AI赋能小学数学情境化教学的路径探析

《义务教育数学课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)明确指出，小学数学教学应注重情境的真实性，引导学生在真实情境中发现问题、分析问题并解决问题，从而形成数学核心素养。情境化教学作为落实新课标理念的重要载体，已成为当前小学数学教学改革的主要方向。在AI技术快速发展的当下，教师可以借助AI的多模态生成能力和智能交互功能，突破传统情境创设的局限，使数学情境更为立体，进而为学生的数学学习营造更好的场域，这对提升小学数学情境化教学的实效有积极的意义。

一、AI赋能小学数学情境化教学的实践价值

(一)有助于丰富情境呈现形式

在AI技术的帮助下，教师可以利用AI图像生成工具快速制作出符合教学需要的情境图，也可以借助AI视频生成技术将抽象的数学过程转化为动态的演示画面，还可以通过AI语音合成为情境中的角色赋予生动的对话，从而让情境的呈现突破传统平面化的局限。这样，情境的呈现形式得到了极大的扩展，教师可以根据教学内容的不同，灵活选择合适的AI工具进行情境创设，使学生在课堂上接触到的数学情境更为丰富，这对于提升学生的学习兴趣有着积极的作用。

(二)有助于激活数学思维

AI技术具备较强的交互能力和生成能力，教师在创设情境的时候可以让AI充当情境中的合作伙伴；学生在与AI交互的过程中，可以根据自己的思考提出不同的问题；AI会依据学生的提问生成相应的反馈，使情境的推进不再拘于单一线性，而是根据学生的思考路径动态展开。在这个过程中，学生的思维被不断地延展。每一次与AI的交互都是一次思维的锻炼，学生可以在数学情境中充分调动已有知识，深入探究数学问题的本质，从而切实激活数学思维。

(三)有助于提升课堂教学实效

AI技术能够为情境化教学提供即时的数据反馈，教师在学生参与情境活动的过程中，可以借助AI工具采集学生的答题情况、思考时长、错误类型等多维度的信息，并通过AI的数据分析功能，快速识别出学生在情境中遇到的具体困难，从而针对性地调整后续的教学安排。这样，教师对课堂的把控从依赖经验判断转向依托数据支撑，教学节奏的调整更及时，学生的学习困惑能够得到更快的回应，这对于落实数学课堂的育人目标有重要的价值。

二、AI赋能小学数学情境化教学的基本原则

(一)情境真实原则

AI技术虽然具备强大的生成能力，可以创造出各种各样的虚拟场景，但是这种生成能力如果运用不当，容易创设出脱离学生生活实际的情境。学生在这样的情境中虽然会感到新奇，但是难以将情境中的数学问题与自己的生活经验建立起联系，情境化教学的价值也就无从体现。所以，教师在运用AI技术创设情境的时候，需要立足学生的年龄特点和生活背景，选择学生熟悉的生活场景作为情境原型，再借助AI技术对场景进行适度的艺术加工，使情境既具备真实生活的质感，又能够突出数学问题的核心。

(二)人机协同原则

人机协同原则是处理教师、AI与学生三者关系的根本准则，在AI赋能情境化教学的过程中，教师与AI各自承担着不同的职责，两者之间应当形成相互支撑的协作关系。教师需要明确自身与AI的分工，将AI擅长的资源供给和数据处理任务交给AI去完成，把自己从烦琐的技术性工作中解放出来，更多地关注学生在情境中的思维过程，及时给予学生引导。

三、AI赋能小学数学情境化教学的实践策略

(一)借助AI技术手段，创设真实情境

真实情境是小学数学情境化教学的基础，学生只有在熟悉的生活场景中，才能够调动已有的经验来理解抽象的数学知识，进而完成数学模型的建构。但是在传统课堂上，教师所能调用的生活情境素材非常有限，大多依靠静态图片或口头描述的方式呈现，学生难以在脑海中形成完整的情境画面，情境与数学学习之间的衔接也就显得比较生硬。AI技术的介入为真实情境的创设提供了有力的支持，教师可以借助AI图像生成工具、AI视频合成工具以及AI语音交互工具，将学生日常生活中的真实场景还原到课堂上，让数学知识的学习可以在接近真实的生活场景中发生。

以北师大版小学数学五年级上册第一单元《小数除法》中《打扫卫生》一课为例，教师可以借助AI技术手段制作一段视频，将学生在校园内参与卫生打扫的真实场景还原到课堂上：“周五下午，五年级某班的教室里正在进行大扫除，教室后方的图书角地面是一块长3.4米、宽2.25米的长方形区域，地垫已经磨损破旧，同学们围在一起讨论着要铺上新的拼接地垫。”然后，让学生在熟悉的大扫除场景中进入学习状态，进而提出数学问题：“这块长方形区域的面积是7.65平方米，每块拼接地垫的面积是0.45平方米，需要购买多少块地垫才能够铺满？”在学生独立思考的过程中，教师借助AI语音交互工具，为每一个学生配备一个虚拟的学习伙伴，当学生遇到困难时可以向AI伙伴求助。例如，有学生问：“7.65除以0.45，这里有小数，我不知道怎么算。”AI伙伴会回应：“你之前学过整数除法，765除以45你会算吗？可以先试试看，再想想7.65和765之间有什么关系。”学生在这样的引导下，尝试把小数转化为整数进行计算。在学生完成计算以后，教师利用AI图像生成工具即时生成地垫铺设完成后的效果图：图书角地面整齐地铺满了蓝白相间的拼接地垫，共17块，与学生的计算结果完全吻合。

(二)依托AI资源素材，丰富情境类型

数学情境的类型直接影响着学生对数学知识的理解深度，单一的情境类型会让学生形成固化的思维路径，难以在不同的情境中灵活地迁移数学知识。AI技术拥有海量的资源储备和强大的素材生成能力，教师可以依托AI提供的多样化的素材，为数学课堂注入不同类型的情境，让学生在多元的情境中感受数学知识的丰富内涵，进而拓宽学生的数学视野。

.........