王榮華

摘 要：人工智能是新一代信息技術(shù)，如今已經(jīng)在各行各業(yè)普遍運用，給我們的工作生活帶來了非常深刻的影響，更在教育領(lǐng)域扎根，成為影響教育事業(yè)發(fā)展以及推動教育事業(yè)蓬勃進步的推動力。在新一輪課程改革當中，就特別強調(diào)要積極開設(shè)和人工智能相關(guān)的課程，并且把人工智能巧妙融入學(xué)科教育當中，以便為專業(yè)素質(zhì)人才培養(yǎng)提供明確方向，促進我國現(xiàn)代教育的智能化和高效化發(fā)展。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)當中，為了打造高效課堂，教師可以根據(jù)教學(xué)需要靈活引入人工智能技術(shù)，通過發(fā)揮科技力量改進傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育模式，讓小學(xué)數(shù)學(xué)教育走在前沿，不斷吸收優(yōu)秀的數(shù)學(xué)成果，實現(xiàn)技術(shù)和知識技巧教學(xué)的完美交融。

關(guān)鍵詞：人工智能;小學(xué)數(shù)學(xué);高效課堂;構(gòu)建方法

在數(shù)學(xué)教育改革當中，為促進學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，促使學(xué)生抓住數(shù)學(xué)本質(zhì)，掌握數(shù)學(xué)思想方法，就必須思考新型教學(xué)手段和現(xiàn)代化教學(xué)模式的運用。信息技術(shù)和數(shù)學(xué)課程結(jié)合，就是完善學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)的重要策略，通過對先進信息技術(shù)手段進行創(chuàng)造性運用，可以將其轉(zhuǎn)變成為有效的教育工具。毋庸置疑，人工智能就是現(xiàn)代信息技術(shù)當中極具代表性的技術(shù)方法，通過人工智能和小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的結(jié)合除了可以減少教師工作量之外，還能夠面向?qū)W生實施因材施教，兼顧學(xué)生不同層面的發(fā)展，讓學(xué)生獲得個性化指導(dǎo)，減少不必要的時間浪費，在課程學(xué)習(xí)當中獲得更大的進步。小學(xué)數(shù)學(xué)教師要基于人工智能構(gòu)建數(shù)學(xué)高效課堂，必須深入思考現(xiàn)代科技在數(shù)學(xué)教學(xué)當中的應(yīng)用優(yōu)勢和教育方法，提高人工智能和數(shù)學(xué)教育融合的緊密度和契合度。

一、人工智能概述

隨著科學(xué)研究的深入，科技已經(jīng)改變了人類生產(chǎn)生活的面貌，而在科技發(fā)展當中，一個影響深遠的信息技術(shù)就是人工智能。國內(nèi)外的諸多學(xué)術(shù)研究結(jié)果指出，未來的科技社會將會處處布滿人工智能技術(shù)的影子，而人工智能也會滲透在生產(chǎn)生活的各個方面，引起全新的技術(shù)變革。人工智能學(xué)科最早被提出是在1956年，提出者是科學(xué)家約翰·麥卡錫。一直到現(xiàn)在都沒有針對人工智能提出一個明確而又統(tǒng)一的定義，不過對于人工智能的研究和探索，一直都沒有停止。開始人工智能的定義是具備模擬可被精確描述的學(xué)習(xí)或是智能特征能力的機器。不過隨著研究的深入，人工智能的含義也在不斷豐富和完善。現(xiàn)如今能夠獲得人們普遍共識的認識是：人工智能是一門以計算機科學(xué)學(xué)科為主，同時融合多元學(xué)科，憑借機器學(xué)習(xí)人機交互等核心技術(shù)方法，利用計算機研究智能工作任務(wù)的新型技術(shù)。人工智能關(guān)鍵技術(shù)主要包括7個大的類別，分別指向人機交互機器學(xué)習(xí)、知識圖譜、計算機視覺、自然語言處理、生物特征識別、虛擬/增強現(xiàn)實。正是憑借這些關(guān)鍵技術(shù)，人工智能在國家的教育事業(yè)發(fā)展當中廣泛運用，成為教育界的寵兒，應(yīng)促進智慧校園、智能評價等成果的產(chǎn)生。比如智慧校園當中所具備的智能安全預(yù)警功能，可以有效識別校外非法分子，及時發(fā)出預(yù)警，維護校園安全。智能評價可以智能化評估學(xué)生知識掌握水平，了解學(xué)生的身心健康情況，以便實現(xiàn)對學(xué)生的全面點評，減少教師的工作量和工作負擔。

二、人工智能在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)用的作用

人工智能是在現(xiàn)代科技蓬勃發(fā)展背景之下進入人們視野，逐步融入人們實際生活的技術(shù)手段，主要可以用在延伸、拓展、模擬等不同層面，滿足人們生產(chǎn)生活要求的同時，也可以給如今的教育教學(xué)帶來生機和活力，促進教育改革的深入落實。在課程改革背景下，在現(xiàn)代科技的蓬勃發(fā)展條件下，數(shù)學(xué)教師應(yīng)該認清現(xiàn)代科技的利用價值，巧妙運用人工智能技術(shù)調(diào)控教學(xué)結(jié)構(gòu)，補充教育資源，解決好以往數(shù)學(xué)教學(xué)當中的枯燥單一問題，促進學(xué)生數(shù)學(xué)知識的科學(xué)化和廣泛化運用。人工智能在構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)高效課堂當中有著很高的應(yīng)用價值，是提高教學(xué)質(zhì)量與效率的有效方法。具體體現(xiàn)在：第一，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展存在著明顯的不均衡性，城鄉(xiāng)教育水平也有著很大差距，這就導(dǎo)致落后地區(qū)學(xué)校的教育資源與師資水平無法到達較高要求，從而給學(xué)生的綜合發(fā)展帶來影響。人工智能的出現(xiàn)與運用能夠有效解決教育不公的問題，可以基于網(wǎng)絡(luò)平臺進行優(yōu)質(zhì)資源共享，讓各地學(xué)生得到豐富的資源儲備，在推動資源整合拓展當中提高課堂教學(xué)質(zhì)量。第二，教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中往往要花費很多的時間精力做好教學(xué)準備，會給教學(xué)效率帶來影響，而有了人工智能的輔助，可以智能化以及高效化協(xié)助教師完成作業(yè)與試卷批改，節(jié)約教師時間，讓教師有更多的精力放在優(yōu)化課堂上。此外人工智能具備人機交互的特點，可以有效滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，需要推動學(xué)生自學(xué)能力的發(fā)展。第三，人工智能技術(shù)擁有極強的數(shù)據(jù)分析功能，可以就不同學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進行綜合研究，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)層次和發(fā)展要求以便在此基礎(chǔ)之上，面向?qū)W生確定出個性化和針對性的學(xué)習(xí)計劃，確保學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量。

三、基于人工智能的小學(xué)數(shù)學(xué)高效課堂建構(gòu)策略

（一）利用人工智能技術(shù)設(shè)計教學(xué)情境

小學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當中遇到的一個巨大難題就是因為欠缺良好的抽象思維，無法對大量抽象復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識進行輕松理解與靈活掌握。解決這一難題的重要方法就是設(shè)計教學(xué)情境，利用生動直觀的教學(xué)情境彌補由于數(shù)學(xué)教學(xué)抽象內(nèi)容過多給實際教學(xué)帶來的問題。人工智能技術(shù)在數(shù)學(xué)情境設(shè)計當中有著非常獨特的優(yōu)勢，尤其是人工智能技術(shù)當中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)，能夠給教學(xué)情景模擬帶來極大便利，可以模擬真實環(huán)境與事物，打造一個三維立體化空間，能夠明顯增加學(xué)生的學(xué)習(xí)真實感，促使學(xué)生真正沉浸在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當中，有效鍛煉思維。這種教學(xué)手段和過去死板的教學(xué)方法相比，可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔，讓學(xué)生的知識學(xué)習(xí)事半功倍。例如，在教學(xué)圓柱與圓錐時，以往這部分內(nèi)容是教學(xué)當中的難點，主要是因為知識比較復(fù)雜，需要依靠學(xué)生的抽象理解能力解決學(xué)習(xí)難題。有了人工智能技術(shù)，特別是虛擬技術(shù)的支持，教師可以利用虛擬技術(shù)，在多媒體上構(gòu)建圓柱與圓錐3D立體模型輔助學(xué)生認識圓柱與圓錐的每個部分，歸納總結(jié)立體圖形的特征。緊接著教師可用虛擬技術(shù)動態(tài)呈現(xiàn)圓柱與圓錐展開圖，促使學(xué)生能夠順利觀察到不同角度與高度之下的立體圖形形狀，增強學(xué)生數(shù)學(xué)觀察與空間想象力。

（三）利用人工智能技術(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)預(yù)習(xí)

伴隨著社會的發(fā)展以及數(shù)學(xué)在各個領(lǐng)域的廣泛運用，越來越多的人認識到數(shù)學(xué)學(xué)科的意義，也開始在數(shù)學(xué)教學(xué)當中加大研究力度，以便對學(xué)生的數(shù)學(xué)知識能力以及運用能力進行培養(yǎng)。不過在當前的數(shù)學(xué)教學(xué)當中，課程改革提出了輕負高質(zhì)的要求，強調(diào)在確保學(xué)生學(xué)習(xí)水平的同時，盡可能減少學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔，讓學(xué)生能夠擺脫傳統(tǒng)學(xué)習(xí)思維模式的影響。人工智能技術(shù)手段的運用為達成這一目標提供了重要策略，使得教師可以真正把人工智能技術(shù)作為一種知識整合與利用的科學(xué)手段，促進學(xué)生綜合素質(zhì)的完善。特別值得一提的是，在數(shù)學(xué)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師可以以人工智能技術(shù)為輔助，推動學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，改變學(xué)生盲目學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，達成高效課堂建設(shè)目標。例如，在教學(xué)圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、軸對稱這一模塊的內(nèi)容時，為了讓學(xué)生對整個模塊的知識點形成更加深刻全面的了解，教師可先借助人工智能手段整合這部分知識點，讓學(xué)生學(xué)會進行區(qū)分，讓學(xué)生對這部分內(nèi)容進行提前預(yù)習(xí)，并布置預(yù)習(xí)題，利用人工智能手段分析學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱點。如你知道以下三個圖案分別是用怎樣的方法設(shè)計出來的嗎？請詳細說明。

（三）利用人工智能技術(shù)改進作業(yè)環(huán)節(jié)

人工智能在數(shù)據(jù)信息分析當中有著非常獨特的優(yōu)勢，可以結(jié)合學(xué)生近期的作業(yè)完成度與練習(xí)完成情況剖析學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，準確發(fā)現(xiàn)并且指出不同學(xué)生的優(yōu)缺點，從而針對性設(shè)計課下作業(yè)，指導(dǎo)學(xué)生找到最佳的自主學(xué)習(xí)方案，確保教學(xué)評價的針對性和有效性。在數(shù)學(xué)高效課堂建構(gòu)當中，教師為確保教學(xué)質(zhì)量的綜合提高，就可以發(fā)揮人工智能技術(shù)在教育評價當中的優(yōu)勢，客觀評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。例如，在教學(xué)分數(shù)應(yīng)用題時，教師就可以先借助智能教學(xué)平臺為學(xué)生布置典型性的練習(xí)題，激勵學(xué)生總結(jié)分數(shù)應(yīng)用題的思考和解決方法如：（1）已知牧場總共是養(yǎng)了900頭肉牛，奶牛的數(shù)量比肉牛的數(shù)量多1/4，請問奶牛有多少頭？（2）電視機降價大促銷時總共下降200元，比原來便宜了2/11，請問電視機如今的價格是多少？（3）長方形菜地的長度是60米，寬度是長的1/4，請問整塊菜地的面積是多少？等到學(xué)生答完問題之后，教師可利用人工智能批閱學(xué)生完成的作業(yè)歸納出易錯點，為教學(xué)指導(dǎo)提供有效依據(jù)。

（四）利用人工智能技術(shù)實施智能授課

利用人工智能技術(shù)進行數(shù)學(xué)教育的創(chuàng)新和優(yōu)化是人工智能發(fā)展過程當中的必要措施，因為只有加強技術(shù)運用，發(fā)揮技術(shù)運用優(yōu)勢，才能夠真正發(fā)揮技術(shù)的創(chuàng)新驅(qū)動力，使得教育教學(xué)和人工智能協(xié)同發(fā)展。過去的數(shù)學(xué)上課方式往往是黑板板書、知識講解、課后鞏固這幾個模塊相結(jié)合。學(xué)生已經(jīng)熟悉了這種學(xué)習(xí)模式，也會因此在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當中出現(xiàn)厭倦困頓的不良問題。所以教師在數(shù)學(xué)教學(xué)改革和高效課堂建設(shè)當中，應(yīng)該選用學(xué)生感興趣的方法，真正抓住學(xué)生的注意力，帶領(lǐng)學(xué)生暢游于知識海洋，真正達成綜合學(xué)習(xí)目標。人工智能和數(shù)學(xué)授課的結(jié)合可以提高授課智能化，讓教師不再是主導(dǎo)講師，而是課堂輔助，讓智能軟件成為主講人，給學(xué)生新穎的學(xué)習(xí)感受。比如在教學(xué)認識時間時，教師可以讓智能軟件成為本課主講人，然后把主講人聲音確定為童聲，讓學(xué)生在同齡人的知識講解當中迅速掌握所學(xué)內(nèi)容。

人工智能的迅猛發(fā)展讓小學(xué)教育階段的各個學(xué)科加快了改革發(fā)展的進程，運用人工智能技術(shù)對小學(xué)數(shù)學(xué)教育進行優(yōu)化創(chuàng)新促進二者有機整合是大勢所趨，是改變數(shù)學(xué)教育不良現(xiàn)狀的重要做法。人工智能技術(shù)的快速發(fā)展本身就帶動了學(xué)校教育改革，有了這種先進技術(shù)的支撐，能夠讓數(shù)學(xué)教學(xué)實現(xiàn)全方位優(yōu)化，創(chuàng)新學(xué)生的教育過程，讓學(xué)生在每個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)都能夠把握正確的學(xué)習(xí)思路與方法。小學(xué)數(shù)學(xué)教師在探究人工智能和數(shù)學(xué)教學(xué)結(jié)合策略的過程中，一方面要注意探索人工智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，另一方面要思考技術(shù)和數(shù)學(xué)交融的最佳策略，在改變傳統(tǒng)教學(xué)思維的同時，引入多種先進的教學(xué)模式，在智能技術(shù)輔助之下，幫助學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)知識體系，最終實現(xiàn)科技產(chǎn)業(yè)與教育事業(yè)完美契合。

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