AI赋能小学数学“教·学·评”一体化的实践研究

摘要：《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》提出，以教育数字化开辟发展新赛道、塑造发展新优势。AI技术在教学中的应用是教育创新的重要方向，特别是与“教·学·评”的融合，能使传统课堂焕发出的新活力。本文以人教版二年级下册《万以内数的认识》的教学场景为例，探索AI赋能小学数学“教·学·评”一体化的具体路径。

一、传统“教·学·评”模式面临的困难

1.学情诊断具有滞后性

传统教学中，对《万以内数的认识》，教师常常依赖纸质单元前测卷开展学情研判，不仅批改耗时较长，也难以发现学生个性化的困难。经对某校2个平行班调查显示，41%的教师没有及时发现学生对“数位值”概念的理解偏差，导致后续课程受阻。

2.教学互动具有局限性

教师难以兼顾每个学生的操作，比如通过算盘计数时，拼摆2065的组成时，个别学生将2个千位误置百位，教师未能及时捕捉。

3.评价反馈缺乏个性化

传统教学中，当堂检测一般采用集体批改和统一讲评的模式，对学生的不同错误，难以针对性干预，比如将“柒千零三”写作7003的“数的读写错误”。对某校2个平行班调查数据显示，同类错误在单元测试中的重复出现率达35%。

二、AI技术赋能的着力点

1.AI学情诊断：可通过分析教材内容，自动生成知识关联图谱，预判学生在“数位值理解”、“拐弯数”等难点上的潜在问题，推送差异化预习资源；课堂活动中，可实时捕捉学生操作轨迹、答题速度、知识点停留时长，即时生成正确率统计图表，定位认知断点，帮助教师动态调整教学策略。

2.智能交互场景设计：根据不同知识点，设计语音互动计数器、AR生活场景探索、数字迷宫闯关等学生喜闻乐见的教学游戏，寓教于乐。

3.教学评价与反馈：汇总每日学生活动，生成错误类型统计、进步趋势图电子档案；根据个体差异向学生推送定制化练习题；对比历次单元测试数据，追踪教学改进效果。

三、AI赋能小学数学“教·学·评”一体化的课堂实践

（一）精准诊断，让学生掌握数的概念

案例1：《万以内数的认识》课前智能预学

1.推送交互式预学微课：含动态数位表、虚拟计数器

2.嵌入分层检测题：（1）看图写数；（2）用不同方式表示3450

3.全班错误聚类显示：35%的学生在“数的组成”任务中将“2个千、5个十”错误组合为2005

4.思维过程回放发现：63%的错误是由于学生未理解“数位空缺需补零”的规则

5.调整教学策略：优先开展“数位筒填充游戏”，让学生建立位值概念

6.设计AR纠错任务：让学生在虚拟场景中修正“2005→2500”的错误

（二）深度互动，重构小组合作模式

案例2：探究《万以内数的读写》

1.智能分组：依据前测数据，生成“异质分组矩阵”，确保每组含1名数感优势生与2、3名待提升生

2.过程记录：语音转录系统实时分析小组讨论关键词如“数位”“占位符”出现频率，AR数位卡自动记录拼摆路径

3.强化激励：根据完成度、创新性等生成积分榜，给予差异化奖励

4.教师干预：（1）大屏投射第3组的错误操作，将6080拼为6千8百，引导学生开展辩论；调用历史数据展示往届学生相同错误的纠正案例

（三）智能评价，个性化巩固提升

案例3：《万以内数的大小比较》当堂检测

1.分层任务设计

A层（基础）：在数线图中标出2850的位置（AI自动检测标点精确度）

B层（进阶）：用“＞”“＜”连接3200、2999、3050（系统捕捉拖拽逻辑）

C层（拓展）：解释“为什么3000比2999大1却不在相邻数位”（语音语义分析）

2.即时反馈机制

错误归因：将“3200＞3050”判断错误的学生，80%存在“位数相同比较首位”的思维定式

资源推送：向错误学生发送“数位逐级比较”互动游戏，向达标学生开放“古代算筹计数”拓展微课

3.家长端同步

生成可视化学习报告，推送定制化亲子数学游戏

四、实践成效与反思

（一）教学成效量化分析

在某实验班（N=42）的对比研究中发现：

1.单元测试优秀率（≥90分）从30.1%提升至55.2%

2.课堂有效参与度（主动提问/操作次数）从每课时6.2次增至每课时15.3次

3.学困生关键错误重复率从65%下降至22%

（二）分群体观察发现

1.学生层面：AR数位操作，显著降低了抽象思维负荷，访谈中80%的学生表示“数位表像在脑子里动了起来”

2.教师层面：教学决策依据从“经验直觉”转向“数据实证”，备课效率提升40%

3.家长层面：通过学情报告，92%的家长更加精准参与辅导，盲目刷题的焦虑感降低了

（三）实践反思与建议

1.坚持“技术服务于人”的理念

AI作为教育的辅助工具，不能代替师生之间的情感连接，既要利用好技术优势，又要保持教育温度，落实“立德树人”根本任务。

2.AI发展对教师能力提出更高要求

教师要从会用工具到重构课堂，成为AI赋能的先锋。

3.严守伦理安全底线

向家长开放时，应对学生学习数据进行匿名和脱敏处理。注意防范AI技术在限制学生自主性和选择权方面的风险。

结语

AI技术重新定义了小学数学课堂的边界。在《万以内数的认识》“教·学·评”一体化的课堂实践中，AI技术既保持了数学概念的系统性，又通过智能交互使抽象概念具象化，使学习成为充满科技趣味的探索之旅。要以技术之智赋能教育之智，在AI发展浪潮中拥抱变化、保持初心。

参考文献

1.中华人民共和国教育部.（2022）.义务教育数学课程标准（2022年版）[M].北京师范大学出版社.

2.王陆，张敏霞.（2021）.人工智能赋能课堂评价的实践路径[J].中国电化教育，（9），4552.

3.张华，李静.（2023）.基于知识图谱的小学数学认知诊断研究——以“万以内数的认识”为例[J].数学教育学报，32（1），7884.