AI互动工具在小学数学几何图形认知课堂中的应用实践

一、引言

小学数学中的几何图形认知是培养学生空间观念和几何思维的重要基础。传统教学中，教师主要通过教具演示、板书绘图等方式开展教学，但存在图形展示不直观、变换过程难以动态呈现、无法满足学生个性化学习需求等问题。随着人工智能技术的发展，AI 互动工具逐渐应用于教育领域，其丰富的功能为小学数学几何图形认知教学带来了新的契机。

二、AI 互动工具在小学数学几何图形认知课堂中的应用实践

（一）直观展示图形特征

在几何图形认知教学中，让学生清晰准确地认识图形的特征是教学的重要目标。AI 互动工具可以通过高清、立体的图形展示，帮助学生从多个角度观察图形。

例如，在教授“长方体的认识”这一课时，教师利用 AI 互动几何教学软件。在课堂上，教师首先在软件中展示一个标准的长方体模型，学生可以通过触摸屏幕或使用鼠标，对长方体进行 360 度旋转，从不同方位观察长方体的面、棱和顶点。学生可以直观地看到长方体有 6 个面，每个面是什么形状，相对的面之间的关系；12 条棱，相对的棱长度相等；8 个顶点。同时，AI 互动工具还可以对长方体的面进行透明化处理，让学生更清楚地看到长方体内部的结构关系。在传统教学中，教师使用实物教具展示长方体，学生往往只能从有限的角度进行观察，难以全面认识长方体的特征。而借助 AI 互动工具，学生能够自主探索图形的各个方面，极大地加深了对长方体特征的理解和记忆 。通过课堂小测发现，使用 AI 互动工具教学的班级，学生对长方体特征的掌握准确率达到 92% ，而传统教学班级的准确率为 78% 。

（二）动态呈现图形变换

几何图形的变换，如平移、旋转、对称等，是几何图形认知教学中的难点内容。AI 互动工具能够以动态、直观的方式呈现图形变换过程，帮助学生理解抽象的几何变换概念。

以“图形的旋转”教学为例，教师运用具有动画演示功能的 AI 互动教学平台。在讲解旋转的三要素（旋转中心、旋转方向、旋转角度）时，教师在平台上绘制一个三角形，然后设定一个点作为旋转中心，选择顺时针方向，输入旋转角度为 90 度。随着点击操作，平台上的三角形按照设定的要素进行旋转，并且在旋转过程中，会以虚线的形式保留图形原来的位置，方便学生对比观察。学生可以反复操作，改变旋转中心、方向和角度，观察三角形的变化情况。通过这种动态的呈现方式，学生能够清晰地理解旋转的概念和特点。为了让学生进一步巩固知识，教师还利用该平台设计了互动练习，给出一些旋转后的图形，让学生判断旋转中心、方向和角度，学生通过在屏幕上标注、选择等操作完成练习，AI 系统会即时给出反馈，指出学生的错误并进行讲解。在课后作业中，涉及图形旋转的题目，使用 AI 互动工具教学的班级学生平均得分比传统教学班级高出 15 分。

（三）个性化学习与精准辅导

每个学生在几何图形认知学习过程中的进度和理解程度都有所不同。AI 互动工具可以根据学生的学习情况，提供个性化的学习内容和精准辅导。

例如，某 AI 数学学习 APP 在几何图形认知学习板块中，设置了智能测评功能。学生在学习“平行四边形的面积”之前，先在 APP 上完成一个简短的测评，题目涵盖平行四边形的基本特征、已学过的图形面积计算方法等相关内容。AI 系统根据学生的测评结果，分析学生的知识基础和薄弱环节，为学生推送个性化的学习内容。对于基础较好的学生，推送一些拓展性的题目，如探究平行四边形在不同变形情况下面积的变化规律；对于基础薄弱的学生，则推送更多关于平行四边形底和高的认识、面积公式推导过程的详细讲解视频和基础练习题。在学生完成学习任务和练习的过程中，AI 系统实时监测学生的答题情况，一旦发现学生在某个知识点上出现多次错误，就会针对性地推送相关的辅导资料和强化练习题，并以语音或文字的形式给予详细的解题思路和方法指导。通过一个学期的实践，使用该 APP 辅助学习的学生，在几何图形认知单元测试中的成绩标准差比未使用的学生低，说明学生之间的成绩差异缩小，整体学习效果得到提升。

三、结论

AI 互动工具在小学数学几何图形认知课堂中的应用，在直观展示图形特征、动态呈现图形变换、个性化学习与精准辅导等方面展现出显著优势。通过实际教学案例可以看出，AI 互动工具能够有效提升学生对几何图形的认知能力，激发学生的学习兴趣，满足学生的个性化学习需求，提高教学效率和质量。然而，在应用过程中，教师也需要注意合理运用 AI 互动工具，将其与传统教学方法有机结合，充分发挥其优势，避免过度依赖技术而忽视师生之间的情感交流和互动。未来，随着 AI 技术的不断发展，其在小学数学几何教学中的应用将更加深入和广泛，有望为几何图形认知教学带来更多创新和突破。

作者简介

[1]张娜,李丽莹.AI 技术在小学数学教学中的应用研究[J].教育创新论坛,2024(3):25-30.

[2]王影,赵嘉烨. 利用 AI 互动工具提升小学生几何思维能力的实践探索[J].现代教育技术,2023(5):45-50.