市级一等奖小学数学教育教学论文 | 数智融通:AI 赋能小学数学跨学科任务设计 —— 以 ＂图形的面积＂ 单元为例

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【摘 要】新课标明确要求开展跨学科主题学习。然而，小学数学跨学科任务设计仍面临情境创设单一、学科整合浅表、评价方式粗放等问题。AI 技术在情境生成、探究辅助与评价反馈等方面为优化跨学科任务设计提供了新路径。本文以 "图形的面积" 单元为例，围绕 "校园规划师" 大任务，设计了 "地面知多少"" 花坛设计师 ""绿地调查员" 三个子任务，展示 AI 如何分别在情境生成、探究辅助和评价反馈三个环节介入教学，为一线教师提供可操作的实践参考。

【关键词】AI 赋能；跨学科任务；"图形的面积"；小学数学

《义务教育数学课程标准（2022 年版）》指出，综合与实践领域以跨学科主题学习为主，适当采用主题式学习和项目式学习的方式，设计情境真实、较为复杂的问题。然而，当前小学数学跨学科任务设计面临三重困境：情境由教师人工创设，难以依据学情灵活调整；学科整合停留在知识拼凑层面，缺乏深层联结；评价偏重结果，难以捕捉综合素养表现。AI 技术在情境生成、探究辅助与评价反馈等方面的能力，则为摆脱上述困境提供了可能。

一、AI 赋能跨学科任务设计的核心着力点

AI 赋能跨学科任务设计，着力点主要有三个方面：

其一，情境动态生成。在教师输入教学目标和学情参数后，AI 能快速给出多种情境方案，教师选一种微调即可。

其二，探究过程辅助。学生做任务时可以调用 AI 来验证计算或模拟方案，但 AI 只提问或给出提示，不直接提供答案。

其三，过程评价反馈。AI 采集学生的操作行为数据，从多个学科维度生成评价报告，帮助教师评价从 "看结果" 转向 "看过程"。

二、"图形的面积" 单元跨学科任务设计

1.单元内容分析与跨学科关联

人教版《义务教育教科书数学三年级下册》"图形的面积" 单元包含 "面积和面积单位"" 长方形和正方形的面积 ""面积单位间的进率" 三个知识模块，知识结构呈现 "概念 — 公式 — 应用" 的递进逻辑。面积概念在生活中有着广泛的应用场景，为跨学科任务提供了自然素材。

基于此，本文设计了 "校园规划师" 大任务，将单元知识模块转化为三个子任务（见表 1）。这三个子任务在内容上逐层递进，在情境上前后连贯，共同指向 "校园改造" 这一真实任务。

2.大任务情境与子任务分解

"校园规划师" 的情境设定为：学校操场旁有一块空地准备改造，需要三年级学生以规划师的身份，完成地面测量、花坛设计和绿地调查三项工作。教师将情境参数输入 AI，AI 便可生成情境文本供教师微调。三个子任务的教学安排如下：

子任务一安排 1 课时，建立对面积概念与面积单位的实际感知；

子任务二安排 2 课时，聚焦面积公式的应用与跨学科任务；

子任务三安排 1 课时，完成单位换算与综合表达等任务。

三、 "图形的面积" 单元跨学科任务实施

1.子任务一："地面知多少"（面积和面积单位）

面积是什么？哪些东西有面积？这一子任务要让学生在摸一摸、铺一铺的实际操作中厘清面积概念，同时能根据具体情境选择合适的面积单位进行度量。

环节一：AI 生成多场景，感知面积的含义。

教师点击 AI 平台的 "情境生成" 按钮，屏幕上便会弹出四幅校园场景图 —— 教室地面（长 9 米、宽 6 米）、走廊地面（长 20 米、宽 2 米）、操场跑道（长 100 米、宽 4 米）、课桌桌面（长 60 厘米、宽 40 厘米），每幅图下方留有填写框。

问题 1 观察这四个区域，哪个最大？哪个最小？你是怎么判断的？

追问 1 "大" 和 "小" 在这里比较的是什么？是长度还是面的大小？

追问 2 课桌桌面的 "面" 和教室地面的 "面"，有什么相同之处？

【设计意图】从 "面的大小" 入手，而不是从定义入手，有助于学生更直观地把握面积的本质。

环节二：动手铺一铺，认识面积单位。

教师给每组学生发放 1 平方厘米的小正方形纸片和 1 平方分米的正方形卡纸。

活动 1：用 1 平方厘米的小正方形纸片铺满数学书封面（取整），数一数大约需要多少个。 

活动 2：用 1 平方分米的正方形卡纸铺满课桌桌面（取整），数一数大约需要多少个。

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