让人工智能走进小学数学课堂

■江苏省盐城市毓龙路实验学校 王安民

在教育信息化的发展过程中，人工智能等新型技术手段在教学中逐渐得到了很好的应用，成了教师提升教学效率和质量的一个重要助力。在小学数学教学中应用人工智能，可以有效弥补传统教学存在的不足，促进对学生数学学习能力培养目标的落实。

在小学数学教学中应用人工智能手段对突破现有的教学障碍存在着十分重要的意义。教师要从学生的实际需求出发，寻求人工智能和传统课堂教学之间的融合途径，用人工智能技术来促进小学数学课堂教学的优化。

一、构建直观情景，加深学生印象

教育要顺应学生的认知发展规律，而不是强硬地灌输给学生知识，只有让学生自然而然地构建出知识，才可以真正地实现启发学生智慧的教育目标，促进学生的身心健康成长。因此，针对小学生形象思维发达的年龄特点，在小学数学教学过程中，教师可以使用人工智能来构建直观性的教学环境，使学生可以运用自己更加熟悉的形象思维来认识问题，实现眼睛、大脑、耳朵等多个器官的充分利用，提高教学的质量。

例如，在教学“两、三位数乘以一位数”这一节内容时，笔者使用了人工智能的教学手段，用人工智能机器人具备的投影功能和彩色变化功能来加深学生的印象。首先，笔者使用投影仪向学生展示了一张图片，图片被分成了两半，左边图是五行五列分布着的蓝色笑脸，右边是五行六列分布着的红色笑脸，然后笔者向学生提出问题：“这张图片上一共有多少个笑脸呢？”在听到了问题后，学生很快开始尝试用自己的熟悉的方式去解决。在学生得到了初步的结论后，笔者开始操作人工智能，让投影仪上的笑脸动起来，用动态的方式向学生各种可用的算法，强化学生的数感，使学生的个性思维得到激发，在直观图像的帮助下找到适合自己的学习方式，并且加深学生对算法的理解。又如，在教学“100以内的加法和减法”这一节内容时，笔者运用人工智能打造了真实的超市购物情景。在人工智能的帮助下，笔者和学生在课堂上展开了一次购物之旅，学生被分成了几个小组，然后合作进行讨论，要求学生利用100元购买5个本子、5支笔和2个铅笔盒，学生可以直接用话语来和人工智能进行对话，机器人会直接向学生展示需要的物品和对应的价格，学生要在合作讨论中进行分析，找到最适合的物品购买方案。这可以在直观情景的帮助下点燃学生的“购物”热情，让学生在真实情景下去应用学到的数学知识，提升学生对计算的积极性。

情景构建在小学数学教学中有效应用是十分必要也是十分重要的，从受教育主体的主体特征来看，小学学生本身的认知能力、学习能力、知识储备和社会阅历都相对比较欠缺，而从数学教学本身的学科特点来看，数学教学对小学学生而言抽象性概念性和逻辑性相对较强，这就导致了学生在数学学习的过程中往往会面临着较多的困境和问题，想要让教学工作的实践开展的过程中效率和质量得到保证，情景的有效构建则显得十分必要。通过情景的构建可以让学生从具象思维慢慢地向抽象思维转变，实现有效的思维过渡，而这种思维过渡则可以为学生未来的数学学习提供基础和保障。此外，在问题分析的过程中通过情景的构建，学生对问题的分析解构会有更多的借鉴和参考，而这些借鉴和参考将会为学生的问题解决提供较大的帮助，当学生能通过自己的能力对问题进行有效的分析并且消化掌握数学概念和数学知识后，学生在数学学习的过程中兴趣更高、自信更多。

二、点燃智慧火花，激发创新思维

数学知识在现实生活中有着十分广泛的应用，是促进学生创造性思维发展的有力工具，但是在过去的小学数学教学过程中，受到了教师教学方法、学校教育氛围等的影响，学生对数学学习兴趣不强，极大地限制了学生创造性思维的发展。因此，在素质教育的环境下，小学数学教师可以应用人工智能的手段，构建充满生活气息的教育环境，向学生动态化地展示教学内容，从而使学生的视野变得开阔起来，主动了解和分析现实生活中的各种数学知识，有助于学生创新思维的激活。

比如，在教学“圆”这一节内容时，为了使学生可以从圆面积的计算当中受到启发，笔者使用了人工智能的手段，让学生的积极性可以得到充分的释放。首先，笔者使用人工智能向学生展示出了一个红色的圆，然后笔者操作人工智能，让上面的“小人”去操控圆规将这个圆切割成了一个个的小“三角形”，学生看着这个场景，不知道“小人”究竟在做什么，但是之后学生却发现“小人”竟然将这些“三角形”重新拼接成了“长方形”，这个发现让学生感到十分的惊奇，原来圆形也可以使用拼接的方法去进行探索。其次，笔者就一起和学生针对“小人”的操作过程，对圆的面积进行探索，让学生从“圆的面积总是等于长方形的面积”这个结论出发，利用“长方形的边长等于圆的半径，长方形的长等于圆的周长的一半”这些条件来计算出长方形的面积，从而得到了圆的面积计算公式。最后，通过将探索的过程用人工智能技术清楚地展示出来，可以增强学生大脑的想象力，让学生熟练地掌握数学知识的发生和结论，使学生能举一反三，逐渐发展出良好的创造性思维；又如，在教学“两位数加两位数口算”这一节内容时，笔者使用人工智能和学生展开了一次套圈的游戏，人工智能会为学生展示各种小动物，学生可以操作项圈去套住这些动物，每种动物都代表着一定的积分，在这个游戏中，笔者会向学生提出一些问题，让学生想一想自己套中的两种动物得分是多少，如果要求总分是55，可以怎么套，从而让学生掌握搭配的数学思想方法，并且锻炼学生的计算能力，有助于学生创新意识的生成。

思维培养是现阶段教育工作在实践落实过程中的重点内容。现阶段，教育强调教育工作在实践落实的过程中不仅需要立足于学生的当前问题而且需要着眼于学生的未来发展。而思维培养这是其中十分重要也十分关键的一环，教师需要立足于教学内容和学生的学龄特点，通过教学方法的调整及信息技术的有效应用让学生的思维得到相应的发展和成长，进而为学生的终身学习奠定好基础和保障。

三、促进深度学习，开发大脑潜力

小学生由于学习习惯还未养成、逻辑思维发展不够充分等原因，存在着对数学知识理解不够透彻的情况，如何促进学生对数学重难点知识的掌握，使学生能进行深度的学习，一直都是小学数学教师面临着的难题。在教育信息化发展的过程中，人工智能的使用给我们提供了一条有探索价值的方向，在小学数学教学过程中，教师可以使用人工智能来开发学生的大脑潜力，帮助学生突破教学重难点，从而使学生达到深度学习的状态。

比如，在苏教版五年级下册的“解决问题的策略”教学过程中，由于小学生的空间想象能力还不够丰富，导致学生在计算火车行程问题时总是会感到困难。笔者发现，虽然有的学生可以通过题型分类的方式来快速找到解决这一类问题的方法，但是当让学生自己去说明计算的道理时，学生却难以讲明白，说明学生对这一类问题的理解还不够透彻。因此，在教学过程中，笔者使用了人工智能的手段，向学生真实演绎从北京到天津的一辆火车，让学生直观地看到当火车在过桥或者过隧道时，是怎样行驶的，从而使学生对问题中的数据有清楚的认知，让学生可以捉住解决这一类问题的关键点，在愉悦的课堂氛围学习活动中获得学习成功；又如，在引导学生掌握植树问题这一题型的过程中，笔者使用了人工智能手段，学生可以向电脑机器人传递信息，结合植树问题中的要求，设计各种可能发生的情况，机器人可以快速地做出反应，将学生设计的植树方案预设出来。除此之外，可以让学生用自己的实际体验去判断可能发生的各种情况，加深学生的印象，让学生可以从现实出发去理解植树问题的解决思路，提升学生的思维品质。因此，通过人工智能的使用，可以改变传统教学中枯燥单一的授课状况，让课堂变得活跃生动起来，使学生可以一目了然，从而开动学生的脑筋，促进学生的深度学习，让学生掌握系统解决某一类问题的方法。

四、智能反馈信息，开展分层化教育

在过去的小学数学教学过程中，受到教学资源、课堂时间、学生沟通意识、教师教学观念等各种因素的影响，导致分层教育在小学数学教学中的落实一直都没有得到很好的进展，部分学生的学习效果不理想。每个学生都有着独一无二的潜质，为学生的潜力发展提供舒适的环境也是教师的重要职责之一。而人工智能进入小学数学课堂则为实现这一目标提供了很大的可能。在实际的教学中，教师可以利用人工智能的信息反馈系统来实时了解学生的学习情况，分析学生还需要的指导，从而制定出更加符合学生课堂实际需求的教学对策，帮助教师实现随机应变。

比如，在教学分数知识的过程中，笔者先在课堂上给学生展示了这样的一道问题，工人正在整修一段铁路，总的道路长是960米，现在已经整修了4个小时，完成了这段道路的六分之一，那么完全修完这段路一共需要多长的时间？针对这道问题，笔者让学生在看完了题目后将自己获得的信息整理到平板电脑提供的表格上，笔者很容易发现哪些学生存在着阅读题目不完整、信息整理不强的问题，从而对学生进行简单的分层。对于题目理解程度较高的学生，笔者注重从解题方法多元化的角度来进行引导提问，对于基础知识掌握不够扎实的学生，笔者则从信息整理的角度来实现基础性的提问，从而激发不同学生的学习潜能，让课堂更加高效和圆满。人工智能促使着大数据的观念融入了小学数学课堂，教师要借助于人工智能去高效率地分析学情，了解学生面临着的实际困难，在人工智能的帮助下做到对症下药。此外，教师还可以通过人工智能手段来实现课堂评价的分层，用充满乐趣和启发性的方式来对学生进行不同程度的评价，让每一个学生都能感受到教师的关注，进而让教育更具有时效性，有针对性地挖掘出学生的学习潜能。

学生因为其个人所接受的家庭教育成长经历及个人的兴趣偏好存在着较大的区分，导致了不同的学生在接受同样教育时往往会呈现出不同的特点，这也就是教育中常见的教学分层问题，而教育在实践落实的过程中想要让效益和影响进一步提高，就需要关注和认可教育分层的问题，针对实际问题展开分层化教学，让教育的针对性更高，落实因材施教，有效地避免出现学习能力相对较强的学生吃不饱而学习能力相对较弱的学生吃不好的情况。

五、科学开展测评，打造理性化课堂

在双减政策的背景下，教师要更加重视学生在课堂上的学习效率，给学生提供更加开放的课堂学习机会，并且加强对学生反思意识的培养，让学生学会自主学习，实现真正的教育。要想实现这一目标，教师就必须要更好地利用课堂上的每一分钟，实现“教、学、评价”一致的教学。学生数学思维品质的发展离不开适当的测评活动，在过去的小学数学教学中，教师一般是用课后的问卷或者练习题来对学生进行纸质调查，这种方式的效率不高，难以很好地帮助教师了解学生的实时状态，而在人工智能的帮助下，教师可以利用大数据的手段，根据对不同学生的认知了解，组织学生展开课堂在线测评，用更加理性的方式来对学生进行评价，高效率地诊断出学生的问题，同时帮助学生更好地实现自我反思。

比如，在教学“因数和倍数”的过程中，笔者在讲解完了知识后展开了在线测评活动，给学生的电脑客户端上提供不同的问题，让学生通过闯关的形式来进行测试，从而提升学生的兴趣，并且满足不同层次学生的实际需求。同时，在学生利用线上方式回答了问题后，笔者也利用大数据手段很快地了解到学生解决问题所使用的时间和正确率，减少了人工消耗，让教师有更多的时间去关注学生的实际情况。在这次的测评中，借助人工智能的信息处理手段，笔者很快地就了解到哪些学生可以按照课堂上学到找因数的手段来快速地解决问题，哪些学生还存在着解题方法应用不合理的问题，从而帮助笔者调整指导方案，给学生提供更有针对性的查漏补缺计划。除此之外，人工智能还有很多的功能可以用在课堂测评上，教师还可以使用抢答、弹幕等方式来提高学生参与课堂测评的积极性，促使学生形成良好的数学课堂参与态度，让课堂更有效率，提升学生的学习质量。

综上所述，利用人工智能来促进小学数学课堂教学活动的顺利实施是教师需要探索的一个重要方向，不仅可以提升教师的教学效率和学生的学习效率，而且有助于学生养成良好的信息素养，促进学生学习力的发展。因此，在小学数学教学过程中，教师要思考人工智能教育化的发展方向，结合数学学科教学的实际需求，采取恰当的行动，将人工智能合理地应用到教学活动中来，促进小学数学教学质量的提高。