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市级一等奖小学数学教育教学论文 | AI 赋能小学数学几何直观教学的实践与反思

发布时间：2026-11-06 10:13:37 最近访问：2026-11-06 10:13:37

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摘要：几何直观是小学数学核心素养的重要组成部分，在学生从具象思维向抽象思维过渡的关键阶段，它连接着直观经验与抽象认识，对培养学生空间观念、问题解决能力具有关键作用。通过几何直观，学生能将复杂的数学问题转化为直观图形，从而更清晰地把握数学的本质。随着人工智能技术（AI）的蓬勃发展，其强大的图像识别、动态模拟和智能交互功能，为小学数学几何直观教学开辟了创新路径。本文基于核心素养导向，紧密结合人教版小学数学教学实践，系统探讨AI技术在几何直观教学中的应用价值、现实困境与优化对策，并以宁夏银川市金凤区第七小学为例，详细阐述基于对策的可落地的教学实践路径，并通过"圆柱体积推导""位置与方向"等具体案例，深度剖析如何借助动态建模、分层推送学习资源等方式破解传统教学难题，为AI与小学数学几何直观教学的深度融合提供可操作参考。

关键词：AI技术；小学数学；几何直观；核心素养；教学实践

小学阶段是培养学生几何直观素养的关键时期，几何直观教学能帮助学生将抽象的数学知识转化为具象图形，建立数与形的关联，提升空间思维与问题解决能力 [1]。传统几何直观教学依赖实物教具、板书演示，存在抽象概念呈现不足、学生个体差异难以兼顾、教学评价反馈滞后等问题，且普遍存在"讲授为主、脱离生活" 的局限。随着人工智能技术（AI）在基础教育领域的深度融合，AI 通过智能辅导系统、VR/AR 情境创设、学习分析等功能为几何直观教学提供了新的解决方案。本文结合人教版小学数学具体教学案例，系统分析AI 赋能的核心价值与现实困境，并以宁夏银川市金凤区第七小学（以下简称金凤七小）的教学实践作为样本构建可落地的教学实践路径，助力教学质量与学生核心素养同步提升。

一、AI 赋能小学数学几何直观教学的价值

（一）化解抽象知识理解难题

几何概念的抽象性与小学生具体形象思维的矛盾，是传统教学的主要难点。小学生正处于从直观动作思维向具体形象思维的过渡阶段，对于点、线、面、体等抽象几何概念，难以仅凭文字描述和二维图形建立清晰的认知。AI 技术通过VR、AR 等情境创设手段，将抽象的几何知识转化为可感知的直观场景，数字化技术通过动态演示拆解抽象过程的特性，恰好为几何教学提供了直观化的解决方案。例如，在人教版小学数学六年级下册"圆柱与圆锥" 单元教学中，AR 技术可生成3D 立体模型，让学生直观观察立体图形的构成与旋转变化；在"圆锥的体积" 教学中，VR 建模技术可用于几何实验的可视化呈现；在"圆柱的体积" 教学中，AI 动态建模可调节圆柱切割拼接的速度，暂停关键步骤，让学生清晰感知长方体的长、宽、高与圆柱底面半径、高的对应关系，降低理解难度。

（二）实现个性化教学适配

小学生的数学基础存在差异，传统教学难以满足不同层次学生的学习需求。AI 智能辅导系统通过自适应算法分析学生的学习数据，精准定位其知识薄弱点，并推送个性化的学习资源和练习，实现 "千人千策" 的教学适配。AI 技术针对不同学习风格学生的适配性设计，为实现个性化教学提供了更精准的实施思路 [7]。在几何直观教学中，基础薄弱的学生可通过 AI 推送的基础图形识别、简单操作练习来巩固相关知识，能力较强的学生则可参与拓展性几何问题探究。例如，在人教版小学数学六年级上册 "位置与方向（二）" 单元教学后，AI 系统根据学生掌握情况推送差异化练习，从带坐标标注的校园实景地图练习，到 "校园寻宝" 虚拟任务，让不同水平的学生都能在适配的学习任务中提升几何直观能力，分层自适应练习的设计逻辑也为这一实践提供了参考。

（三）优化教学评价与反馈

在几何应用题教学中，利用 AI 工具可以引导学生借助几何直观分析问题、梳理思路。以百分数应用与几何结合的题目为例，教师可指导学生使用AI 绘图工具绘制直观图形呈现数学关系，若学生思路受阻，AI 系统会通过引导性问题帮助构建解题路径，AI 虚拟教师通过引导性提问辅助学生解题的互动性设计，为其解决几何问题提供了结构化支持。同时，AI 能精准捕捉学生绘制图形的步骤、修改次数等过程性数据，通过大数据分析判断学生是否真正理解几何关系，而非机械套用公式，让评价真正服务于能力提升。数字化技术在教学评估中对过程性数据的精准捕捉与分析能力，正是AI 优化几何教学评价的核心支撑。