，有效促进了学生图形认知能力、空间想象能力和逻辑思维能力的全面发展，提升了学生解决实际图形问题的能力，为学生数学素养的提升奠定了坚实基础。

3.2 现实面临的挑战

尽管 AI 赋能的智能分层教学具有诸多优势，但在实际应用中也面临着一系列挑战。在技术层面，AI 教育应用的软硬件系统建设需要大量的资金投入和专业的技术支持，部分学校尤其是经济欠发达地区的学校，受限于资金和技术条件，难以构建完善的 AI 教学环境。 在师资层面，教师对 AI 技术的熟悉程度和应用能力参差不齐，部分教师缺乏将AI 技术与数学教 度融合的意识和能力，无法充分发挥AI 在教学中的优势。在学生层面，学生在使用AI 学习工具时，可能因缺乏自主学习能力和自我管理能力，出现过度依赖 AI、注意力分散等问题，影响学习效果和自主学习能力的培养。

3.3 针对性应对策略

为克服上述挑战，需采取多维度的应对策略。在技术方面，政府和教育部门应加大对教育信息化建设的投入，推动AI 教育资源的共建共享，降低学校应用AI 技术的成本和门槛。同时，鼓励企业研发更适合小学数学教学的AI 产品和解决方案，提高技术的易用性和实用性。在师资培养方面，加强教师AI 技术培训，通过开展专题培训、工作坊、在线学习等多种形式，提升教师对AI 技术的认知水平和应用能力，促进教师教学理念和教学方式的转变，使其能够熟练运用AI 技术开展智能分层教学。在学生引导方面，教师要注重培养学生的自主学习能力和信息素养，引导学生正确使用AI 学习工具，合理安排学习时间，学会独立思考和解决问题，避免过度依赖AI，充分发挥AI 在辅助学习中的积极作用。

结束语

AI 赋能小学数学“图形的认识”智能分层教学是教育智能化发展的必然趋势，为小学数学课堂教学带来了全新的变革与发展机遇。通过AI 技术实现精准的学情诊断、个性化的教学内容推送和智能化的教学评价，有效满足了学生的个性化学习需求，提升了教学质量和学生的图形认知能力。

参考文献

[1]黄丽蓉.APOS 理论下小学数学“图形的认识”概念教学策略研究[D].成都大学，2025.

[2]唐佳婷.小学数学高效课堂的构建探究——以苏教版数学一年级上册“图形的初步认识（一）”的教学为例[J].求知导刊，2025，（11）：71-73.

[3]杨灿云.小学数学项目式学习的设计和实施——以“认识图形”为例[J].课堂内外（高中版），2025，（15）：66-67.