人工智能与小学数学教学的深度融合的策略研究

摘 要：科学技术的发展促进教育教学活动的改革与创新，尤其是信息技术从全方位、多角度对小学数学教学活动进行优化。其中人工智能的广泛应用使得各领域都显示出勃勃生机，将其与数学教学进行深度融合，能够促使计算机大数据技术顺利进入教育领域，利用智能计算、统计等技术帮助学生学习数学，是科学技术领域与教育事业的高效融合。因此，文章主要分析人工智能与小学数学教学深度融合的几点措施。

关键词：人工智能;小学数学;深度融合

中图分类号：G623.5   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）26-0098-04

一、 引言

按照新课改的要求，小学数学教学需要随着科学技术与时代的发展进行创新和优化，从而满足社会发展过程中对学生多元化成长的需求，而这对教师而言，是机遇，也是挑战。想要将人工智能合理且成功地应用在小学数学教学中，不应局限在课堂教学中，而是将其应用在课前预习、课后巩固复习等多个方面，并且利用电脑、手机等多种智能设备为学生学习提供方便，以便全面提高学生自主学习能力以及数学能力。

二、 课前预习中应用人工智能

预习是学习过程中一个非常重要的环节，做好预习能够使学生在课堂教学中更为快速理解知识点、接受新知识，并且小学阶段学生普遍比较活跃，难以专心致志的学习知识，面对乏味的自主预习，很多时候会出现不耐烦的情况。因此，需要教师针对学生的这一特点合理应用人工智能设计教学方案，抓住学生感兴趣的内容，将其思维锁定在知识点的教学上，帮助有效预习知识，提高预习质量，为增强教学效果做好前期准备工作。

例如：在“角的初步认识”的教学中，为保证教学活动的有效性，教师需要提前利用人工智能设计好教学方案，要求学生利用课余时间预习。教师可以利用图片的方式对学生呈现正方形、圆形、三角形等，并用彩色标注出角，这会让学生通过人工智能对角的知识有一个初步概念。同时，人工智能的主要运用优势在于，它能够最大限度地尊重学生的个性，并以此为依据为学生提供智能化的教育服务，为不同的学生定制不同的教学模式。而一旦发现学生运用这种方式的学习效果不够明显，人工智能会进行分析、推理，以此不断矫正服务模式，直到定制出与学生个性特征及学习能力最相符的学习辅助方案。在角的初步认识学习环节，人工智能系统会根据学生之前掌握的几何图形的认知能力，为学生制定更加个性化的预习方案，能满足不同层次学生的学习需求。包括让学生寻找主题图上的“角”、寻找校园中的“角”，寻找家庭中的“角”等，以此提高学生对角的认知领悟能力，为后续学习更多几何图形做好铺垫。

三、 自主学习中应用人工智能

人工智能涉及计算机技术和网络通信技术，以此为基础在小学数学教学中应用人工智能技术，能够激发学生对知识的强烈渴望，并且能够全面调动学生的积极性，从而更好地完成教学任务和目标，帮助学生有效学习数学知识。在这个阶段的学习中，学生的个体化学习是一个非常重要的层面，即学生自主进行学习的重要前提条件。在传统的教学中，教师如果针对班级中的每一位学生个体化学习进行指导，那么工作量将会非常大，且效果难以得到保证，导致教学活动的实施受到严重限制。但是，利用人工智能落实这项教学活动，则能够辅助教师进行差异性教学，实现学生的个体化学习，进而提高小学数学教学成效，促使学生顺利完成学习任务、实现学习目标。在人工智能技术和设备的辅助下，学生自主完成教师布置的习题，智能设备根据学生的答题情况将其划分到合适的组别中，提供相应的练习题，这样学生可以选择适合自己能力的习题进行学习，不仅能够获得成就感，还能够逐渐提高学习质量。

例如：在学习“公顷和平方千米”知识点的过程中，学生在完成课后练习内容后，可以在人工智能技术的辅助下，了解自己的学习情况，然后，可以根据系统给出的问题进行自主学习，这会确保不同层面学生都可以获得进步。比如，考查成绩相对较差的学生，人工智能系统会出示一些基础问题，以帮助学生巩固基础知识。对中等生，人工智能系统会出示一些简单的计算问题，比如，已知正方形边长为1000米，其面积应是多少？而对考查成绩较好的学生，人工智能系统会出示一些难度较大的问题，比如，有一块瓜地，宽180米，长230米，求这块瓜地的面积是多少公顷？通过这种与学生实际学习能力相符合的习题推荐，能够使学生获得针对性的提升。

四、 课堂教学中应用人工智能

传统形式的小学数学教学主要有教师讲解知识、板书以及课后巩固等几个环节，学生早已经习惯在这样的模式下学习，常常会出现困顿、厌倦等情绪和表现，影响数学学习质量。教师都了解学生对知识的学习源自自身的兴趣，只有激发学生的兴趣，才能使学生注意力集中在教学中，才能掌握知识，进而帮助学生学会知识。对课堂教学进行创新，利用人工智能落实教学活动，使用智能设备展示知识，将学生的注意力和兴趣集中在教材知识和课堂上。

例如：在“认识时间”的教学中，教师的身份发生变化，辅助课堂教学，而不再是“主讲人”，将智能化教学软件作为教学的主要设备，并且将智能设备的声音设定为儿童的声音，为学生营造一种听“同龄人”讲课的氛围，使其在这样的环境中学习;同时，教师所选择的设备和软件还要有问答功能，能够自主回答学生大多数的问题。如，学生提问：“下午4点12分是什么时间？”此时使用的设备或者是软件需要准确地回答学生：“按照二十四小时制是16点12分。”这样学生会认真听课，并记住时间的不同表达方式。教师在利用人工智能进行数学课堂教学时，需要对教学方法和形式进行创新，将多种教学手段以及元素融入教学活动中，能够取得非常好的教学效果。作为一线教师，需要在教学中融入自己的方法以及理念，主要调动学生的兴趣和注意力，促使学生自主学习，为加深学生对知识的理解和应用奠定基础。

五、 复习巩固中应用人工智能

学习数学知识理解很重要，复习巩固也非常重要，而最为常用的复习巩固则是做大量的习题，也是比较有效的方法。但是教师没办法二十四小时陪着学生做题，难以保证随时随地解答学生的问题。利用人工智能进行教学，则可以解决这一问题，尤其是目前有很多的学习辅助型App，能够在手机等智能终端设备的辅助下帮助学生解答疑惑，完成知识的复习巩固，能够实现教学目标。

例如：在学习“除法”知识时，由于这部分知识内容具有一定学习难度，为帮助学生理解，教师可以利用人工智能为学生讲解除法概念的产生过程。比如，有4个小朋友，平均分20个苹果，每个小朋友能分到几个苹果？由这一问题引申出除法的概念，并利用人工智能分别在4个小朋友拿着的圆盘中放好5个苹果，这种动态画面会让学生有效领悟除法概念。然后，再通过人工智能对学生发布除法练习题，以此巩固学生的除法计算能力。

六、 课后辅导中应用人工智能

人工智能技术中一个非常重要的功能就是数据处理，可以利用这一特点在小学数学教学的课后辅导中应用人工智能技术，从而提高课后辅导质量以及效率，提高学生的数学能力与素养。教师在传统模式下批改学生的家庭作业以及试卷，需要消耗大量的精力以及时间，而利用人工智能技术则能够快速完成作业以及试卷的批改，统计分数以及学生错题，并且能够在课后辅导教学知识，科学的自动化管理，既可以提高教学水平和学习质量，又能够提高学生的自主性。同时，教师可以利用人工智能技术对作业批改的效果和效率进行优化，且按照学生作业完成情况给予恰当的建议，能够帮助学生认识到自身的不足，进而提高其自主学习能力。如使用“作业帮”“小猿口算”等人工智能进行课后辅导，学生将作业上传，进而实现作业的自动批改，指出错误，学生可以自主学习，教师可以看到学生的作业完成情况。也可以利用“作业帮”发布作业，学生直接在软件上完成作业，提交后自动完成审核，并且对学生的作业情况进行统计，教师可以通过后台直接查看数据，进而有针对性地对学生进行辅导。由此可见，人工智能与数学教学的深度融合，可以将该技术应用在课后辅导中，能够简化课后辅导，并显著提高辅导质量，实现小学数学教学成效的显著优化。

例如：在学习“两位数乘两位数”知识内容的环节，由于这部分知识点的计算对小学生而言较为烦琐，学生出错的概率也较大，若想有效提高学生的计算能力，则需要长期练习、积累，才会形成量变到质变的突破，通常这类练习又会耗费大量的时间，所以，在课后通过“小猿口算”对学生的计算结果进行评判，将错误内容进行反复、重复性练习，这样能让学生了解到自身的知识盲区，进而进行针对性较强的训练，能够节省时间、提高效率。

七、 教学评价中应用人工智能

评价环节是教学活动中不可缺少的环节，是对学生学习效果的评价，也是对教学活动合理性、有效性做出的评价。科学的评价不仅能够使学生认识到自己的不足，了解自己的优点，有利于学生改善学习方法，从而提高学生的自主学习能力，并且方便学校和教师了解学生、家长的意见，通过采纳合适意见的方式改善教学活动，进而提高教学水平。利用人工智能进行教学评价，需要对该技术进行全面地探究与分析，使其与教学活动有效融合。而将人工智能应用在小学数学教学评价活动中，能够提升该技术应用的实效性，有利于教育事业的良性发展，全面提高教学成效。同时，学生以及家长对教学活动做出的评价能够为教学工作的优化和创新提供有效意见和思路，这样才能使得教学活动不断得到改善，使得数学教学更加符合学生的学习需求和成长需求，并且科学、高效地完成数学教学工作，实现教学活动各个环节的系统化创新和优化。

八、 口算教学中的人工智能

小学阶段的学生正是打基础的关键时刻，而口算学习又是数学学习中的重要内容，通过学习口算，能为学生在后续环节学习数学知识夯实基础，也可以有效提高学生的数学逻辑思维能力，培养学生的数字感知能力，让学生产生较强的数学知识学习意愿。但传统层面的口算练习存在练习时间长、练习数量多等特点，这给教师造成了较大的工作负担，而课堂教学时间又十分有限，进而导致学生学习压力大，而教师批改作业的压力也大，不利于学生口算能力的提高。所以，教师应结合人工智能模式对学生开展教学引导，可以利用人工智能批改口算作业的方式辅助学生练习口算，让学生能够了解到自身口算存在的问题。同时，人工智能还具有口算纠错本，将计算错误的内容进行整理，学生可以单独计算这部分错题，以此增强口算学习的针对性。

例如：在学习“100以内加减法”知识内容的过程中，教师应鼓励学生自主应用人工智能的方式批改口算作业，学生在做完一张口算测评内容后，就可以利用人工智能进行批改，这会有效提高学生的学习效率，也能满足不同能力学生的口算学习需求。学生在利用人工智能批改过口算试卷后，还可以利用人工智能观看正确的数字计算演示，它大多利用动画的模式对学生开展教学，通过卡通人物形象，以形象、生动的方式为学生讲述正确的计算方式，包括破十法、凑十法等口算练习方法，这有利于学生接受，也能够更好地帮助学生突破口算学习瓶颈，降低口算问题学习难度，也更有助于学生掌握口算学习方法，确保学生可以通过口算方法进行计算，以此提高学生的口算计算效率和质量。

九、 线上线下教学中应用人工智能

数学是一门逻辑性和抽象性均较强的学科，教师单纯依靠语言引导，较难让学生深入、具体的体会到学习内容，这会降低小学生数学知识的学习效率。而人工智能这种教学模式，能够将抽象化的问题变得生动形象，这会降低数学知识学习的难度，确保学生可以更加高效的理解数学问题。而且，人工智能可以通过真实的案例，确保学生能够在问题中寻求答案，使得学生的学习质量能够获得提高。人工智能与教育教学相结合，能够通过处理自然语言、识别语音、分析理解语音、识别图像、情感计算等方式引导学生学习知识。尤其在小学数学课堂教学环节，应用人工智能可以让学生从更加具象化的层面认知数学知识，尤其能够通过人工智能对学生开展线上线下综合教学，以此突破学生数学知识学习的时空壁垒，增加学生的学习时间，扩展学生的学习空间，让学生能够有更多的同人工智能进行交流的机会。比如，可以利用智能学习云平台、局域网、互联网开展线上线下交流活动，这种丰富多彩的人工智能教学模式，增加了师生的交流频次，使学生能够更好地解决不同的数学问题。