AI 技术赋能小学数学课堂互动模式的创新研究

前言

AI 技术赋能的小学数学课堂互动教学具有智能精准、动态交互、多模态互动的优势，在人机高效互动的模式下，激活课堂互动学习氛围，激发学生数学知识的探索欲。本研究基于 AI 技术与课堂互动融合的思考，以期为小学数学教育的智能化转型提供参考。

1 智能分组驱动动态协作互动

建构主义理论指出，学习者在互动协作中获得知识,AI 智能模式下的动态协作互动通过对采集到的学生的数据信息进行分析，可实现优化分组。因此，在 AI 技术赋能的小学数学课堂教学阶段，教师可借助 AI 对学生进行智能分组，进而结合学生不同的优势分组，提高小组互动合作学习能力。

例如，在学习“分数的加减法”知识内容的过程中，教师可通过AI 智能分组的方式开展动态协作互动教学，小组成分包括钻研组、行动组和发展组，钻研组需完成设计生活中与分数应用相关加减法的案例；行动组的任务是几结合道具对分数的计算过程进行模拟；发展组则尝试解决复杂性的分数应用问题[1]。在课前借助AI 系统对学生的成绩进行测试，包括课堂发言情况和日常完成作业情况，再对学生进行分组。AI 会对不同小组的学习进度进行跟踪，若发现钻研组部分学生实力不足，可从其他两个组别调拨人员加入此组，确保分组结构优化，进而对提高学生互动学习能力夯实基础。

2 实时数据反馈优化课堂应答

结合教育技术学习领域开展分析，它的核心支撑是学习分析理论，通过分析学生的课堂互动参与度、错误题型及答题时长，了解学生的实际学情。AI 技术赋能视域下开展互动教学，需结合实时数据反馈优化课堂应答，不仅能快速诊断学生学习情况，也能找到互动教学新方向。

例如，在学习“认识图形”知识内容的环节，教师可结合实时数据反馈系统将课堂互动应答教学模式优化，引导学生利用平板进行图形特征判断及图形分类知识，并借助AI 搜集学生学习过程的数据。发现大部分学生对长方形与平行四边形的区别认知不清，AI 技术随即生成提示，教师得到结果后，即刻调整教学方向，针对这一问题通过动画演示的方式为学生讲述两种图形的异同点，从基础知识角度带领学生做好强化认知[2]。然后，系统会推送相关变式练习题，再次收集数据，发现很多学生已理解了此问题，说明实时数据反馈的优势，提高了课堂互动的效果。

3 虚拟情境创设增强沉浸交互

虚拟情境创设增强沉浸交互学习空间，是通过虚拟情境的方式为学生构建真实互动场景，学生有了更多的机会能自主探索数学问题。在生活场景中融入数学理论知识，可提高学生数学知识迁移能力。如借助VR、AR、3D 建模等技术，为学生打造一个高度仿真的学习情境，会降低学习难度，调动学生学习自觉，使学生能沉浸于课堂互动学习中。

例如，在学习“长方体和正方体的表面积”知识内容阶段，教师可借助AI 虚拟情境创设的方式给学生营造一个沉浸交互的学习空间。在课前，教师借助VR 为学生构建一个虚拟场景，学生佩戴VR 设备化身“家具设计师”在虚拟的家具展厅内为客户设计家具。学生可在虚拟的场景中随意旋转、拆解模型，借助虚拟工具测量并计算表面积[3]。如，甲同学在设计一个储物柜的过程中，由于自身疏忽，没有计算内部隔板表面积，系统即刻弹出指令，引导甲同学对模型结构进行重写审视，甲同学重新设计了储物柜内部结构，并测量好尺寸。在课堂学习阶段，教师可通过小组合作学习的方式，鼓励学生借助虚拟屏幕设计共享方案，学生直接可互相提出修改意见。在课后环节，教师则可借助 AI 技术对学生的错误类型和操作轨迹进行分析，对易错题进行重点讲解。这种AI 技术赋能下的虚拟现实技术，能从直观可感角度感知抽象的表面积计算知识，提高了学生的互动意识，学生更乐于自主探索数学问题。

4 智能助教引导深化师生对话

智能助教引导师生对话，是构建主义理论、智能教育理论和对话教学理论的融合，学生借助与他人互动完成了知识的构建，并能通过更为丰富的学习资源，启发学生思考。作为互动课堂教学中立的“第三方”智能助教的优势是可将对话方向做好引导，规避出现话题偏离的情况[4]。它可借助知识图谱、自然语言处理等技术对学生提出的问题进行精准解答，帮助学生突破认知障碍，提高学生深度思维意识。

例如，在学习“鸡兔同笼”知识点的过程张，教师可利用智能助教辅助学生学习，进而提高课堂互动效率与质量。在课堂伊始教师可通过动画的方式为学生创设关于“养殖场”的情境，为学生营造主题学习氛围。学生以小组互动的形式讨论主题内容，智能助教则可对学生的互动讨论情况进行实时监督，一旦发现某个学习小组的互动陷入僵局，则会将解题线索推荐给学生。如，智能助教可将“列表法”推荐给组内学生，给小组学生互动学习提供了全新契机[5]。而对于互动效果较好的小组，智能助教则可即时点评学生的解题思路，如组内学生在互动中提出“假设全是兔子”的方法，智能助教可以提出问题，“如果假设全是鸡”，思路会出现何种变化？为学生思考问题提出了新方向，培养学生的发散思维素养。

结论：

综上所述，AI 技术赋能小学数学课堂互动教学，给课堂互动提供了新方向。无论智能分组、课堂互动优化亦或虚拟情境和智能助教，使传统的数学互动课堂焕发了新生命。学生借助AI 技术通过小组合作互动学习的方式，解决了更多数学疑难问题，对小学数学课堂教学质量的提升大有益处。

参考文献：

[1]丁志根. 例谈信息技术在小学数学教学中的运用[J]. 教育研究与评论(小学教育教学), 2023, (03): 71-74.

[2]张易. 如何提高小学数学课堂互动的有效性[J]. 数学大世界(中旬),2021, (10): 69-70.

[3]赵庆发. 增强课堂互动 提升小学数学教学质量[J]. 中国多媒体与网络教学学报(下旬刊), 2020, (12): 191-192.

[4]陈玉. 信息技术给小学数学课堂教学插上智慧的翅膀[J]. 读写算,2020, (26): 26-27.

[5]杨炎辉. 浅谈信息技术环境下小学数学课堂教学的有效发展策略[J].考试周刊, 2020, (70): 76-77.