人工智能赋能小学数学教学变革的实践探索

引言

传统的教学模式很难适应学生个性化的学习需要、人工智能、智能分析、人机协同的技术手段，为打造一个高效、鲜活的数学课堂带来可能性。本文从以生为本、核心素养导向、生命教育根基等三大原则出发，论述人工智能为小学数学教学赋能的现实途径，其目的在于通过技术融合来促进教学效率的提高，对学生数学思维和创新能力进行培养，对智能时代教学改革具有借鉴意义。

一、人工智能赋能小学数学课堂教学变革的基本原则

（一）以学生为本

在人工智能赋能小学数学课堂教学的过程中，遵循“以学生为本”的原则至关重要。其一，在课堂教学中，以学生为主体，引入人工智能应基于学生学习需求、认知特点、个体差异等开展个性化教学设计。通过数据分析发现，人工智能可以准确地捕捉到每一位学生的学习进度、理解程度、困难点等信息，为教师进行差异化教学提供有效辅助决策支持。其二，AI技术的运用还可以给学生们提供更多学习资源和互动方式，提高学生们学习兴趣和参与度。人工智能也可以通过数据分析向教师们展示学生数学思维的发展轨迹，进而帮助教师们精准掌握每一位学生的学习进度，然后对教学策略进行调整，以更好地推动学生核心素养养成。

二、人工智能赋能小学数学课堂的实践路径研究

（一）融合沉浸媒体技术，打造可视化教学场景

沉浸式媒体技术利用虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和多媒体交互平台等多种工具，使数学概念和问题场景变得更加生动有趣、形象展现在学生面前，让抽象的数学知识更直观、更具体。其一，沉浸式媒体技术能突破传统教学模式的限制，营造数学学习的虚拟场景，让学生在充满真实感的情境下，对数学概念的具体运用产生直观的感受。比如通过 AR 技术让学生把数学图形由平面投影到三维空间、动态地观察与运算，以加深对几何图形本质与空间关系的认识；通过 VR 技术让学生走进数学的虚拟世界，切身体会数学问题解决的过程，体会到数字背后所隐藏的逻辑和联系。该技术的运用在提升学生学习兴趣的同时，还能加强学生数学思维灵活性与深度。其二，沉浸媒体技术给教师们提供更多的教学资源与工具，教师们可根据教学的需求设计出各种互动式的数学实验或者游戏，使学生从参与中学会快乐，通过练习使知识点得到进一步夯实。与此同时，该技术实时反馈功能还能帮助学生及时修正错误、调整学习策略、保证学习效果不断达到最优。

（二）构建人机协同模式，激发创新思维潜能

人机协同模式注重人工智能和教师，学生的有机互动和互相促进，其中人工智能既是一种辅助手段，有助于学生个性化学习的同时，也能启发学生创新思维和培养学生解决问题的能力。第一，人工智能系统能够为学生提供精确的学习诊断和反馈，通过实时的数据分析,AI 可以根据学生的学习进度和理解能力，推送个性化的学习内容和解决方案。比如在解决数学问题时,AI 能够对学生出现的错误类型进行分析，并且给出针对性地改进意见，有利于学生逐渐掌握解题思路和方法。第二，AI 系统还可以在和教师协同时给教师准确的教学策略和反馈，有利于教师深入理解每一位学生学习需求和困难点，适时对教学内容和节奏进行调整，确保教学针对性和高效性。

（三）运用智能数据分析，实施精准分层教学

智能数据分析技术能够实时地收集和处理学生的各种学习数据，这包括他们的学习进度、答题的准确性、思考模式、情感状态等，为教育者提供一个全方位的教学参考。该数据分析技术可以准确地识别出学生学习过程中的利弊，然后对教学进行个性化干预和引导，促进学生按需学习、分层次成长。第一，智能数据分析在详细分析学生学习行为与成绩的基础上，可以依据其学习能力、理解深度、思维模式等因素将其划分为不同学习层次。比如 AI 系统能够自动识别基础薄弱的学生，对他们提供更加基础性的教学资源与指导，同时对学习能力强的学生进行教学，系统则推荐更具挑战性和深度的数学问题，帮助他们进一步拓展思维和提升解决复杂问题的能力。第二，智能数据分析实时反馈给教师，让教师可以根据学生学情适时调整教学策略。教师可通过对学生学习数据的分析，找出共性问题，有针对性地开展集体辅导，同时还能准确地引导单个学生，保证每个学生获得合适的教育内容和支持。

（四）开发智能评价系统，实时反馈学习成效

智能评价系统实时收集并分析学生课堂中行为、作业、测验、互动表现多维度数据，可以准确评价学生学习成效及理解水平，进而给师生带来及时有效反馈信息。该系统的核心作用是其能对学生学习进度进行实时监控，针对学生成绩给予相应评价与引导，从而避免了传统评价方式滞后与单一。其一，智能评价系统可以针对学生解决数学问题时的具体表现形式来自动地对学生对知识点的掌握情况进行分析。该体系通过深度挖掘学生的解题过程、答题正确率、思维方式等信息，既重视学生最后回答的正确性，又重视学生解题时所表现出来的思维过程和策略，为教师和学生提供较为完整的评价信息。这样，教师就可以较好地掌握学生在学习中存在的薄弱环节，依据评价结果有针对性地给予指导。其二，智能评价系统可以实时地对学生进行反馈，有利于学生在学习的过程中发现错误和改正错误。通过对学生学习数据进行实时分析，该系统能够自动产生个性化学习报告，针对学生某个知识点存在的缺陷进行指出，同时对相关学习资源、复习材料等进行推荐，促使学生自我修正、不断进步。特别是对于数学这门逻辑性较强，步骤较多的科目来说，及时进行反馈就变得更加重要，可以有效地避免学生游走于不正确的学习轨道之上，进而提高学习效率。

结语

人工智能助力小学数学教学，是教育信息化的必然趋势。本研究提出的可视化教学、人机协同、分层教学、智能评价实践路径在优化教学流程的同时，也能促进学生核心素养整体发展。在今后的发展中，需要进一步探究技术和教育之间的深度结合，在伦理和实效之间进行平衡，促使小学数学教学不断朝着智能化和个性化的方向进行革新。

参考文献

[1]卜俊."智教慧学":人工智能赋能小学数学教学变革[J].小学数学教育,2024(14):48-50.

[2]孙文文,李文杰.人工智能赋能教学变革的若干理论探讨[J].中小学信息技术教育,2023(2):50-52.

[3]林攀登.人工智能赋能教师专业发展:理念变革与实践创新[J].中国成人教育,2021(12):56-60.