□山東省樂陵市安居小學 王洪波

人工智能的發(fā)展改變了人們生活方式，如穿衣、住宿、教育、工作等。教育的變化也很明顯，人工智能逐漸在小學數學教學中得到普及。國家在2018 年頒布信息化教育的相關政策和行動指南。小學數學作為低學段基礎性學科，學生數學能力較弱，數學學科對小學生而言較難。而人工智能在小學數學教學中的運用機遇大于挑戰(zhàn)，能夠為教師教學帶來重大便利，基于學生特長構建課堂，落實因材施教教育理念，滿足新課標教育改革要求?；诖?，本文圍繞人工智能在小學數學課堂中的高效應用策略展開研究。

一、人工智能在小學數學課堂中高效應用意義

人工智能在小學數學課堂教學中的應用早在2004 年就被提出，并對人工智能在義務教育階段的應用進行界定。具體而言，小學數學教學中應用的人工智能，指教學算法、數據分析、AR 技術等方面，通過人工智能，更加準確、高效地改變傳統(tǒng)課堂中的不足，開展現代化、智能性的教學，減輕教師的工作負擔，使教師將精力置于教學設計、人工智能應用中，推動學生全面發(fā)展，提高數學教學質量。基于教學改革視角，人工智能可以打破小學數學教學的既定模式，應用到教學活動的各個環(huán)節(jié)中，為教育教學活動提供技術支持，有效提高教學質量、激發(fā)學生興趣、推動學生個性發(fā)展。

（一）智慧教學引起課堂地位改變

借助人工智能開展的小學數學教學，是信息時代背景下技術支持的新型教學模式，與傳統(tǒng)教學、多媒體教學相比，更具技術、教育方面的優(yōu)勢和價值，能夠大幅度提高教學質量。

人工智能與小學數學的深層次融合體現為智慧教學，可以有效改變傳統(tǒng)教學模式，通過分析學生的實際情況，推動其進行深度學習，實現師生課堂地位的轉變，即突出學生的課堂主體地位，教師回歸主導地位，避免出現課堂地位“本末倒置”的現象，使學生在課堂中發(fā)揮主觀能動性，通過主動思考和人工智能精準協(xié)助進行數學學習，在培養(yǎng)學生良好數學思維能力的同時，提高數學教學質量和效果。

不僅如此，人工智能的運用，能夠為教師實時提供豐富教學素材，根據課堂上學生的實時學習狀況提供針對性教學指導。學生也可以根據在學習過程中遇到的問題、困難搜集相關資料，提供技術、設備方面的支撐，推動學生個性發(fā)展、數學能力發(fā)展，真正構建高質量數學課堂，推動學生數學思維、能力的快速發(fā)展。

（二）推進教學改革，推送合適資源，激發(fā)學生興趣

人工智能在小學數學教學中的運用，通過引進大數據分析，為小學數學教育改革帶來了新的轉機。在小學數學教學中，大數據可以針對學生的課堂反饋進行全面、深度分析，開展全面、系統(tǒng)的評價，進行持續(xù)追蹤。基于對學生實際情況的全面了解，在海量資源中選擇合適的內容進行推送，便于學生搜集到適用于自身的學習素材，提高學習效率和便捷性，幫助學生體會到數學學習的樂趣，以此調動學習的積極性。

不僅如此，大數據可以根據學生情況進行全面分析，以排查的方式尋找學生不足之處，并給予一定提示和相關素材，幫助學生針對性完善自我，充分突出學生課堂主體地位，滿足學生多元學習欲望和積極性，協(xié)同教師開展自主性的課堂。

（三）實現教學求同存異，推動個性發(fā)展

教育改革強調“因材施教”理念落實，根據學生的差異設計數學教學活動，滿足不同學生在課堂中的學習需求，實現自我發(fā)展、自我提升，凸顯學生個性，實現核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

人工智能在小學數學教學活動中的運用，適應性學習系統(tǒng)能夠為學生的個性化學習提供技術支持。適應性學習系統(tǒng)依托人工智能對學生的學習成果進行分析，在教學基礎上探究適應學生學習目標、學習內容，通過學生實際情況構建個性化學習建模，通過整體教學結合個性教學的方式解決教師難以兼顧全部學生開展個性化課堂教學的問題，真正落實“因材施教”理念和要求，推動學生個性發(fā)展，發(fā)現學生特長的同時進行針對性培養(yǎng)，為社會輸送一專多能型人才。

二、人工智能在小學數學課堂中高效應用策略

人工智能下的小學數學教學活動的開展，是將學生、教師、人工智能作為主體，構建現代化、智慧化的數學課堂，充分運用互聯(lián)網、大數據、多媒體等技術，通過人工智能預習、層級課堂建設、任務模塊運用、智能媒體運用，開展針對性、智能化的教學，幫助教師獲取學生準確信息和學習反饋，減少教師備課、信息搜集等方面的壓力，專注于人工智能數學教學設計，推動學生在課堂學習中實現綜合、全面發(fā)展。

（一）人工智能預習，激發(fā)興趣

人工智能是計算機科學持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新的產物，將人工智能運用到小學數學教學中，能夠發(fā)揮其技術先進、數據收集分析、海量資源實時調取等優(yōu)勢，為課堂教學開展提供技術、信息和素材等方面的支撐，將教、學有效連接起來。課堂教學活動可以分為課前、課中和課后三個整體性環(huán)節(jié)，人工智能在小學數學教學中的運用包含各個環(huán)節(jié)，因此，教師要靈活運用人工智能進行預習，使學生快速、高效地實現數學基礎知識的學習，并借助人工智能記錄困惑、問題，將其反饋給教師，為教師設計后續(xù)教學方案提供準確數據，確定體現出課堂教學重難點，提高教學針對性。

以青島版小學數學四年級上冊“大數知多少——萬以上數的認識”教學為例。課程圍繞大數的組成、十進制計數法、大數的讀法和寫法、大數表示面積方法、近似數等內容展開，具有豐富性、基礎性和復雜性。大數的組成、讀法、寫法等內容較為基礎，在運用人工智能組織預習活動時，教師可以側重于基礎知識的呈現并逐漸增加難度，引導學生循序漸進地把握課程教學內容，形成整體性認知。

基于人工智能技術的便捷性，教師可以將基礎知識的呈現通過微課的形式下發(fā)至學生端，由學生自主選擇時間進行預習。不僅如此，還可以基于微課內容設計對應的預習任務，幫助學生梳理教學內容，形成初步理解。學生任務的提交可以理解為預習反饋，不僅教師能夠收到學生完成預習的提示和成果，人工智能也可依據學生反饋來分析其預習程度，為教師提供相關建議。而且，人工智能能夠儲存學生的基本學習信息，如數學綜合能力偏重、興趣、學習態(tài)度等方面，如有的學生微課趣味性濃厚、有的學生知識濃縮程度高等，教師可以一鍵下發(fā)適合學生的微課預習資料，滿足不同學生的學習需求，提高學生的學習興趣和積極性。

（二）層級課堂設計，設計動態(tài)性課堂

小學時期是打好學習基礎、挖掘優(yōu)勢并加以培養(yǎng)的重要時期，挖掘學生數學方面的優(yōu)勢，能夠明確學生思維、能力偏重并給予針對性指導，通過一專帶動多能，在培養(yǎng)特長的同時反作用其他能力、學科，為后續(xù)深層次學習、持續(xù)性發(fā)展鋪墊堅實的基礎。但學生之間具有個體差異，僅依賴于教師的觀察會難以精準把握學生優(yōu)勢，因此，教師可以借助人工智能對學生進行整體性測評。人工智能對學生的綜合分析具有針對性、精準性，教師可以借助人工智能將學生分成不同層級，針對不同特長給予不同指導，推動學生不斷成長和發(fā)展，構建動態(tài)化教學。

以人教版小學數學四年級上冊“小小志愿者——混合運算”教學為例。課程以計算為主，對學生數學思維能力具有較高要求，但學生的數學思維、對數學知識的思考等具有不同偏重。教師可以通過人工智能技術進行隨堂小測，小測內容相同、難度相同，全面測評學生的學習情況。通過測試和人工智能分析可知，有的學生對圖形較為敏感，有的學生計算能力較強，有的學生思維靈活，能夠解決較難的應用問題?；诖?，教師可以構建分層學習，將優(yōu)勢相似的學生分為一組，由人工智能為學生提供針對性的數學內容和知識。如，針對對圖形較為敏感的學生，側重于數形結合；計算能力較強的學生，側重于算理運用規(guī)律方面的探索；解決應用性問題能力較強的學生，側重于奧數方向的探索，通過某一方向的探索和學習掌握數學知識，并深入探究數學知識。這個過程中，教師發(fā)揮了引導和調整的作用。

（三）智能媒體運用，創(chuàng)設數學情境

小學數學教學不僅重視教學過程的設計，還要重視課堂氛圍的營造和環(huán)境的構建，借助環(huán)境、氛圍對學生學習、發(fā)展的影響，取得事半功倍的教學效果。借助人工智能，充分掌握學生學習需求和優(yōu)勢，并給予針對性幫助，使其深層次體會到數學學習的樂趣。

數學教學可以分為課前、課中和課后三部分，課前主要運用人工智能組織學生進行高效預習，發(fā)揮人工智能在預習環(huán)節(jié)中的運用價值。課中對人工智能的運用，包括但不限于教學，可以詳細劃分為導入、教學、學習和總結鞏固等幾部分。各個部分具有不同的職能和作用，幫助學生在此結構中獲取數學知識。其中，導入是學生接觸數學知識的起點，對其興趣的激發(fā)具有重要作用。因此，人工智能可以運用到導入環(huán)節(jié)，激發(fā)學生學習興趣和積極性。為提高學生的學習興趣，教師可以借助人工智能中的沉浸式媒體技術，創(chuàng)設具有智慧性、現代性、趣味性的教學情境，帶給學生新奇、趣味的體驗和感受，以此推動學生主動參與數學學習，提升數學綜合能力，實現全面發(fā)展。

以青島版小學數學四年級下冊“趣味拼搭——觀察物體”教學為例。課程要求學生判斷不同視角下的立體圖形，雖然這對成人而言較為簡單，但學生初次接觸物體觀察，是構建空間觀念、幾何直觀的基礎，但對學生而言具有一定難度。所以，教師要利用人工智能進行課堂導入，在降低教學內容難度的同時，激發(fā)學生對教學內容的興趣，克服學習困難，主動思考、挖掘和探索。實際教學時，教師可以借助AR 技術，向學生展示由小正方體搭建的立體圖形，并讓學生借助AR 轉換視角，身臨其境地在各個視角下觀察立體圖形。還可讓學生借助智能系統(tǒng)自主切換AR 中顯示的物體，基于物體立體性、AR 新穎性、情境的真實性，激發(fā)學生的學習興趣，解決學習過程中可能遇到的難題。小學時期的學生興趣豐富、多樣，僅依賴于單一的正方體組合圖形難以持續(xù)吸引學生，因此教師可以借助人工智能教學資源的豐富性優(yōu)勢，讓學生自主搜集物體并連接VR 進行觀察和體驗，為學生深度探究數學知識提供導向。

（四）任務模塊驅動，開展人機協(xié)調教學

教師借助AR 技術為學生構建沉浸式學習環(huán)境，能夠推動學生沉心靜氣地探究、觀察數學知識，掌握數學概念、原理，形成獨特的理解和感受，為課程深層次學習鋪墊堅實基礎。但為進一步提升學生數學素養(yǎng)、豐富知識儲備，幫助學生構建完善、豐富的數學知識體系，教師可以通過人工智能任務模塊推動學生學習進行進程，實現知識體系的搭建。

以青島版小學數學四年級下冊“奇異的克隆?！导訙p法”教學為例。加減法對小學四年級學生而言并不陌生，通過前面學習已經掌握正整數、進退位、兩位數加減一位數、兩位數加減兩位數、三位數加減兩位數等內容，加之各類習題和在生活中的運用，學生對加減法較為熟悉。本課加減法將整數換為小數，基于學生對加減法的理解和掌握力，教師可以利用人工智能布置“爬山”任務，將不同整數加減法依據難度依次向排列，幫助學生在層層遞進的過程中將加減法計算原理逐漸過渡到小數，實現螺旋式上升。然后，通過交互白板的方式，提供多個可以切割的正方形，讓學生根據自身對小數的認知用圖形展示小數，嘗試將不同數量的正方形組合或再次分割，初步探索小數加減法的原理。如，學生通過一個加半個為1.5，那么1.5+1.5 就是3，也就是三個正方形，掌握數學知識。針對“5.56+5.2= ，4.335+7.22= ，8.36-1.235= ”等類型的小數加減法，教師可以讓學生嘗試探索小數加減法蘊含的計算原理，并根據人工智能對學生探索程度的精準反饋進行簡單講解、示范，讓學生明確小數點在計算過程中的作用，然后通過人工智能，基于學生的綜合能力測評布置針對性任務，保障任務難度符合學生的學習需求，培養(yǎng)學生數學能力的同時，避免出現過難、過易等情況，推動學生在課堂教學活動中實現全面提升。

三、結語

綜上所述，人工智能在小學數學教學中的運用，是科技發(fā)展、時代變遷的趨勢。小學數學教學是培養(yǎng)學生數學思維、理性思維和計算能力等生活必備素養(yǎng)的主要戰(zhàn)場，是推動學生全面發(fā)展的重要途徑。將人工智能融入小學數學課堂教學活動中，能夠加快改革進程，構建現代化、智慧化、民主性的課堂，針對實際情況開展個性教學，滿足不同能力、素養(yǎng)學生的學習需求，推動學生數學綜合能力的發(fā)展。