AI 赋能小学数学跨学科教学的实践路径探索

引言：

AI 可根据学生的学习状况对内容和难度进行自适应，开展个性化教学，助力每个学生的优势潜能充分展示。同时，AI 模拟生活环境、实验环境等，将抽象的知识变得直观形象，为学生所直观看见和感知，进而增加学生的学习兴趣和研究主动性。AI 支撑下的小学数学多学科融合教学，推动数学、科学、语文、美术等其他学科之间的融合，支持学生的全面发展。

一、AI 促进跨学科融合的优势分析

1. 提供个性化学习数据支持，提升教学效率

大数据时代的 AI 通过采集学生在线学习时的行为大数据，综合分析学生的知识水平、认知偏好和学习方式等，以个性化调整教学内容与方式、合理匹配资源推送，基于这些数据，教师能够精准识别学生的学习瓶颈和薄弱环节，有针对性地设计教学方案和辅导措施，并跨学科地整合学生在不同领域的表现，促进多维度的学习评价与策略优化。

2. 创设真实情境与模拟实验，有效拓展学习场景

AI 建模和情景模拟功能能够促进教师构建多样化的、富有真实感的学习情景，将抽象的数学知识融入具体的真实生活及科学世界，并且以模拟实验、交互式等场景将数学真实应用于动态、可视化之中，充分调动学生的学习积极性。而多模态的功能也能够使 AI 有效完成复杂工作任务的目标与路径，促成数学等学科的多方位融合，提高学生综合的、多元的认知与综合应用能力。

二、AI 赋能小学数学跨学科教学的实践路径

1. 数学与科学：数据分析与探究实验

AI 应用有助于支持学生收集、处理、分析与展示数据等，支持学生更充分地运用数学工具和方法探究科学现象、理解科学事实的数量关系与变化趋势，发展学生的数学应用能力及科学探究素养；同时人工智能还可以支持教师设计基于学生认知适宜程度且具有挑战性的跨学科任务，支持学生的自主探究与团队探究学习，提高学习的乐趣和效果。

如在“整数四则混合运算”设计活动——测量不同时间温差的探究活动时，学生利用 AI 工具收集实验中产生的温度、时长等数据，并应用加减乘除的混合运算求出温度的变化范围和变化的快慢，AI 平台自动返回计算步骤和结果，使学生更及时地发现计算错误并给出提示和辅导。学生也会用语言概括地表达：“利用整数四则混合运算计算出了不同时间段的温差，知道了温度升高得最快的是午后时段。”这样既巩固了数学技能，又加深了数学与科学内部的连接，促进了学生的跨学科学习。

2. 数学与语文：图表阅读与逻辑表达

数学与语文的结合体现在数学信息的理解、整理和表达上。AI 可以帮助学生对数学图像信息进行更好的阅读、对重要的数学信息进行更有效的梳理、将数学思想语言用文字语言进行更清晰地表述和逻辑转换，助力学生的阅读理解和语言逻辑表达能力的发展，促使两门学科在人工智能助力下的深度跨界。同时，AI 也可帮助教师对相应的学习内容或方式方法加以调整优化。

例如，在“统计表和条形统计图”教学环节，让学生借助 AI 平台生成的数据图表，分析统计表中本校各年级学生参与体育活动的情况，AI 分析理解学生书面语言，指出语句的语法结构、逻辑表达方面的欠缺。学生在修改的过程中逐渐掌握用连贯、条理的语言描述统计表、条形统计图的数据变化情况，如“从条形统计图可以看出，五年级学生的参与人数最多，比三年级学生多一半以上。”通过多次练习和 AI 反馈，学生的数学数据解读能力和语言表达能力同步提升，实现了跨学科能力的有效融合。

3. 数学与美术：几何图形与艺术创作

几何知识为美术创作提供了丰富的形态基础，AI 绘图工具则为学生的创意设计提供了技术支持。学生可以自己用几何图形、线条、点线组合，利用对称、垂直线、水平线等对图形进行艺术处理。在人工智能程序的帮助下，学生提高了绘画的效率，并准确地理解了绘制图形的基本方法，并且也增强了学生的想象能力和审美能力，实现在课程教学中融合跨学科目标的要求。

例如，在“垂线与平行线”主题的美术创作中，学生会使用 AI 绘图工具进行创作，重点表现垂线和平行线的数学规律，学生在反复拖动图形变换结构的过程中体会到了垂线与平行线的意义与性质，学生通过对图形的作画表现出艺术，学生可以说：“我用 AI 工具画了几根垂线与平行线，拖拽位置后形状规整更加美观。”学生不仅体会到数学规律，也提高了自己的艺术感悟力，形成了数学知识艺术技能之间的融会贯通。

结束语：

以人工智能支持小学数学跨学科教学是推进“智慧教育”的重要举措，在实际应用过程中，一方面为师生的课堂教学提供更精准、更丰富的教学服务，另一方面为跨学科教学融合指明了应用方向，未来还要进一步促进教师的主动发展，优化人工智能教育云平台建设，并开展跨学科课程的研究开发，推动更系统化、科学化、全面化的教学发展，以确保真正地做到有“智”地支持小学数学教学范式转变。

参考文献：

[1] 黄 美 荫 . 小 学 数 学 跨 学 科 整 合 的 课 堂 教 学 研 究 [J]. 亚 太 教育 ，2022，（22）：123-126.

[2] 张云香 . 人工智能与小学数学教学的深度融合的策略研究 [J]. 考试周刊 ，2022，（26）：98-101.