盛海迪　唐斌

摘? ?要：人工智能技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)了小學(xué)教育教學(xué)活動(dòng)的改革和創(chuàng)新，將人工智能技術(shù)與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂高效融合是小學(xué)數(shù)學(xué)教育變革發(fā)展的必然趨勢(shì)。在賦能思維和價(jià)值的引導(dǎo)下，從人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂屬性、系統(tǒng)架構(gòu)及基本原理進(jìn)行分析，進(jìn)而闡釋在人工智能賦能下的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變革的機(jī)理。進(jìn)一步闡述人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂應(yīng)當(dāng)遵循的三項(xiàng)基本原則，通過三項(xiàng)基本原則詮釋小學(xué)數(shù)學(xué)教育的價(jià)值觀、目標(biāo)觀及本質(zhì)觀。在人工智能時(shí)代背景下，通過借助人工智能設(shè)備或技術(shù)來構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)場(chǎng)景、激發(fā)學(xué)生思維、開展分層教育等實(shí)踐路徑，實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效率和質(zhì)量的全面提升。

關(guān)鍵詞：小學(xué)數(shù)學(xué)；人工智能；教學(xué)變革；實(shí)踐路徑

中圖分類號(hào)：G623.5? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1009-010X（2023）25-0031-04

近些年來，人工智能技術(shù)快速發(fā)展正在不斷改變?nèi)藗兊娜粘Ｉ?，這其中包括衣、食、住、行、教育等多個(gè)方面。早在2018年4月份，教育部便發(fā)布《教育信息化2.0》相關(guān)行動(dòng)計(jì)劃和行動(dòng)指南。國(guó)家明確指出人工智能教育信息化應(yīng)該是以“發(fā)掘?qū)W生潛質(zhì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)等”作為相應(yīng)的發(fā)展目標(biāo)。

數(shù)學(xué)課程作為小學(xué)的一門基礎(chǔ)課程，其具有較強(qiáng)的綜合性、邏輯性以及抽象性。所涉及的知識(shí)內(nèi)容廣泛，知識(shí)體系較為復(fù)雜。在人工智能時(shí)代，對(duì)于教師而言既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，如何將人工智能技術(shù)融合到小學(xué)數(shù)學(xué)課堂當(dāng)中，從而滿足社會(huì)對(duì)學(xué)生的多元化發(fā)展是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。

一、人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變革的機(jī)理

人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展正在推動(dòng)新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革命，不斷地改變著人們的日常生活，推動(dòng)人類向人機(jī)協(xié)同、數(shù)字孿生、跨界融合的智能時(shí)代發(fā)展。針對(duì)人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變革的機(jī)理研究，可以幫助我們更好地掌握小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)狀態(tài)，提高小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和效率。

（一）人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂變革的系統(tǒng)架構(gòu)

機(jī)理，顧名思義指的就是某個(gè)特定的系統(tǒng)當(dāng)中的不同的要素之間的結(jié)構(gòu)、關(guān)系和相互作用的原理和規(guī)則。就小學(xué)數(shù)學(xué)課堂而言，構(gòu)成課堂變革的系統(tǒng)架構(gòu)的要素和機(jī)構(gòu)則是對(duì)機(jī)理的表征。根據(jù)教學(xué)論中的觀點(diǎn)，可以將小學(xué)數(shù)學(xué)課堂看成是由教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法、評(píng)價(jià)、環(huán)境的教學(xué)因素及學(xué)生與教師人為因素構(gòu)成的動(dòng)態(tài)綜合體。在這個(gè)動(dòng)態(tài)綜合體當(dāng)中有著明確的任務(wù)分配，學(xué)生是整個(gè)教學(xué)過程中的主體，而教師負(fù)責(zé)主導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過程。這兩個(gè)要素是小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)使命完成的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，是決定課堂教學(xué)效率和質(zhì)量的核心要素。此外，小學(xué)數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)需要根據(jù)實(shí)際的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行智能化的量身定制。針對(duì)不同的教學(xué)目標(biāo)，所設(shè)計(jì)出的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該具有較強(qiáng)的對(duì)應(yīng)性，根據(jù)不同的個(gè)體選擇全面、合適的教學(xué)方法。

（二）人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂變革的基本原理

人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂首先需要完成對(duì)賦能環(huán)境的建設(shè)。與傳統(tǒng)的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)環(huán)境相比，人工智能賦能的課堂環(huán)境建設(shè)主要是借助相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)圖譜、智能模式識(shí)別等人工智能相關(guān)技術(shù)對(duì)原有的課堂教學(xué)環(huán)境進(jìn)行變革，實(shí)現(xiàn)課堂的動(dòng)態(tài)交互、虛實(shí)交互、數(shù)學(xué)情境設(shè)置、個(gè)性化知識(shí)拓展等目標(biāo)。借助人工智能對(duì)教學(xué)環(huán)境的賦能可以使師生獲得沉浸智能交互的體驗(yàn)。針對(duì)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的賦能是小學(xué)數(shù)學(xué)課堂第二個(gè)核心變革要素，通過人工智能技術(shù)對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行賦能，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)定制化目標(biāo)、自適應(yīng)內(nèi)容等，在原有的教學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上更加智能化。在賦能教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，需要將教學(xué)內(nèi)容付諸于實(shí)踐，此時(shí)需要對(duì)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行賦能。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)，通過人工智能賦能后的智能化實(shí)施模式更容易實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同的功能。

二、人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變革的基本原則

在“雙減”政策背景下，人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的變革需要遵循以下三大原則，在這三大原則的基礎(chǔ)上能更好地確保教學(xué)變革的有效性和正確性。

（一）堅(jiān)持以學(xué)生為本，拒絕“本末倒置”的教育價(jià)值觀

在人工智能技術(shù)日益發(fā)展的大環(huán)境之下，技術(shù)與教育之間的融合深度勢(shì)必會(huì)不斷加深。所謂的人工智能教育必須堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，平衡學(xué)生、教師與技術(shù)三者之間的關(guān)系，而不是拘泥于有多少新的智能技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)當(dāng)中。學(xué)生、教師及日新月異的技術(shù)之間的關(guān)系從本質(zhì)上來講應(yīng)當(dāng)滿足以學(xué)生個(gè)人的發(fā)展為核心的教育價(jià)值觀，小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教育只不過是一種手段，而技術(shù)則是這種手段實(shí)施的一種支撐條件。換句話講，當(dāng)人工智能技術(shù)進(jìn)入小學(xué)數(shù)學(xué)課堂時(shí)應(yīng)當(dāng)“消融”在課堂教學(xué)當(dāng)中，成為人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的一部分，也叫技術(shù)教育化。人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂可以解決知識(shí)碎片化的問題，能夠讓技術(shù)更好地服務(wù)于教育教學(xué)。因此，人工智能賦能小學(xué)課堂應(yīng)當(dāng)以學(xué)生個(gè)體的發(fā)展為目的，拒絕因技術(shù)追求效率而忽視人的教育價(jià)值觀。

（二）堅(jiān)持以核心素養(yǎng)為主，拒絕“填鴨式”的教育目標(biāo)觀

在人工智能技術(shù)不斷發(fā)生創(chuàng)新的同時(shí)，小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)也不斷發(fā)生改革創(chuàng)新。就當(dāng)下而言，我國(guó)的小學(xué)數(shù)學(xué)教育已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，不再以重復(fù)性繁瑣的教學(xué)模式為主，而是轉(zhuǎn)變成一種智慧型、系統(tǒng)性的教學(xué)模式。教師需要對(duì)海量的信息資源進(jìn)行篩選、整合，設(shè)計(jì)出對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有利的教學(xué)方案。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大多是教師“居高臨下”，導(dǎo)致學(xué)生喪失了課堂自主權(quán)，在新的教育形態(tài)下應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生能夠相互合作自發(fā)式的學(xué)習(xí)。通過教師在教學(xué)過程中的不斷的引導(dǎo)，充分挖掘?qū)W生個(gè)體自身的能力和個(gè)性特征，同時(shí)將學(xué)生教育成具有批判性思維的人才。小學(xué)數(shù)學(xué)課堂應(yīng)當(dāng)是學(xué)生全面展示個(gè)人素養(yǎng)的舞臺(tái)，作為教師不應(yīng)該僅僅局限于學(xué)生知識(shí)的傳授或者解題能力培養(yǎng)，而是應(yīng)該包括在人工智能時(shí)代下對(duì)學(xué)生的教育價(jià)值觀和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。堅(jiān)持以核心素養(yǎng)作為學(xué)生教育目標(biāo)觀的培養(yǎng)，有助于學(xué)生成為愛國(guó)、有責(zé)任感、創(chuàng)新思維、全面發(fā)展的優(yōu)秀人才。

（三）堅(jiān)持以生命為主，拒絕“取代式”的教育本質(zhì)觀

在中小學(xué)的教育當(dāng)中，首當(dāng)其沖的應(yīng)該是生命教育，生命是整個(gè)教育的基礎(chǔ)和核心。在智能化學(xué)習(xí)的環(huán)境當(dāng)中，尤其要加強(qiáng)學(xué)生熱愛生活，珍愛生命的教育。在日常的課堂教學(xué)當(dāng)中，教師除了引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)以外，更為重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生獲得知識(shí)，增長(zhǎng)見識(shí)，拓寬自身生命長(zhǎng)寬高的能力?？茖W(xué)技術(shù)的創(chuàng)新必定是要和學(xué)生、教師主體同步的，在智能化教學(xué)的背景下，人工智能機(jī)器、技術(shù)只是輔助學(xué)習(xí)的一種支撐條件和手段。小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)不僅要打破傳統(tǒng)的學(xué)生只是知識(shí)消費(fèi)者的思想，而且需要培養(yǎng)、激勵(lì)學(xué)生成為知識(shí)的創(chuàng)造者。在教育和人工智能不斷深度融合的未來，各種智能技術(shù)將會(huì)成為教學(xué)過程中的不可或缺的內(nèi)容，但絕不是教育的主體。

三、人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂的實(shí)踐路徑研究

根據(jù)新課改的要求，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂當(dāng)中引入人工智能技術(shù)對(duì)突破現(xiàn)有小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)障礙有著重要的意義，是實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂智能化教學(xué)的有效途徑。

（一）基于人工智能沉浸式媒體，構(gòu)建直觀教學(xué)場(chǎng)景

教育要根據(jù)不同年齡段的學(xué)生自身的特點(diǎn)，順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，而不是一味的強(qiáng)行灌輸式的迫使學(xué)生被動(dòng)接受學(xué)習(xí)。學(xué)生只有通過自己體會(huì)、感悟，自己構(gòu)建出學(xué)習(xí)的知識(shí)，才能真正實(shí)現(xiàn)智能化教育的目的。相比于初高中學(xué)生而言，小學(xué)生處于思維形象比較發(fā)達(dá)的年齡階段，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中教師可以通過人工智能沉浸式媒體，來構(gòu)建直觀的教學(xué)場(chǎng)景，使學(xué)生能夠利用自身的形象思維更好地認(rèn)識(shí)問題、學(xué)習(xí)知識(shí)。例如，在講授小學(xué)數(shù)學(xué)課程當(dāng)中“認(rèn)識(shí)正方體”的內(nèi)容時(shí)，教師可以借助人工智能AR輔助教學(xué)手段，利用AR將立方體展現(xiàn)在學(xué)生面前，加深學(xué)生對(duì)正方體的認(rèn)知。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)正方體的認(rèn)知，讓學(xué)生獲得直觀的感受，點(diǎn)擊演示按鈕，通過AR技術(shù)向?qū)W生展示正方體的展開過程及各個(gè)表面特征。教師還可以進(jìn)一步讓學(xué)生進(jìn)行演示，通過學(xué)生自身與AR進(jìn)行交互，來促使學(xué)生身臨其境，能夠更好掌握正方體的相關(guān)特性。

（二）基于人機(jī)協(xié)同操作，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維

人工智能與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂的深度融合通常會(huì)以人機(jī)協(xié)同操作的方式建立人與機(jī)器、智能化設(shè)備溝通的橋梁，同時(shí)需要變革教學(xué)設(shè)計(jì)來匹配人機(jī)協(xié)同操作。要想達(dá)到這個(gè)目的，需要在人工智能背景下能夠?qū)虒W(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等再次進(jìn)行優(yōu)化。在人工智能時(shí)代的教育環(huán)境下，小學(xué)教師可以借助人工智能設(shè)備、技術(shù)等構(gòu)建人機(jī)協(xié)同操作的教學(xué)模式，將所要教授的數(shù)學(xué)知識(shí)通過動(dòng)態(tài)畫面展示給學(xué)生，將課堂交還給學(xué)生，由學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐說出問題的答案。例如，在小學(xué)數(shù)學(xué)課程當(dāng)中講解加法相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)的時(shí)候，可以借助電子交互白板。教師可以在白板上顯示出物品的種類和對(duì)應(yīng)的價(jià)格，讓學(xué)生根據(jù)自己的喜好選擇不同的物品，并且計(jì)算出所選的物品的最終的價(jià)格。通過白板作為支撐條件，極大地提高了學(xué)生課堂參與性與活躍性，同時(shí)能夠讓學(xué)生解決生活中的實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

（三）基于大數(shù)據(jù)智能化分析，開展學(xué)生分層教育

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，不同教師的教學(xué)理念、教學(xué)方法及對(duì)知識(shí)的掌握程度均不同，這也是造成學(xué)生學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)方法以及知識(shí)掌握存在較大差異的影響因素之一。教師可以根據(jù)教學(xué)過程中人工智能大數(shù)據(jù)信息反饋系統(tǒng)來實(shí)時(shí)的對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行掌握和分析，通過大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，結(jié)合不同學(xué)生的需求，制定更加符合教學(xué)實(shí)際的教學(xué)對(duì)策，從而實(shí)現(xiàn)最終的靈活多變式的教學(xué)。例如，在教授小學(xué)數(shù)學(xué)應(yīng)用題的過程中，假設(shè)工人師傅需要修一段1km長(zhǎng)的公路，現(xiàn)在花了5天時(shí)間已經(jīng)完成了道路修繕的五分之一，請(qǐng)問修完整個(gè)公路需要多少時(shí)間？學(xué)生可以借助平板等智能化設(shè)備，將自己所獲取的有用的條件信息整理出來寫在平板上。教師可以通過學(xué)生平板上寫的內(nèi)容通過后臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)哪些學(xué)生讀題能力較弱，信息理解不強(qiáng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行一個(gè)較為簡(jiǎn)單的分層。

人工智能賦能小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)是全面培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要舉措。小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)是培養(yǎng)小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的主要戰(zhàn)場(chǎng)之一，也是學(xué)校立德樹人的重要渠道之一。通過人工智能技術(shù)推動(dòng)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變革具有重要的意義。人工智能時(shí)代背景下，將人工智能與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)相融合，有助于全面推進(jìn)現(xiàn)代化教育。在實(shí)際的人工智能與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)相融合的過程中，教師還需要根據(jù)實(shí)際的教學(xué)需要進(jìn)行因材施教，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，將人工智能引入課堂，從而加速推動(dòng)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變革。

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