AI智能化下小学数学教学诊断及优化建议

［摘 要］随着AI智能化教学手段进入小学数学课堂，数学课堂教学也随之发生质的变化。教师利用AI特有的功能进行课堂教学诊断，能实现课堂数据量化，为教学提供有力的支撑，从而促进教师专业技能提升、催化教研意识觉醒，对教研活动质量、课堂教学质量、学生的学习质量有提升之效。

［关键词］AI智能化诊断；优化教学；百分数的认识

［中图分类号］ G623.5 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2025）05-0045-04

在AI智能化诊断手段突飞猛进的当下，数学教学信息的数据分析成为一种实用的“必需品”。没有数据分析的课堂教学是苍白的，且缺乏说服力。利用AI智能化诊断技术的智能分析平台，教师可以获得真实的评价数据，进而将“主观评价”转化为“数字化诊断”与实证研究，再转化为优化教学的措施，从而增强课堂教学效果和学生的学习效果。

一、AI智能化诊断的特性

特性1：智能性。AI智能化从“无”到“有”，从“有”到“优”，经过了革命性变化。AI智能化系统在小学数学教学诊断中有着重要作用，如能够高效地执行诊断任务，减少烦琐的分析操作，提高课例的研究效率等。同时，AI智能化系统具有智能建议的特点，可谓是课堂教学诊断的好助手。

特性2：大数据性。在对大数据进行诊断时，AI智能化诊断可以避开“所视即事实”的主观诊断误区及不科学的诊断方式，多方位捕捉数据并进行多元诊断，包括教学数据、学生表现数据、课堂教学状态数据、教学效能数据等。

特性3：实证性。教学诊断的真实性与有效性要进行实证性诊断，而来自课堂教学录像或者现场的教学资料是非常有价值的原始材料。AI智能化诊断就是通过分析大量的课堂教学原始材料，获取科学的诊断数据，从而提出教学建议。

二、AI智能化诊断的课例说明

法国哲学家孔多塞、圣西门等人积极倡导将实证方法运用于研究之中，采用程序化、定量化等手段，使研究达到精细化的水平。把实证诊断研究与AI智能化诊断结合起来是时代的产物。基于AI诊断的数据可助力教师优化课堂方法、完善课堂教学结构、激发学生学习兴趣、赋能学生数学学力，最终实现学生数学素养的提升。

（一）研究样本

研究对象：六（1）班（44人），六（3）班（45人）。

录像时间：六（1）班2023年10月12日；六（3）班2023年10月13日。

教学苏教版教材六年级上册“百分数的认识”时，笔者先借助AI智能诊断平台强大的智能诊断技术，对两个班级教学过程中的数据围绕拟设的问题进行全方位、多元化的诊断。接着通过评审团的参与，确立客观可靠的分析报告，为再度优化提供信息支持。最后通过微检测等方式分析教学效果，为后续教学服务。当然，课堂教学诊断也不能完全依赖AI智能诊断平台，还需要人为参与，这样诊断才更具人性化，也更具可行性。

（二）诊断课例择选说明

“百分数的认识”是“求一个数是另一个数的几分之几”的教学延续，也是后续用百分数知识解决问题的基础。笔者之所以选择“百分数的认识”一课进行AI智能诊断，是因为这一课主要是让学生经历从实际问题中抽象出百分数的过程，从而理解百分数的意义，感受百分数在生活中的运用价值。

三、双轮AI智能诊断的实践操作

（一）首轮预案执行及AI智能诊断教学

1.教学预案执行

先在六（1）班执行教学预案，教学分为“原型寻找→分析意义→举例解析→生活应用”四个环节。在微格教室执教，全程录像，然后将录像上传至AI智能诊断平台，大约15分钟便可生成诊断报告。

2.AI智能诊断

（1）师生行为数据诊断

本研究结合平台自动记录课堂师生互动情形，生成S-T图（如图1-1）与CH-RT图（如图1-2）。从S-T图中可以看出，本节课基本上建立在笔者的引导与讲解上。本节课通过AI课堂教学质量评估系统，采取头像跟踪技术检测师生上课表情和行为表现。在四个教学环节中，笔者讲解与评价、巡视与指导、师生协作探究的占比分别为65.4%、13.05%、22%；在学生的学习行为中，听讲、探究的占比分别为58.2%、33.45%。综合诊断课堂教学行为表现数据，会发现笔者的大问题意识较为薄弱，课堂缺乏问题链及整体设计，导致学生疲于回答笔者提出的问题，学生主体地位缺失，基本上被笔者牵着走；笔者的教学方式偏向于讲授型，导致学生的学习兴趣不够强烈，有部分学生的发言笔者理答不及时，给学生自主研学的机会也不多。

（2）课型选择及实效诊断

从S-T图中曲线的走势形态可以看出这节课属于混合型（偏向于讲授型）的课（如图1-2）。学生的学习属于半被动式学习方式，且学习积极性不高。从CH-RT图上分析，教师行为占有率为51.09%，学生行为占有率为48.10%，师生行为转换率为43.04%，这表明笔者的主导作用发挥得较好，但这也导致了学生自主研探的时间不足。总的来说，学生对百分数的理解、思维训练和数感培养，都没有达到预设目标。

3.关注度曲线及表现曲线

笔者采取多种教学方法，营造积极的学习氛围，较好地调动了学生学习的积极性。从关注度曲线（如图2-1）看，学生关注度大都超过83%，这说明笔者的教学方法效果较好。师生课堂行为表现曲线和参与度曲线（如图2-2），反映的是课堂上学生能否按照教师的指令开展学习活动。其中，参与度曲线就是对学生的应答、听讲、举手、互动、练习等行为的数据统计诊断，反映的是学生参与课堂的行为表现。从图2-2中可以看出教学过程中有多个极值情况出现，其中几个极大值出现的原因在于，学生对笔者创设的学习情境及运用的教学手段很感兴趣，尤其在游戏环节，学生的兴致特别高。几个极小值的出现表明，一方面笔者提出的问题难住了大部分学生，另一方面笔者的理答不够及时，导致学生兴致不高。观察这两幅图可以发现，笔者讲的知识虽然丰富且幽默，但似乎有“演戏”的成分，这是因为笔者对学生研探环节进行设计与操作时忽视了学生的自主权。

教学中，部分教师对学生行为的评价往往是态度性评价。缺乏方法指导和实际支持，只有情感助力，这只对学生学习兴趣的培养有益，对学力提升作用却不大。

4.诊断意见

本次的课程类型为混合型，有教师讲解、学生自主活动，还有对话式教学。本次教学活动涵盖了百分数的基本概念、读写方法以及百分数在实际生活中的应用，教室配备有必要的教学辅助设施（如多功能投影仪、网络视频等）。教学时笔者使用生动的例子和情境来解释百分数的概念，在课堂上鼓励学生发问且参与讨论，但是缺乏大问题意识，问的问题有些琐碎，好在大多数学生能积极回应笔者的问题。小组合作环节中，学生能够互相协作解决问题，但遇到难题有些学生却畏首畏尾。

通过对“百分数的认识”一课教学的深入观察与分析，本报告旨在提供较为全面的教学评估总结。第一，要充分考虑学生的差异性。学生对百分数的意义认知不够深刻，因此，教师需要持续关注学生的个体差异，优化教学策略，以便更好地满足不同学生的学习需求。第二，要优化教法。课中出现了提问琐碎、方法支持不及时等问题，导致教学目标达不到预期，对学生的学习效能和学习动能赋能不足。因此，教学必须进行第二轮优化。第三，增加微项目式实践活动，让学生将理论知识转化为解决实际问题的能力。第四，要适度调整课程结构与节奏，合理安排教学流程，从易到难，逐步引导学生理解百分数的概念。鉴于学生能力的不同，可考虑分层次设计具有挑战性的学习任务。

（二）二轮优化教学

结合AI智能诊断平台的诊断结果，笔者将第二轮教学在六（3）班执行，流程优化为“原型感知→依案研探→大数据解析→应用建构”四个环节。着眼于整体设计，优化问题链，并设计预案，组织学生深度探究，从而构建知识结构。

1.原型感知

（1）学生分享：将小学阶段学过的数分为整数、分数、小数、百分数。

（2）问题铺垫：猜一猜，百分数和这些数有什么联系？

（3）激活思维：同桌交流，你还想了解百分数的什么信息？

2.依案探研

（1）出示学案：按照全面建成小康社会的基本标准，要想比较2个家庭的经济水平，比较哪些方面？怎样比？有何依据？笔者先引导学生围绕“食品支出总额”和“消费支出总额”进行分析，再适时引出恩格尔系数计算方法及其含义，并出示家庭消费结构饼状图。

（2）合作探疑：比较4个家庭的经济水平。引导学生先分别求出“食品支出总额占消费支出总额的几分之几”，再出示相应的恩格尔系数。

（3）数据分析：依据大数据分析结果，分析一般家庭的经济水平。

（4）练习环节：针对性练习（选择填空）。

3.大数据解析

（1）算一算：出示柏庄实验小学篮球队队员（3人）投篮情况统计表（投的次数和投中个数），计算投中个数占投篮次数的几分之几和投中百分比。

（2）议一议：出示柏庄实验小学男、女篮球队（40人）投篮数据及每个人3次投篮数据。议一议，谁投篮的命中率高？

（3）说一说：播放2023年10月3日中国男篮大胜韩国男篮晋级杭州亚运会四强的视频，详细分析投篮次数、命中率等，并出示折线统计图。

4.应用建构

（1）说意义：探究生活中的百分数，从中选一个百分数说一说它的实际意义。

（2）迎挑战：联系手机充电率、作业正确率、跳绳次数达标率等进行数形结合分析。

（3）梳理总结：围绕“调查、比较、分析、总结、应用”，自主梳理、反思总结，完善知识结构。

（4）微检测：两轮设计有一定的区别。第一轮在六（1）班执教的方案以笔者牵引为主，让学生在情境中认识百分数，其中有课前查找，也有课中分析和练习巩固，但教学缺乏思维深度，对知识的延展也较少，使得学生的认知比较浅显。第二轮在六（3）班执教，笔者巧设问题链，选择的内容也更有积极意义且融合了情感培育，把学生引向认识百分数意义的宝地，提升了课堂教学效能。

（三）二轮优化教学后AI智能诊断

笔者执行完二轮教学预案后，将课堂录像上传到AI智能诊断平台，进行相关信息诊断。首先，对高频词、短句等进行分析：百分数（51次）、几分之几（25次）、同学们（24次）、意义（22次）、计算（19次）、数（17次）、对不对（16次）、你认为呢（15次）、分数（10次）、恩格尔系数（9次）、补充（6次）、太棒了（6次）、实际应用（5次）、需要帮助吗（5次）、汇报（4次）、小数（3次）、学案自探（2次）。其次，比对两节课中师生行为数据及课堂表现曲线（关注度曲线、课堂表现曲线、参与度曲线），发现：在第二轮教学中，笔者摒弃了讲解式教学方式，采取学生研探式教学方式，让学生围绕学案展开学习，使学生深入理解了百分数的意义及其在生活中的作用。

四、抓住“三线”优化课堂教学的建议

（一）抓住思维线，让生活更有数学味

教师抓住学生的思维线，利用大问题引领教学，能让学生在学习过程中知其然，更知其所以然，并充分感受数学的思维性。思维是内在的，但能够通过外在的行为和语言表达体现出来。教师要明确应该教会学生运用怎样的思维方法，让学生经历知识形成与发展的过程。如上述的第二轮教学，笔者紧贴学生生活设计系列问题，并以大问题进行引领，让学生经历系列活动，体验完整的思考过程，促使学生的思维向更深处漫溯。

（二）抓住情感线，让学习更有愉悦感

教师首先要将自己的情感融入教学，方能以情促情，和学生产生共鸣。如在上述教学中，笔者借助情境激发学生的情感，并通过具体的问题层层设疑，激发学生的学习兴趣和求知欲。教师要学会尊重学生的差异性，在抛出问题后要学会等待、学会支持，让每个学生都能得到相应的思维发展。学生获得教师的鼓励和支持，就会充满自信地去假设、去推理论证、去寻找解决问题的方法、去验证自己的习得。这样的数学学习才会让学生更有愉悦感，进而积极投入问题的解决中。

（三）抓住反思线，让建构更有层次感

数学反思力是促进学生自主建构的重要能力，它既可以提升学生的思维力，又能为学生的有效交流奠定基础，促使学生的思维走向深刻。如在上述教学中，百分数知识的感知、习得、建构不是一蹴而就的，而是学生在经历了“发现问题、提出问题、分析问题、提出假设、进行验证、得出结论”的完整学习过程并进行反思后形成的。正是基于这样的学习反思力，学生才得以对百分数知识进行有层次的建构。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 余婷婷.AI智能化评价助力课堂教学之“变”：以小学数学“度量2”一课为例[J].浦东教育，2024（1）：23-29.

[2] 赵玉成.AI赋能课堂视频分析，让教学更有效[J].上海教育，2023（13）：31.

[3] 韦雁仙，李霖，段宁贵.基于人脸识别的课堂教学行为S-T分析系统设计[J].梧州学院学报，2024，34（3）：36-45.

（责编    覃小慧）