【数字化教学+AI智图】小学数学获奖教育教学论文:小学数学“AI智图”数字化课程资源建设研究

小学数学“AI智图”数字化课程资源建设研究

摘要：在小学数学教育数字化转型中，“AI智图”是数字化课程资源建设的重要阶段性变革和实践路径。其核心价值在于：以智能图形突破抽象认知壁垒，通过情境再现与多模态交互，促进数学与信息素养协同发展；借助人机交互实现个性化教学，让AI技术精准适配数学核心素养。鉴于此，以“概念图”“几何图”“流程图”“统计图”四种基本应用形式为例，提炼出AI工具的数字化形态，归纳总结“AI智图”情境化、覆盖面、多样性等层面的建设方案。旨在发挥AI优势，全面提升小学数学数字化课程资源建设质量。

关键词：小学数学；“AI智图”；数字化；课程资源

数学作为人工智能发展的坚实基础，同时也在人工智能的辅助下不断取得新的进展。然而，生成式人工智能应被视为教学辅助工具而非替代品。教师应根据学生的实际需求和学习情况，合理融合传统与现代教学资源和方法，以确保教学的有效性和学生学习的全面性[1]。

为此，结合既往教学活动中使用AI工具生成“概念图”“几何图”“流程图”“统计图”的相关经验，进一步探索“AI智图”数字化课程资源建设方案，现作如下分析。

新课标强调数学源于现实，抽象思维是形成数学核心素养的基础。数学抽象是通过从现实世界中提取数量关系、空间形式等本质特征，形成数学研究对象的理性活动。“AI智图”通过对数学概念的情境化呈现，可以将不易理解的抽象概念具象化，从而帮助学生更直观地把握数学本质，降低认知难度，提升学习兴趣。还能引导学生从具象的实例中自主提炼抽象规律，进一步强化其抽象思维能力，实现从具象到抽象的思维进阶。

空间观念是指对空间物体或图形的形状、大小及位置关系的认识，包括从实物抽象出几何图形、从图形想象实际物体、感知图形运动与位置变化等能力。同时空间观念也是形成空间想象力和创新精神的基础，贯穿小学数学学习的全过程，通过观察、操作、推理等活动逐步发展。“AI智图”通过对几何图形的现实生活案例呈现，为课堂教学展开了数学空间的立体化样本，有益于学生突破二维平面的局限，在三维动态的情境中深度理解空间关系，全方位强化空间观念。

小学数学新课标中明确提出，要注重培养学生的综合素质和跨学科能力，强调数学与日常生活、自然科学、信息技术等学科的融合，以提高学生对数学知识的实际应用能力和解决问题的能力，着力培养学生的创新意识、实践能力、社会担当等综合品质[2]。“AI智图”通过对应用题绘制流程图，对数学社会调查或实践项目任务绘制统计图，可以协助学生将数学知识跨学科迁移，同时进一步提升信息素养，实现数学知识与多学科信息的高效整合与灵活运用。

数学概念图可以理解为是一种将数学概念图形化的表征方式，可以通过“AI智图”将抽象的概念、理论和关系，以更为直观、可视化的方式呈现出来，有助于学生理解和记忆。其本质是通过科学命题形式展示概念间的意义联系，并用具体示例加以说明。

以人教版小学数学五年级上册《分数的意义》为例，古人在分物、测量时发明了分数，教材中用“圆木滚石”“月饼礼盒分装”“分割苹果”等案例来描述分数的概念。但是少数学生，仍然可能对分数的现实应用，存在概念性的理解误区。此时，通过文心一言等生成式人工智能软件，可以绘制“农田土地按比例划分”“家庭预算按比例分配”“蛋糕按人数切分”等多幅关于分数的概念图（见图1），以此增强学生对于测量、分物、计算等方面分数应。

因AI智图所生成的“概念图”更加贴合生活实际，且可以根据学生的课堂反馈及时生成并出图，所以教学灵活性更强，能有效满足不同层次学生的学习需求，提升课堂学习效率。

小学高段，学生开始接触“多边形面积”以及“立体图形”，对学生空间想象能力的培养目标更为明确，即：能够准确地在脑海中构建出各种多边形和立体图形的形象，清晰把握它们的形状、大小、位置关系以及空间结构，进而具备对图形进行变换、组合、分析等操作的能力。通过AI智图生成“几何图”包括平面图形和立体图形两类，平面图形如三角形、四边形、圆形等，立体图形如长方体、正方体、圆柱体、圆锥体等。AI智图能够展示这些图形的构成、特征以及相互之间的转化关系，且可以将所有“几何图”与生活现实紧密联系，帮助学生深化对几何图形本质特征的认识。

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