生成式人工智能赋能小学数学因材施教的创新策略研究

引言

小学数学高段教学对于培养学生的逻辑思维、抽象思维和问题解决能力具有重要意义。然而，传统教学模式在某些方面难以满足学生多样化的学习需求。生成式人工智能作为一种新兴技术，能够生成文本、图像、视频等多种形式的内容，为小学数学高段教学创新提供了新的可能性。它可以创设生动有趣的教学情境、提供个性化学习支持、辅助教师教学决策等，从而激发学生学习兴趣，提高教学效果。

1、定义与特点

生成式人工智能是指能够通过学习数据模式，生成全新内容的人工智能技术。其特点包括：具有强大的内容生成能力，能快速生成与输入相关的文本、图像等；具备一定的智能交互性，可根据用户反馈进行调整；能够处理复杂的数据，生成多样化的结果。例如，通过输入“绘制一个边长为 5 厘米的正方形”，相关AI 绘图工具能迅速生成符合要求的图形。

2、生成式人工智能助力小学数学高段教学的优势

2.1 创设生动教学情境，激发学习兴趣

小学数学高段的知识相对抽象，对于学生而言理解起来具有一定难度。生成式人工智能能够根据教学内容，创设出生动形象、富有吸引力的教学情境，将抽象的数学知识具象化，从而激发学生的学习兴趣。

2.2 提供个性化学习支持，满足多元需求

每个学生的学习能力、学习进度和学习方式都存在差异。生成式人工智能可以根据学生的学习情况和特点，为其提供个性化的学习支持。通过分析学生的作业、测试数据等，AI 能精准了解学生的知识薄弱点，进而生成针对性的学习材料，如个性化的练习题、辅导视频等。

3、生成式人工智能在小学数学高段教学中的应用实践

3.1 在备课环节的应用

在备课过程中，教师可利用生成式人工智能丰富教学资源。例如，使用 AI备课工具，输入教学主题“长方体和正方体的表面积”，AI 能生成涵盖教学目标、教学重难点、教学过程设计以及相关教学图片、动画等在内的完整备课资料。教师可以在此基础上，结合自身教学风格和学生实际情况进行修改和完善，提高备课效率和质量。此外，AI 还能帮助教师设计多样化的教学活动，如通过输入“设计一个关于长方体和正方体表面积的小组合作探究活动”，AI 可提供具有创意的活动方案，激发学生的学习积极性和主动性。

3.2 在课堂教学中的应用

3.2.1 情境导入

课堂伊始，教师借助生成式人工智能创设引人入胜的情境，快速吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。如在教授“百分数的认识”时，教师通过 AI 图像生成工具，输入“商场打折促销的场景”，生成一幅商场中各类商品标有折扣百分数的图片，引导学生观察并思考图片中的数学信息，自然地引出百分数的概念，让学生感受到数学与生活的紧密联系。

3.2.2 知识讲解

在知识讲解环节，对于一些抽象难懂的数学概念和原理，生成式人工智能可通过生动形象的方式进行呈现。例如，在讲解“圆的面积公式推导”时，教师利用AI 动画生成软件，输入相关参数，生成将圆分割、拼接成近似长方形的动态动画，直观展示圆的面积公式的推导过程，帮助学生理解和掌握这一抽象的数学知识。同时，教师还可以借助AI 语音工具，为学生朗读数学概念、定理等内容，强化学生的记忆。

3.3 在作业布置与批改环节的应用

3.3.1 个性化作业生成

生成式人工智能可以根据学生的学习情况和能力水平，为每个学生生成个性化的作业。教师在AI 作业生成系统中设置作业目标、难度等级等参数，系统根据学生的学习数据，为不同学生生成符合其实际需求的作业内容。例如，对于学习能力较强的学生，作业中可包含更多具有挑战性的拓展题和探究题；对于学习基础较薄弱的学生，则侧重于基础知识的巩固练习。这样的个性化作业能够更好地满足学生的学习需求，提高作业的针对性和有效性。

3.3.2 智能作业批改

传统的作业批改方式耗费教师大量的时间和精力，而生成式人工智能的智能批改功能能够极大地提高作业批改效率。教师将学生的作业拍照上传至AI 作业批改系统，系统能够自动识别学生的答案，并与标准答案进行比对，快速给出批改结果，同时还能对学生的答题情况进行分析，指出学生的错误类型和知识点漏洞。

4、生成式人工智能助力小学数学高段教学创新面临的问题及对策

4.1 面临的问题

4.1.1 技术应用门槛较高

生成式人工智能技术相对复杂，对于部分小学数学教师来说，存在一定的应用门槛。一些教师可能对 AI 工具的操作不熟悉，不知道如何有效地利用 AI 生成教学资源、设计教学活动。此外，不同的AI 工具功能各异，教师需要花费时间和精力去学习和选择适合教学需求的工具，这在一定程度上影响了生成式人工智能在教学中的推广和应用。

4.1.2 教学内容质量参差不齐

由于生成式人工智能生成的内容是基于算法和数据，可能存在一些错误或不恰当的信息。在教学中，如果教师不加甄别地使用AI 生成的教学内容，可能会误导学生。例如，AI 生成的数学练习题答案可能出现错误，或者生成的教学故事存在逻辑漏洞等。此外，AI 生成的内容可能缺乏教师独特的教学风格和对学生实际情况的针对性，难以完全满足教学需求。

4.2 应对对策

4.2.1 加强教师培训，提升技术应用能力

学校和教育部门应加强对小学数学教师的AI 技术培训，提高教师的技术应用能力。培训内容可包括常见 AI 工具的使用方法、如何利用 AI 生成高质量的教学资源、如何将AI 技术与教学内容有效融合等。通过组织专题讲座、工作坊、在线培训等多种形式的培训活动，让教师深入了解生成式人工智能技术，并能够熟练运用相关工具服务于教学。此外，还可以建立教师交流平台，鼓励教师分享在使用AI 技术过程中的经验和心得，共同解决遇到的问题，促进教师之间的相互学习和共同提高。

4.2.2 强化内容审核，确保教学质量

教师在使用生成式人工智能生成的教学内容时，必须进行严格的审核和筛选，确保内容的准确性、科学性和适用性。在审核过程中，教师要对AI 生成的文本、图像、视频等内容进行仔细检查，对于存在错误或不恰当的信息及时进行修正或替换。同时，教师还应根据教学目标和学生实际情况，对AI 生成的内容进行个性化加工和完善，融入自己的教学思路和风格，使其更符合教学需求。此外，学校和教育部门可以建立教学资源审核机制，对教师使用的AI 生成教学资源进行统一审核，保障教学质量。

结语

生成式人工智能为小学数学高段教学创新提供了强大的技术支持，具有创设生动教学情境、提供个性化学习支持、辅助教师教学决策等诸多优势。通过在备课、课堂教学、作业布置与批改等环节的应用实践，生成式人工智能能够有效提升教学质量，促进学生数学素养的发展。然而，在应用过程中也面临着技术应用门槛较高、教学内容质量参差不齐、学生过度依赖人工智能等问题。通过加强教师培训、强化内容审核、引导学生正确使用等对策，可以有效解决这些问题，充分发挥生成式人工智能在小学数学高段教学中的作用。

参考文献

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[3]20 世纪80 年代以来小学数学教科书“分数乘法”内容的演变.陈婷;孙彬博.内蒙古师范大学学报(教育科学版),2017(12)