核心素养导向下 AI 技术赋能小学数学提质增效的实践

引言

《义务教育数学课程标准（2022 年版）》明确指出，数学教学需以核心素养为导向，注重学生知识掌握与能力发展的协同推进。人教版教材在内容编排上，既强调基础知识的系统性，又关注与生活实际的联系，如三年级 “ 吨的认识” 、五年级 “ 长方体和正方体的体积” 等章节，均需要教师通过具象化教学帮助学生理解抽象概念。然而，传统教学中，教师难以精准把握每个学生的学习起点与认知差异，导致教学针对性不足；同时，抽象数学知识的教学缺乏直观体验，学生核心素养的培养多停留在理论层面。随着人工智能技术的快速发展，AI 自适应学习、大数据分析等手段为破解这些难题提供了新的可能。本文结合人教版小学数学教材的具体教学内容，探索 AI 技术赋能教学提质增效的实践策略，旨在为核心素养导向下的小学数学教学改革提供参考。

一、AI 技术赋能小学数学教学的现实需求与理论支撑

（一）现实需求：破解传统教学的痛点问题

传统小学数学教学存在三大突出问题：其一，“ 统一化教学” 难适配“ 个性化需求” ，如人教版四年级 “ 三位数乘两位数” 教学中，学生掌握程度差异大，教师难兼顾；其二，“ 抽象知识” 缺乏 “ 直观体验” ，六年级 “ 圆的周长” 教学里，学生难理解圆周率推导，传统教具局限致公式被动记忆；其三，“ 评价滞后” 影响 “ 教学调整” ，教师依赖课后作业、单元测试反馈，周期长难以及时优化策略。AI 技术凭借数据采集、智能分析、动态交互，可精准解决这些问题，为教学提质增效。

（二）理论支撑：建构主义与个性化学习理论

AI 赋能小学数学教学的理论基础为建构主义与个性化学习理论。建构主义强调学生主动建构知识，需真实问题情境，如 “ 购物中的数学” 教学，AI 购物模拟系统能让学生在虚拟场景实践 “ 元、角、分” 换算与应用，主动建构知识。个性化学习理论注重学生学习风格、认知水平制定方案，AI 自适应学习系统通过分析答题数据、学习时长等，生成个性化路径，如人教版六年级 “ 百分数的应用” 教学，系统为薄弱学生推基础例题与视频，为能力强学生推拓展题，实现 “ 千人千策” 。

二、AI 技术赋能小学数学提质增效的实践路径

（一）AI 自适应学习系统：实现精准分层教学

在人教版小学数学教学中，AI 自适应学习系统通过 “ 课前诊断 — 课中分层 — 课后巩固” 实现精准分层教学。以五年级 “ 长方体和正方体的体积” 为例：课前，教师推送 “ 体积概念认知” “ 长方体棱长计算” 等检测题，系统分析数据生成学情报告，发现 30% 学生混淆 “ 体积与面积” ，20% 学生已掌握体积公式推导。课中，教师依报告分层教学：基础薄弱生用 AI “ 动画拆解” 直观教学公式推导；中等生做 “ 已知体积和长宽求高” 等变式题；优秀生探究 “ 不规则物体体积测量” ，用 “ 排水法” 结合长方体容器计算。课后，系统按课堂表现推个性化作业，让学生在 “ 最近发展区” 高效学习。

（二）AI 虚拟仿真工具：破解抽象知识教学难点

在人教版教材教学中，AI 虚拟仿真工具可将部分抽象知识直观呈现以四年级 “ 三角形内角和” 教学为例，能有效弥补传统教学不足。传统教学中，教师通过剪拼三角形纸片让学生感知内角和为 180^∘ ，但学生难理解其普遍性。而 AI 虚拟仿真工具具备三大功能：一是动态生成三角形，学生拖拽顶点可生成锐角、直角、钝角等不同类型三角形，系统实时显示内角度数并自动算内角和，帮助学生直观发现 “ 无论三角形形状如何，内角和均为 180° ” ；二是动画演示证明过程，通过 “ 剪拼法” “ 平行线法”等动画，帮学生理解数学推理逻辑；三是创设 “ 屋顶钢架设计” 生活情境，让学生用相关知识计算未知角度，实现知识与生活联结。

三、AI 技术赋能小学数学教学的成效与反思

（一）实践成效

在某小学人教版小学数学教学中，通过半年的 AI 技术应用实践，取得了显著成效：一是教学效率提升，课堂上教师用于讲解基础内容的时间减少 30% ，可更多投入到个性化指导与素养培养中；二是学生成绩进步，参与实践的班级在单元测试中平均分较对照班提高 12.5 分，尤其是在“ 解决实际问题” 题型上正确率提升 20% ；三是核心素养发展，学生的数学抽象能力、逻辑推理能力、数学建模能力均有明显提升，在学校数学建模比赛中，实践班级获奖人数占比达 45‰ 。

（二）反思与展望

尽管 AI 技术在小学数学教学中成效显著，但仍存在一些问题需改进：一是部分教师对 AI 技术的应用能力不足，需加强教师 AI 教学技能培训；二是 AI 系统的教学资源与教材的匹配度需进一步提升，如部分 AI 题库中的例题与教材知识点衔接不够紧密；三是需关注学生的 “ 数字素养” 培养，避免过度依赖 AI 工具导致自主思考能力弱化。未来，可通过 “ AI + 教研” 模式提升教师应用能力，联合教材出版社与 AI 企业开发专属人教版教材的教学资源，同时制定 “ AI 工具使用规范” ，引导学生合理利用技术，实现 “ 技术赋能” 与 “ 人文培养” 的平衡。

结束语

核心素养导向下，AI 技术为小学数学教学提质增效提供了全新的路径。通过 AI 自适应学习系统、虚拟仿真工具、数据分析平台的应用，结合人教版小学数学教材的具体内容，能够实现 “ 精准教学、直观育人、科学评价” 的目标，有效破解传统教学的痛点问题，促进学生数学核心素养的深度发展。未来，随着 AI 技术的不断迭代，需进一步探索 “ AI + 数学教学” 的创新模式，让技术真正服务于教育本质，为小学数学教育高质量发展注入新动能。

参考文献

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[2] 刘艳.虚拟仿真技术赋能小学数学抽象知识教学的实践与探索 [J].数学教育学报，2023, 32 (2): 89-93.

[3] 数智技术赋能小学数学深度教研的实践探索. 袁桢.现代教 学,2025(Z3)