王榮華

摘 要：人工智能是新一代信息技術(shù)，如今已經(jīng)在各行各業(yè)普遍運(yùn)用，給我們的工作生活帶來(lái)了非常深刻的影響，更在教育領(lǐng)域扎根，成為影響教育事業(yè)發(fā)展以及推動(dòng)教育事業(yè)蓬勃進(jìn)步的推動(dòng)力。在新一輪課程改革當(dāng)中，就特別強(qiáng)調(diào)要積極開(kāi)設(shè)和人工智能相關(guān)的課程，并且把人工智能巧妙融入學(xué)科教育當(dāng)中，以便為專業(yè)素質(zhì)人才培養(yǎng)提供明確方向，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代教育的智能化和高效化發(fā)展。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中，為了打造高效課堂，教師可以根據(jù)教學(xué)需要靈活引入人工智能技術(shù)，通過(guò)發(fā)揮科技力量改進(jìn)傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育模式，讓小學(xué)數(shù)學(xué)教育走在前沿，不斷吸收優(yōu)秀的數(shù)學(xué)成果，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和知識(shí)技巧教學(xué)的完美交融。

關(guān)鍵詞：人工智能;小學(xué)數(shù)學(xué);高效課堂;構(gòu)建方法

在數(shù)學(xué)教育改革當(dāng)中，為促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，促使學(xué)生抓住數(shù)學(xué)本質(zhì)，掌握數(shù)學(xué)思想方法，就必須思考新型教學(xué)手段和現(xiàn)代化教學(xué)模式的運(yùn)用。信息技術(shù)和數(shù)學(xué)課程結(jié)合，就是完善學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)的重要策略，通過(guò)對(duì)先進(jìn)信息技術(shù)手段進(jìn)行創(chuàng)造性運(yùn)用，可以將其轉(zhuǎn)變成為有效的教育工具。毋庸置疑，人工智能就是現(xiàn)代信息技術(shù)當(dāng)中極具代表性的技術(shù)方法，通過(guò)人工智能和小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的結(jié)合除了可以減少教師工作量之外，還能夠面向?qū)W生實(shí)施因材施教，兼顧學(xué)生不同層面的發(fā)展，讓學(xué)生獲得個(gè)性化指導(dǎo)，減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，在課程學(xué)習(xí)當(dāng)中獲得更大的進(jìn)步。小學(xué)數(shù)學(xué)教師要基于人工智能構(gòu)建數(shù)學(xué)高效課堂，必須深入思考現(xiàn)代科技在數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和教育方法，提高人工智能和數(shù)學(xué)教育融合的緊密度和契合度。

一、人工智能概述

隨著科學(xué)研究的深入，科技已經(jīng)改變了人類生產(chǎn)生活的面貌，而在科技發(fā)展當(dāng)中，一個(gè)影響深遠(yuǎn)的信息技術(shù)就是人工智能。國(guó)內(nèi)外的諸多學(xué)術(shù)研究結(jié)果指出，未來(lái)的科技社會(huì)將會(huì)處處布滿人工智能技術(shù)的影子，而人工智能也會(huì)滲透在生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，引起全新的技術(shù)變革。人工智能學(xué)科最早被提出是在1956年，提出者是科學(xué)家約翰·麥卡錫。一直到現(xiàn)在都沒(méi)有針對(duì)人工智能提出一個(gè)明確而又統(tǒng)一的定義，不過(guò)對(duì)于人工智能的研究和探索，一直都沒(méi)有停止。開(kāi)始人工智能的定義是具備模擬可被精確描述的學(xué)習(xí)或是智能特征能力的機(jī)器。不過(guò)隨著研究的深入，人工智能的含義也在不斷豐富和完善。現(xiàn)如今能夠獲得人們普遍共識(shí)的認(rèn)識(shí)是：人工智能是一門以計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科為主，同時(shí)融合多元學(xué)科，憑借機(jī)器學(xué)習(xí)人機(jī)交互等核心技術(shù)方法，利用計(jì)算機(jī)研究智能工作任務(wù)的新型技術(shù)。人工智能關(guān)鍵技術(shù)主要包括7個(gè)大的類別，分別指向人機(jī)交互機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、生物特征識(shí)別、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。正是憑借這些關(guān)鍵技術(shù)，人工智能在國(guó)家的教育事業(yè)發(fā)展當(dāng)中廣泛運(yùn)用，成為教育界的寵兒，應(yīng)促進(jìn)智慧校園、智能評(píng)價(jià)等成果的產(chǎn)生。比如智慧校園當(dāng)中所具備的智能安全預(yù)警功能，可以有效識(shí)別校外非法分子，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，維護(hù)校園安全。智能評(píng)價(jià)可以智能化評(píng)估學(xué)生知識(shí)掌握水平，了解學(xué)生的身心健康情況，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的全面點(diǎn)評(píng)，減少教師的工作量和工作負(fù)擔(dān)。

二、人工智能在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)用的作用

人工智能是在現(xiàn)代科技蓬勃發(fā)展背景之下進(jìn)入人們視野，逐步融入人們實(shí)際生活的技術(shù)手段，主要可以用在延伸、拓展、模擬等不同層面，滿足人們生產(chǎn)生活要求的同時(shí)，也可以給如今的教育教學(xué)帶來(lái)生機(jī)和活力，促進(jìn)教育改革的深入落實(shí)。在課程改革背景下，在現(xiàn)代科技的蓬勃發(fā)展條件下，數(shù)學(xué)教師應(yīng)該認(rèn)清現(xiàn)代科技的利用價(jià)值，巧妙運(yùn)用人工智能技術(shù)調(diào)控教學(xué)結(jié)構(gòu)，補(bǔ)充教育資源，解決好以往數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中的枯燥單一問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)的科學(xué)化和廣泛化運(yùn)用。人工智能在構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)高效課堂當(dāng)中有著很高的應(yīng)用價(jià)值，是提高教學(xué)質(zhì)量與效率的有效方法。具體體現(xiàn)在：第一，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在著明顯的不均衡性，城鄉(xiāng)教育水平也有著很大差距，這就導(dǎo)致落后地區(qū)學(xué)校的教育資源與師資水平無(wú)法到達(dá)較高要求，從而給學(xué)生的綜合發(fā)展帶來(lái)影響。人工智能的出現(xiàn)與運(yùn)用能夠有效解決教育不公的問(wèn)題，可以基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)資源共享，讓各地學(xué)生得到豐富的資源儲(chǔ)備，在推動(dòng)資源整合拓展當(dāng)中提高課堂教學(xué)質(zhì)量。第二，教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中往往要花費(fèi)很多的時(shí)間精力做好教學(xué)準(zhǔn)備，會(huì)給教學(xué)效率帶來(lái)影響，而有了人工智能的輔助，可以智能化以及高效化協(xié)助教師完成作業(yè)與試卷批改，節(jié)約教師時(shí)間，讓教師有更多的精力放在優(yōu)化課堂上。此外人工智能具備人機(jī)交互的特點(diǎn)，可以有效滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，需要推動(dòng)學(xué)生自學(xué)能力的發(fā)展。第三，人工智能技術(shù)擁有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析功能，可以就不同學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行綜合研究，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)層次和發(fā)展要求以便在此基礎(chǔ)之上，面向?qū)W生確定出個(gè)性化和針對(duì)性的學(xué)習(xí)計(jì)劃，確保學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量。

三、基于人工智能的小學(xué)數(shù)學(xué)高效課堂建構(gòu)策略

（一）利用人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)情境

小學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到的一個(gè)巨大難題就是因?yàn)榍啡绷己玫某橄笏季S，無(wú)法對(duì)大量抽象復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行輕松理解與靈活掌握。解決這一難題的重要方法就是設(shè)計(jì)教學(xué)情境，利用生動(dòng)直觀的教學(xué)情境彌補(bǔ)由于數(shù)學(xué)教學(xué)抽象內(nèi)容過(guò)多給實(shí)際教學(xué)帶來(lái)的問(wèn)題。人工智能技術(shù)在數(shù)學(xué)情境設(shè)計(jì)當(dāng)中有著非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是人工智能技術(shù)當(dāng)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠給教學(xué)情景模擬帶來(lái)極大便利，可以模擬真實(shí)環(huán)境與事物，打造一個(gè)三維立體化空間，能夠明顯增加學(xué)生的學(xué)習(xí)真實(shí)感，促使學(xué)生真正沉浸在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中，有效鍛煉思維。這種教學(xué)手段和過(guò)去死板的教學(xué)方法相比，可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，讓學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)事半功倍。例如，在教學(xué)圓柱與圓錐時(shí)，以往這部分內(nèi)容是教學(xué)當(dāng)中的難點(diǎn)，主要是因?yàn)橹R(shí)比較復(fù)雜，需要依靠學(xué)生的抽象理解能力解決學(xué)習(xí)難題。有了人工智能技術(shù)，特別是虛擬技術(shù)的支持，教師可以利用虛擬技術(shù)，在多媒體上構(gòu)建圓柱與圓錐3D立體模型輔助學(xué)生認(rèn)識(shí)圓柱與圓錐的每個(gè)部分，歸納總結(jié)立體圖形的特征。緊接著教師可用虛擬技術(shù)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)圓柱與圓錐展開(kāi)圖，促使學(xué)生能夠順利觀察到不同角度與高度之下的立體圖形形狀，增強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)觀察與空間想象力。

（三）利用人工智能技術(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)預(yù)習(xí)

伴隨著社會(huì)的發(fā)展以及數(shù)學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)學(xué)科的意義，也開(kāi)始在數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中加大研究力度，以便對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)能力以及運(yùn)用能力進(jìn)行培養(yǎng)。不過(guò)在當(dāng)前的數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中，課程改革提出了輕負(fù)高質(zhì)的要求，強(qiáng)調(diào)在確保學(xué)生學(xué)習(xí)水平的同時(shí)，盡可能減少學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，讓學(xué)生能夠擺脫傳統(tǒng)學(xué)習(xí)思維模式的影響。人工智能技術(shù)手段的運(yùn)用為達(dá)成這一目標(biāo)提供了重要策略，使得教師可以真正把人工智能技術(shù)作為一種知識(shí)整合與利用的科學(xué)手段，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的完善。特別值得一提的是，在數(shù)學(xué)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師可以以人工智能技術(shù)為輔助，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，改變學(xué)生盲目學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，達(dá)成高效課堂建設(shè)目標(biāo)。例如，在教學(xué)圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、軸對(duì)稱這一模塊的內(nèi)容時(shí)，為了讓學(xué)生對(duì)整個(gè)模塊的知識(shí)點(diǎn)形成更加深刻全面的了解，教師可先借助人工智能手段整合這部分知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)進(jìn)行區(qū)分，讓學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行提前預(yù)習(xí)，并布置預(yù)習(xí)題，利用人工智能手段分析學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱點(diǎn)。如你知道以下三個(gè)圖案分別是用怎樣的方法設(shè)計(jì)出來(lái)的嗎？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明。

（三）利用人工智能技術(shù)改進(jìn)作業(yè)環(huán)節(jié)

人工智能在數(shù)據(jù)信息分析當(dāng)中有著非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以結(jié)合學(xué)生近期的作業(yè)完成度與練習(xí)完成情況剖析學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并且指出不同學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)，從而針對(duì)性設(shè)計(jì)課下作業(yè)，指導(dǎo)學(xué)生找到最佳的自主學(xué)習(xí)方案，確保教學(xué)評(píng)價(jià)的針對(duì)性和有效性。在數(shù)學(xué)高效課堂建構(gòu)當(dāng)中，教師為確保教學(xué)質(zhì)量的綜合提高，就可以發(fā)揮人工智能技術(shù)在教育評(píng)價(jià)當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)，客觀評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。例如，在教學(xué)分?jǐn)?shù)應(yīng)用題時(shí)，教師就可以先借助智能教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生布置典型性的練習(xí)題，激勵(lì)學(xué)生總結(jié)分?jǐn)?shù)應(yīng)用題的思考和解決方法如：（1）已知牧場(chǎng)總共是養(yǎng)了900頭肉牛，奶牛的數(shù)量比肉牛的數(shù)量多1/4，請(qǐng)問(wèn)奶牛有多少頭？（2）電視機(jī)降價(jià)大促銷時(shí)總共下降200元，比原來(lái)便宜了2/11，請(qǐng)問(wèn)電視機(jī)如今的價(jià)格是多少？（3）長(zhǎng)方形菜地的長(zhǎng)度是60米，寬度是長(zhǎng)的1/4，請(qǐng)問(wèn)整塊菜地的面積是多少？等到學(xué)生答完問(wèn)題之后，教師可利用人工智能批閱學(xué)生完成的作業(yè)歸納出易錯(cuò)點(diǎn)，為教學(xué)指導(dǎo)提供有效依據(jù)。

（四）利用人工智能技術(shù)實(shí)施智能授課

利用人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)教育的創(chuàng)新和優(yōu)化是人工智能發(fā)展過(guò)程當(dāng)中的必要措施，因?yàn)橹挥屑訌?qiáng)技術(shù)運(yùn)用，發(fā)揮技術(shù)運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，才能夠真正發(fā)揮技術(shù)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，使得教育教學(xué)和人工智能協(xié)同發(fā)展。過(guò)去的數(shù)學(xué)上課方式往往是黑板板書(shū)、知識(shí)講解、課后鞏固這幾個(gè)模塊相結(jié)合。學(xué)生已經(jīng)熟悉了這種學(xué)習(xí)模式，也會(huì)因此在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中出現(xiàn)厭倦困頓的不良問(wèn)題。所以教師在數(shù)學(xué)教學(xué)改革和高效課堂建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)該選用學(xué)生感興趣的方法，真正抓住學(xué)生的注意力，帶領(lǐng)學(xué)生暢游于知識(shí)海洋，真正達(dá)成綜合學(xué)習(xí)目標(biāo)。人工智能和數(shù)學(xué)授課的結(jié)合可以提高授課智能化，讓教師不再是主導(dǎo)講師，而是課堂輔助，讓智能軟件成為主講人，給學(xué)生新穎的學(xué)習(xí)感受。比如在教學(xué)認(rèn)識(shí)時(shí)間時(shí)，教師可以讓智能軟件成為本課主講人，然后把主講人聲音確定為童聲，讓學(xué)生在同齡人的知識(shí)講解當(dāng)中迅速掌握所學(xué)內(nèi)容。

人工智能的迅猛發(fā)展讓小學(xué)教育階段的各個(gè)學(xué)科加快了改革發(fā)展的進(jìn)程，運(yùn)用人工智能技術(shù)對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)教育進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新促進(jìn)二者有機(jī)整合是大勢(shì)所趨，是改變數(shù)學(xué)教育不良現(xiàn)狀的重要做法。人工智能技術(shù)的快速發(fā)展本身就帶動(dòng)了學(xué)校教育改革，有了這種先進(jìn)技術(shù)的支撐，能夠讓數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)現(xiàn)全方位優(yōu)化，創(chuàng)新學(xué)生的教育過(guò)程，讓學(xué)生在每個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)都能夠把握正確的學(xué)習(xí)思路與方法。小學(xué)數(shù)學(xué)教師在探究人工智能和數(shù)學(xué)教學(xué)結(jié)合策略的過(guò)程中，一方面要注意探索人工智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，另一方面要思考技術(shù)和數(shù)學(xué)交融的最佳策略，在改變傳統(tǒng)教學(xué)思維的同時(shí)，引入多種先進(jìn)的教學(xué)模式，在智能技術(shù)輔助之下，幫助學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)知識(shí)體系，最終實(shí)現(xiàn)科技產(chǎn)業(yè)與教育事業(yè)完美契合。

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