AI 赋能小学数学课堂的应用探索

引言

在数字化浪潮席卷全球的今天，AI 技术正深刻重塑教育生态。小学数学作为培养逻辑思维与理性精神的基础学科，其教学模式的革新始终是教育改革的核心议题。将 AI 技术融入小学数学课堂，不仅能破解传统教学中“统一进度”“被动接受”等痛点，更能通过数据驱动的个性化教学、沉浸式的情境体验，让数学学习从抽象符号走向生活实践。本文从应用优势、实践场景、实施路径及挑战应对四个维度，探索 AI与小学数学课堂的融合之道，为教育者提供可借鉴的实践框架。

一、AI 赋能小学数学课堂的核心优势

1. 破解个性化教学难题

传统课堂中，教师难以兼顾不同认知水平的学生：学优生“吃不饱”，学困生“跟不上”。AI 通过学习分析技术，可实时采集学生的答题速度、错误类型、知识点掌握轨迹等数据，构建个性化学习画像。例如，在“除法运算”单元，系统能根据学生错题分析，为频繁出错的学生推送“平均分实物”动画演示，为掌握较好的学生提供“有余数除法拓展题”，真正实现“因材施教”。

2. 激活学习内在动力

小学生以具象思维为主，对抽象数学概念的理解常存在障碍。AI借助多媒体技术，将数学知识转化为可感知的场景：学习“图形面积”时，AR 技术让学生通过移动设备“切割”“拼接”虚拟图形，直观理解面积公式推导；练习“加减运算”时，闯关类数学游戏将题目设计为“超市购物找零”“分数蛋糕分配”等情境，使学习从“任务式”转化为“探索式”。数据显示，融入 AI 互动工具的课堂，学生专注度提升约 40% ，课后练习完成率提高近 30% 。

3. 重构教师角色定位

AI 承担重复性工作，释放教师的创造性精力。智能批改系统可自动识别计算题、填空题的正误，生成错题分析报告；备课平台能根据教学目标匹配优质课件、分层习题，节省教师 80% 的资料筛选时间。教师从“知识灌输者”转型为“学习设计师”，更专注于引导学生思考“为什么这样算”“还有其他解法吗”，培养数学思维能力[1]。

二、AI 在小学数学课堂的实践场景

1. 课前：精准诊断，靶向备课

课前预习阶段，学生通过 AI 预习工具完成基础测试，系统即时生成“学情雷达图”，标注出班级整体的薄弱知识点（如“两位数乘法进位易错”）和个体的认知盲区（如某学生“时间单位换算混淆”）。教师依据诊断结果调整教案：针对共性问题增加“进位口诀儿歌”环节，为特殊学生准备“时间换算实物钟表”教具，让备课更具针对性。

2. 课中：多维互动，深度参与

课堂实施中，AI 构建“人机协同”的互动生态。智能白板可动态演示“圆柱展开为长方形”的过程，学生用触控笔在屏幕上“操作”虚拟圆柱，观察不同展开方式与面积的关系；小组合作时，平板设备实时同步各组解题思路，教师通过后台查看，选取典型解法进行全班讨论；课堂小结环节，AI 语音助手收集学生提问，自动归类“圆的半径与直径关系”“小数加减法要点”等问题，辅助教师针对性答疑。

3. 课后：个性化辅导，查漏补缺

课后学习中，智能辅导系统提供分层支持。基础层学生接收“错题重做+ 知识点微课”，如计算错误的学生观看“竖式计算步骤分解”视频；提高层学生获取“变式训练”，如学完“三角形内角和”后，挑战“多边形内角和推导”；拓展层学生参与“数学建模任务”，如用统计知识分析“班级同学身高分布”。系统还会定期推送“知识图谱”让学生直观看到“已掌握”“待巩固”的知识点网络，明晰学习方向[2]。

三、AI 赋能小学数学课堂的实施路径

1. 构建“三位一体”支持体系

学校需建立“硬件－资源－培训”协同机制：硬件上，配备触控一体机、学生平板等设备，确保网络全覆盖；资源上，整合教材同步的

AI 课件库、互动习题集、虚拟实验包，如人教版三年级配套的“吨的认识”AR 资源；培训上，开展“AI 工具操作 + 教学融合设计”双轨培训，通过“名师示范课 + 教师实践课 + 集体研讨”模式，提升教师应用能力。

2. 建立动态评价反馈机制

改变单一分数评价，构建“过程 + 结果”的多元评价体系。AI 系统记录学生课堂互动次数、自主探究时长、错题改正效率等过程数据，结合单元测试成绩，生成“学习力报告”，包含“计算准确性”“逻辑推理能力”“空间想象能力”等维度的发展曲线。教师依据报告与学生面谈，共同制定改进计划，家长也能通过 APP 查看孩子的学习进展，实现家校共育[3]。

3. 培育学生数字学习素养

在教学中渗透AI 认知教育：通过“AI 如何批改作业”等主题讨论，让学生了解技术原理；设置“智能工具使用规范”课程，培养信息甄别能力（如判断 AI 解题步骤的合理性）；开展“人机挑战赛”，如学生与计算器比“速算”，理解“工具是辅助而非替代”。同时，规定每日电子设备使用时长，避免过度依赖技术。

四、人工智能在小学数学课堂应用面临的挑战与应对策略

1. 技术适配与资源均衡问题

部分农村学校存在设备不足、网络不稳的问题。可采取“梯度推进”策略：先配备基础智能终端，利用离线版 AI 课件开展教学；通过“城乡结对”共享优质资源，如城市学校录制的AI课堂视频同步至乡村学校。政府加大教育信息化投入，优先保障偏远地区的硬件升级，缩小数字鸿沟。

2. 数据安全与伦理风险

学生学习数据包含个人信息，需建立严格的数据管理制度：采用加密技术存储数据，明确“仅用于教学分析”的使用边界，禁止第三方获取；定期开展数据安全培训，提升教师的隐私保护意识；向家长公开数据收集范围和用途，征得同意后方可使用[4]。

3. 技术依赖与人文缺失风险

AI 无法替代教师的情感关怀。教学中需把握“技术使用度”：简单知识可由AI 讲解，复杂思维过程需教师引导；小组合作时，保留“面对面讨论”环节，避免全程依赖线上互动；定期开展“无技术课堂”，通过实物操作、游戏活动培养人际协作能力。

结语：AI 赋能小学数学课堂，不是技术对教育的简单叠加，而是以技术为支点，重构“教 - 学 - 评”生态。它让数学学习更精准、更生动、更具温度，既守护了每个学生的认知节奏，又释放了教师的教育智慧。在实践中，需坚持“以人为本”的原则，平衡技术效能与教育本质，让 AI 真正成为撬动小学数学教育高质量发展的杠杆，培养出既懂数学逻辑、又具创新思维的新时代学习者。

参考文献

[1] 王建华；惠清；人工智能技术在小学数学课堂教学中的深度应用 [J]；小学教学参考；2023 年 05 期

[2]杨讴；人工智能技术融入小学数学教学的实践探索[J]；读写算；2024 年 24 期

[3] 孙艳玲；浅析大数据背景下人工智能技术在金融领域的应用及展望[J]；现代商业研究；2024 年15 期

[4] 李迁；人工智能技术赋能初中数学课堂教学[J]；数理天地（初中版）;2025 年 14 期