基于人工智能的小学数学高效课堂构建分析

王荣华

摘 要：人工智能是新一代信息技术，如今已经在各行各业普遍运用，给我们的工作生活带来了非常深刻的影响，更在教育领域扎根，成为影响教育事业发展以及推动教育事业蓬勃进步的推动力。在新一轮课程改革当中，就特别强调要积极开设和人工智能相关的课程，并且把人工智能巧妙融入学科教育当中，以便为专业素质人才培养提供明确方向，促进我国现代教育的智能化和高效化发展。在小学数学教学当中，为了打造高效课堂，教师可以根据教学需要灵活引入人工智能技术，通过发挥科技力量改进传统的数学教育模式，让小学数学教育走在前沿，不断吸收优秀的数学成果，实现技术和知识技巧教学的完美交融。

关键词：人工智能;小学数学;高效课堂;构建方法

在数学教育改革当中，为促进学生数学核心素养的发展，促使学生抓住数学本质，掌握数学思想方法，就必须思考新型教学手段和现代化教学模式的运用。信息技术和数学课程结合，就是完善学生数学综合素质的重要策略，通过对先进信息技术手段进行创造性运用，可以将其转变成为有效的教育工具。毋庸置疑，人工智能就是现代信息技术当中极具代表性的技术方法，通过人工智能和小学数学教学的结合除了可以减少教师工作量之外，还能够面向学生实施因材施教，兼顾学生不同层面的发展，让学生获得个性化指导，减少不必要的时间浪费，在课程学习当中获得更大的进步。小学数学教师要基于人工智能构建数学高效课堂，必须深入思考现代科技在数学教学当中的应用优势和教育方法，提高人工智能和数学教育融合的紧密度和契合度。

一、人工智能概述

随着科学研究的深入，科技已经改变了人类生产生活的面貌，而在科技发展当中，一个影响深远的信息技术就是人工智能。国内外的诸多学术研究结果指出，未来的科技社会将会处处布满人工智能技术的影子，而人工智能也会渗透在生产生活的各个方面，引起全新的技术变革。人工智能学科最早被提出是在1956年，提出者是科学家约翰·麦卡锡。一直到现在都没有针对人工智能提出一个明确而又统一的定义，不过对于人工智能的研究和探索，一直都没有停止。开始人工智能的定义是具备模拟可被精确描述的学习或是智能特征能力的机器。不过随着研究的深入，人工智能的含义也在不断丰富和完善。现如今能够获得人们普遍共识的认识是：人工智能是一门以计算机科学学科为主，同时融合多元学科，凭借机器学习人机交互等核心技术方法，利用计算机研究智能工作任务的新型技术。人工智能关键技术主要包括7个大的类别，分别指向人机交互机器学习、知识图谱、计算机视觉、自然语言处理、生物特征识别、虚拟/增强现实。正是凭借这些关键技术，人工智能在国家的教育事业发展当中广泛运用，成为教育界的宠儿，应促进智慧校园、智能评价等成果的产生。比如智慧校园当中所具备的智能安全预警功能，可以有效识别校外非法分子，及时发出预警，维护校园安全。智能评价可以智能化评估学生知识掌握水平，了解学生的身心健康情况，以便实现对学生的全面点评，减少教师的工作量和工作负担。

二、人工智能在小学数学课堂教学中应用的作用

人工智能是在现代科技蓬勃发展背景之下进入人们视野，逐步融入人们实际生活的技术手段，主要可以用在延伸、拓展、模拟等不同层面，满足人们生产生活要求的同时，也可以给如今的教育教学带来生机和活力，促进教育改革的深入落实。在课程改革背景下，在现代科技的蓬勃发展条件下，数学教师应该认清现代科技的利用价值，巧妙运用人工智能技术调控教学结构，补充教育资源，解决好以往数学教学当中的枯燥单一问题，促进学生数学知识的科学化和广泛化运用。人工智能在构建小学数学高效课堂当中有着很高的应用价值，是提高教学质量与效率的有效方法。具体体现在：第一，地区经济发展存在着明显的不均衡性，城乡教育水平也有着很大差距，这就导致落后地区学校的教育资源与师资水平无法到达较高要求，从而给学生的综合发展带来影响。人工智能的出现与运用能够有效解决教育不公的问题，可以基于网络平台进行优质资源共享，让各地学生得到丰富的资源储备，在推动资源整合拓展当中提高课堂教学质量。第二，教师在数学教学中往往要花费很多的时间精力做好教学准备，会给教学效率带来影响，而有了人工智能的辅助，可以智能化以及高效化协助教师完成作业与试卷批改，节约教师时间，让教师有更多的精力放在优化课堂上。此外人工智能具备人机交互的特点，可以有效满足学生的个性化学习，需要推动学生自学能力的发展。第三，人工智能技术拥有极强的数据分析功能，可以就不同学生的学习表现进行综合研究，了解学生的学习层次和发展要求以便在此基础之上，面向学生确定出个性化和针对性的学习计划，确保学生的综合学习质量。

三、基于人工智能的小学数学高效课堂建构策略

（一）利用人工智能技术设计教学情境

小學生在数学学习当中遇到的一个巨大难题就是因为欠缺良好的抽象思维，无法对大量抽象复杂的数学知识进行轻松理解与灵活掌握。解决这一难题的重要方法就是设计教学情境，利用生动直观的教学情境弥补由于数学教学抽象内容过多给实际教学带来的问题。人工智能技术在数学情境设计当中有着非常独特的优势，尤其是人工智能技术当中的虚拟现实技术与增强现实技术，能够给教学情景模拟带来极大便利，可以模拟真实环境与事物，打造一个三维立体化空间，能够明显增加学生的学习真实感，促使学生真正沉浸在数学学习当中，有效锻炼思维。这种教学手段和过去死板的教学方法相比，可以减轻学生的学习负担，让学生的知识学习事半功倍。例如，在教学圆柱与圆锥时，以往这部分内容是教学当中的难点，主要是因为知识比较复杂，需要依靠学生的抽象理解能力解决学习难题。有了人工智能技术，特别是虚拟技术的支持，教师可以利用虚拟技术，在多媒体上构建圆柱与圆锥3D立体模型辅助学生认识圆柱与圆锥的每个部分，归纳总结立体图形的特征。紧接着教师可用虚拟技术动态呈现圆柱与圆锥展开图，促使学生能够顺利观察到不同角度与高度之下的立体图形形状，增强学生数学观察与空间想象力。

（三）利用人工智能技術优化数学预习

伴随着社会的发展以及数学在各个领域的广泛运用，越来越多的人认识到数学学科的意义，也开始在数学教学当中加大研究力度，以便对学生的数学知识能力以及运用能力进行培养。不过在当前的数学教学当中，课程改革提出了轻负高质的要求，强调在确保学生学习水平的同时，尽可能减少学生的学习负担，让学生能够摆脱传统学习思维模式的影响。人工智能技术手段的运用为达成这一目标提供了重要策略，使得教师可以真正把人工智能技术作为一种知识整合与利用的科学手段，促进学生综合素质的完善。特别值得一提的是，在数学预习环节，教师可以以人工智能技术为辅助，推动学生自主学习能力的发展，改变学生盲目学习的现状，达成高效课堂建设目标。例如，在教学图形的平移、旋转、轴对称这一模块的内容时，为了让学生对整个模块的知识点形成更加深刻全面的了解，教师可先借助人工智能手段整合这部分知识点，让学生学会进行区分，让学生对这部分内容进行提前预习，并布置预习题，利用人工智能手段分析学生的预习情况，及时发现学生的薄弱点。如你知道以下三个图案分别是用怎样的方法设计出来的吗？请详细说明。

（三）利用人工智能技术改进作业环节

人工智能在数据信息分析当中有着非常独特的优势，可以结合学生近期的作业完成度与练习完成情况剖析学生的学习成绩，准确发现并且指出不同学生的优缺点，从而针对性设计课下作业，指导学生找到最佳的自主学习方案，确保教学评价的针对性和有效性。在数学高效课堂建构当中，教师为确保教学质量的综合提高，就可以发挥人工智能技术在教育评价当中的优势，客观评估学生的学习成果。例如，在教学分数应用题时，教师就可以先借助智能教学平台为学生布置典型性的练习题，激励学生总结分数应用题的思考和解决方法如：（1）已知牧场总共是养了900头肉牛，奶牛的数量比肉牛的数量多1/4，请问奶牛有多少头？（2）电视机降价大促销时总共下降200元，比原来便宜了2/11，请问电视机如今的价格是多少？（3）长方形菜地的长度是60米，宽度是长的1/4，请问整块菜地的面积是多少？等到学生答完问题之后，教师可利用人工智能批阅学生完成的作业归纳出易错点，为教学指导提供有效依据。

（四）利用人工智能技术实施智能授课

利用人工智能技术进行数学教育的创新和优化是人工智能发展过程当中的必要措施，因为只有加强技术运用，发挥技术运用优势，才能够真正发挥技术的创新驱动力，使得教育教学和人工智能协同发展。过去的数学上课方式往往是黑板板书、知识讲解、课后巩固这几个模块相结合。学生已经熟悉了这种学习模式，也会因此在数学学习当中出现厌倦困顿的不良问题。所以教师在数学教学改革和高效课堂建设当中，应该选用学生感兴趣的方法，真正抓住学生的注意力，带领学生畅游于知识海洋，真正达成综合学习目标。人工智能和数学授课的结合可以提高授课智能化，让教师不再是主导讲师，而是课堂辅助，让智能软件成为主讲人，给学生新颖的学习感受。比如在教学认识时间时，教师可以让智能软件成为本课主讲人，然后把主讲人声音确定为童声，让学生在同龄人的知识讲解当中迅速掌握所学内容。

人工智能的迅猛发展让小学教育阶段的各个学科加快了改革发展的进程，运用人工智能技术对小学数学教育进行优化创新促进二者有机整合是大势所趋，是改变数学教育不良现状的重要做法。人工智能技术的快速发展本身就带动了学校教育改革，有了这种先进技术的支撑，能够让数学教学实现全方位优化，创新学生的教育过程，让学生在每个学习环节都能够把握正确的学习思路与方法。小学数学教师在探究人工智能和数学教学结合策略的过程中，一方面要注意探索人工智能技术的应用优势，另一方面要思考技术和数学交融的最佳策略，在改变传统教学思维的同时，引入多种先进的教学模式，在智能技术辅助之下，帮助学生建构数学知识体系，最终实现科技产业与教育事业完美契合。

参考文献：

[1] 才让草.“人工智能+大数据”在初中数学教学中的应用新课程研究（上旬刊），2018，（01）：106-107.

[2] 李丹.人工智能课程教学改革探讨[J].钦州学院学报，2018，（10）：64-67.

[3] 裴九军.“互联网+”背景下小学数学高效课堂的构建研究[J].科学咨询（科技·管理），2019，（09）：103.

[4] 程小妹.浅析“互联网+”背景下多媒体技术对小学数学教学的利与弊[J].才智，2019，（02）：118.