人工智能驱动下小学数学文化策略研究

摘要：《义务教育数学课程标准（2022年版）》提到：“要关注数学学科发展前沿与数学文化，大力发扬中国的优秀传统文化。”因此在小学数学教学过程中凸显小学数学文化的重要性，同时以人工智能为抓手，改变传统文化教学中的不足。所以聚焦于人工智能驱动下小学数学文化教学的创新策略问题。通过分析小学数学文化教学现状及人工智能的应用优势，寻求小学数学文化教学策略的新方向，推动数学文化教学与人工智能技术深度融合，促进学生数学文化素养的提升。

关键词：小学数学" 数学文化" 人工智能

一、人工智能在教学中的应用现状

“科教兴国”战略的基本含义是坚持教育为本，把科技和教育摆在经济、社会发展的重要位置，科技和教育是兴国的手段和基础。随着现代科学技术突飞猛进的发展，对小学数学教育也产生了重大的影响，信息技术被广泛运用到了小学数学教学中。而传承数学文化是小学数学教学的任务和目标。而当前的数学教学缺乏生动形象、富有吸引力的教学素材，难以让学生真切感受到数学文化的魅力。

二、人工智能在教学中的应用优势

随着信息技术的迅猛发展，人工智能为小学数学文化教学注入新鲜血液，人工智能技术在教学中常用到的有自然语言处理、计算机视觉、机器学习、深度学习、虚拟现实和增强现实等。

（一）人工智能助力教学资源优化与创新

在当今数字化时代，人工智能在教育领域的应用日益广泛，尤其是在小学数学文化教学过程中展现出了巨大的潜力。教学过程中需要人工智能提供形象、生动、有趣的教学资源。[1]在小学数学文化教学过程中通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，教师借助动态图片、视频等呈现数学的历史场景或者是数学概念。这样就让抽象的数学概念变得直观可视化，以达到增强学生的学习兴趣与理解能力的目的，为学生的未来发展打下坚实的基础。

（二）人工智能助力个性化学习路径规划

传统教学不能打破“精准评估”的壁垒，而“因材施教”是实现个性化教学的必经途径。[2]那么人工智能通过收集学生学习数据，利用计算机应用算法分析学生对知识的掌握程度，精准对学生的学习现状进行评估，同时还能为学生生成一生一案一册，以最优的学习路径和计划去推送教学资源，从而使得小学数学文化传播更具有针对性。

（三）人工智能助力互助伙伴共学

传统教学中，学习互动形式往往采用二人合作小组或四人合作小组，但在人工智能教育过程中，利用ChatGPT、文心一言等AI工具，能够实现师生、生生之间的实时互动交流，像在线讨论、小组协作这样的形式。通过在线讨论，学生可以各抒己见，碰撞思维的火花，教师能及时给予引导和反馈，从而搭建了一对一、一对多的互助教学方法。并且知识传递也有别于以往的人——人传递更改为人——机传递，让学生在学习中遇到困难时运用智能辅助系统来解决。

三、人工智能在小学数学文化教学中的创新策略

（一）构建教学场景，打破空间界线

情境引入是教学中一贯采用的教学方法，而在过去的教学中，学生只能依靠自己的想象去丰富文化情境，而现在我们可以利用AI技术为学生创设一个仿真学习场景，把抽象的内容呈现在学生眼前。例如，在学习四年级“方向与位置”这节课内容时，教师可以利用3D仿真技术，让学生戴上VR眼镜，模拟观察不同位置下物体的变化。同时采用VR技术创设古人探寻方向的困难情境，激发学生寻找方向的学习兴趣，利用直观的信息技术提升学生对古人发明指南针的理解和认识，从而增强学生对八个方向的空间感知能力，发展学生空间观念的核心素养。

“现实体验+视觉刺激”利用3D立体成像的技术，创作与小学数学文化相关的数字化故事与动画。例如，将古代数学名著《九章算术》中的数学问题改编成动画故事，通过生动的角色形象与情节设置，展现古人解决数学问题的智慧。这些动画可以在课堂导入或课后拓展环节播放，吸引学生注意力。

（二）增添教学趣味，拓展视野维度

小学数学文化的传承要求教师利用小学数学文化知识拓宽学生的视野维度。[3]在二年级学习轴对称图形这一单元，不能脱离数学知识让学生感知图形的对称性，要利用特征创造出对称美，课后我们利用几何形状识别器和AI技术设计图形创作让学生设计一个精美的窗花，让学生在活动中学习数学知识，培养他们的数学素养和创新能力。让学生在操作中直观感受数学概念与规律，增加学习的趣味性与互动性。

（三）制订个性方案，开启多元互助

以往的教学设计忽略了学生的个体差异，并且缺乏全方位、多角度、多学科的精确评价。借助人工智能学习分析平台收集学生在数学学习过程中的数据，包括学习时间、答题准确率、知识点掌握情况等。根据这些数据，运用智能算法为每个学生制订个性化的学习路径。对于数学基础薄弱的学生，系统可推荐更多基础知识巩固练习与辅导资源，满足不同层次学生的学习需求，使每个学生都能在自己的最近发展区得到充分发展。

人工智能驱动下的小学数学文化教学创新策略在提升教学质量与学生素养方面具有显著成效，让学生更加主动地参与到数学学习中。[4]因此，一方面，学校应加强教师人工智能教学的安全意识，时刻牢记教育法律法规，保护学生的安全和隐私；另一方面，应加强教师人工智能专业培训与学习。未来，需要进一步加强教育与技术领域的合作与研究，降低技术应用成本，提升教师能力，推动人工智能与小学数学文化教学的深度融合，为小学数学教育的创新发展创造更加有利的条件。

在教育领域，人工智能的应用也越来越广泛，为教学带来了前所未有的机遇与变革。在人工智能现代化信息技术支持下，教师能利用人工智能改变教学环境，激发学生的学习兴趣和创新思维，提高学生的数学素养和综合能力。所以，教师应采用新型的人工智能教学工具，助力小数数学文化的新发展，构建互动有趣的交互式数学文化新课堂，为培养具有创新精神与数学素养的新时代人才奠定坚实基础。

参考文献：

[1]黄玉春.核心素养视域下小学数学校本课程开发的思考与实践[J].基础教育论坛，2024（17）：33-35.

[2]尹鑫.人工智能时代小学数学智慧教学模式研究[D].杭州师范大学，2022.

[3]吴海珍.小学数学文化：内涵特点、教育价值和教学策略[J].西藏教育，2023（07）：29-32.

[4]张芳.数学文化融入小学数学教学策略实践研究[C].中国智慧工程研究会.2024中青年教师发展经验交流会——人工智能背景下基础教育的挑战与机遇论文集（上）.成都大学师范学院，2024：3.